Informe de Constantes Físicas PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINAFACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICACURSO: QUÍMICA ORGÁNICA- LABORATORIOTÍTULO DE LA PRÁCTICA: CONSTANTES FÍSICASINTEGRANTES: Cardenas Ruiz Miguel Angel 20200024 Gordillo Salazar Katherine Lucero 20190128 Ojeda Valdiviezo María 20190505 Vasquez Rafael Ki...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

CURSO: QUÍMICA ORGÁNICA- LABORATORIO TÍTULO DE LA PRÁCTICA: CONSTANTES FÍSICAS INTEGRANTES: -

Cardenas Ruiz Miguel Angel

20200024

-

Gordillo Salazar Katherine Lucero

20190128

-

Ojeda Valdiviezo María

20190505

-

Vasquez Rafael Kiara

20200111

HORARIO DE LA PRÁCTICA: 11am - 1pm GRUPO DE LA PRÁCTICA: Altamente Tóxicos PROFESOR DE LA PRÁCTICA: Jacqueline Jannet Dioses Morales FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 28-01-2021 FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 01-02-2021

I.

INTRODUCCIÓN

Una "especie química", es una sustancia formada por moléculas iguales (químicamente homogénea). Cada especie química o sustancia pura posee un conjunto de propiedades físicas y químicas propias, mediante las cuales puede ser caracterizada o identificada (criterio de identidad) o puede conocerse su grado de pureza (criterio de pureza).

La identidad de un compuesto cualquiera queda establecida cuando sus propiedades físicas y las químicas son idénticas a las registradas para este compuesto en la literatura química. Estas propiedades también nos permiten seguir y controlar los procesos de purificación (cristalización, destilación, sublimación, etc.) para determinar su eficacia o indicarnos cuándo la muestra está pura y es innecesario continuar su purificación.

Las propiedades físicas más útiles son: caracteres organolépticos (color, olor, sabor, etc.) puntos de fusión y de ebullición, rotación específica, solubilidad, índice de refracción, espectros de absorción, etc. Estas propiedades son llamadas "CONSTANTES FÍSICAS" porque son prácticamente invariables y características de cada sustancia.

El punto de fusión (para los sólidos) y el punto de ebullición (para los líquidos) son propiedades que pueden ser determinadas con facilidad, rapidez y precisión, siendo determinaciones rutinarias en el laboratorio de química orgánica. Actualmente, los métodos espectroscópicos constituyen la herramienta más eficaz para conocer la identidad o la estructura de un compuesto conocido o para conocer el grado de pureza o cuantificar un compuesto conocido.

II.

OBJETIVOS ● Comprender las técnicas para la determinación de constantes físicas como punto de fusión y de ebullición de compuestos orgánicos.

● Conocer la importancia de estas constantes físicas en la identificación de un compuesto orgánico.

III.

MARCO TEÓRICO Propiedades físicas: Son aquellas que pueden ser medibles y observables, ya que no altera la estructura interna de la materia.Pueden ser extensivas (dependen de la cantidad de materia) e intensivas (no dependen de la cantidad de materia). Según Vargas (2020) algunas ejemplos de ellos son: ● Masa ● Volumen ● Densidad ● Punto de fusión ● Punto de ebullición Punto de ebullición: Se refiere al punto de ebullición, a aquella temperatura que logra alcanzar un líquido luego de ser calentado logrando eventualmente que la presión de vapor sea lo suficientemente grande, que se forman burbujas dentro del líquido (Jaramillo,2007).

Punto de fusión: Al punto de fusión se le conoce como la temperatura de cierta sustancia que logra alcanzar un valor determinado, permitiéndole hacer el cambio de sólido a líquido, gracias a que la energía de agitación es suficiente para deshacer la red cristalina o el arreglo atómico o molecular (Castañeda,2016). Uno de sus aportes es que nos puede ayudar a reconocer ciertos compuestos, además de que las mediciones del punto de fusión de un sólido también pueden brindar información acerca de la pureza de una sustancia (Jaramillo,2007). Influencia de la presión en la temperatura de fusión y en la temperatura de ebullición: Es importante indicar a qué presión estamos considerando una sustancia , cuando nos referimos a punto de fusión y ebullición, pues al variar esta presión, la temperatura sufre alteraciones (Castañeda,2016). Existe una relación entre la presión y temperatura de ebullición, esto indica que a mayor presión, será mayor el punto de ebullición, debido a que la sustancia al vaporizarse incrementa su volumen, haciendo que la presión al elevarlo se impida la liberación de moléculas.(Castañeda, 2016). IV. 1.

METODOLOGÍA Materiales

1.1 Para la determinación del punto de ebullición 1.1.1 Materiales de laboratorio:

-

Tubo de ensayo

-

Gotero

-

Termómetro

-

Banda elástica

-

Vaso de precipitado

-

Placa calefactora

-

Soporte con abrazaderas

-

Tubo capilar

-

Mechero

1.1.2 Reactivos: -

Parafina líquida

-

Tolueno líquido

1.2 Para la determinación del punto de fusión 1.2.1 Materiales de laboratorio: -

Tubo capilar

-

Mechero

-

Espátula

-

Placa de vidrio

-

Termómetro

-

Vaso de precipitado

-

Placa calefactora

-

Soporte con abrazaderas

1.2.2 Reactivos:

2.

-

Parafina líquida

-

Naftaleno en polvo

Metodología

2.1 Para la determinación del punto de ebullición

2.2 Para la determinación del punto de fusión

V.

RESULTADO

Tabla N°1. Determinación del punto de fusión (p.f) Temperatura (ºC) Inicial,

Error

Final, Teórica

aparición

todo el de la

Muestra

de la

sólido

primera

se

sustanci a pura

gota,(

derrite,

Rango de

Identidad

temperatura

de la

( ΔT )

sustancia.

Promedio ( T )

T=

(T 1+T 2 2

( T teo ) T1 ) Sustancia

experimental ( %E ¿

T =(T 2−T 1)

T ( ¿¿ teo−T ) × 100 T teo %E=¿

( T2 )

78

82

80.8

80

4

pura

Naftalen

0.99%

o Observaciones: Según la indicación del video, el termómetro y el capilar deben estar a la misma altura, sin embargo en la realización del experimento en el mismo video, no lo está.

Tabla N°2. Determinación del punto de ebullición (p.e) Temperatura (ºC)

Error Teórica de

Inicial, Final, entra Muestr a

la

chorro de

el líquido al

pura ( T2 )

( T1 )

cia

( T )

118

102

T=

T teo ) 111

Rango de temperatur a ( ΔT )

capilar,( burbujas,

Sustan

sustancia

Promedio

110

(T 1+T 2 2

experimental Identidad de la sustancia.

T =(T 2−T -16

Tolueno

( %E ¿ T (¿¿ teo−T )× 100 T teo %E=¿ 0.90%

pura Observaciones: En el video presentado en el laboratorio, la altura del tolueno en el tubo de ensayo sobresale de la altura de la parafina, lo cual es incorrecto. En su lugar, la altura del Tolueno debería estar por debajo de la parafina para que asì la parafina caliente al tolueno de manera homogénea.

VI.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS Punto de ebullición Luego de medir la temperatura cuando se ve un chorro de burbujas salir del capilar (T1) y la temperatura cuando el líquido entra a este mismo(T2), se promedió obteniendo una temperatura de 110°C con un error experimental de 0.90%, siendo este el resultado esperado, pues el punto de ebullición del tolueno es de 110°C (YPF S.A., 2019) o 111°C como se observa en el dato de temperatura teórica entregada en la práctica. Punto de fusión Al igual que con el Tolueno, se midieron dos temperaturas, la primera al aparecer la primera gota de naftaleno (T1) y la segunda, cuando todo el naftaleno estaba líquido (T2), al promediar estas temperaturas, se obtuvo como resultado 80°C con un error experimental de 0.99%. Nuevamente siendo este el resultado esperado, pues el punto de fusión del naftaleno es de 80°C según varias fuentes (INSST, 2018) (PRTR España, s.f.) o también 80.8°C según la temperatura promedio brindada en la práctica.

VII.

CONCLUSIONES

● Al llevar a cabo los procesos para determinar el punto de fusión y el punto de ebullición de sustancias como el naftaleno y tolueno respectivamente, se logró observar una serie de recomendaciones y pasos ordenados a seguir para un resultado óptimo, a pesar de que hubo un error en el procedimiento al determinar el punto de ebullición del tolueno, se logró hacer reconocer al estudiante dicho dato erróneo para evitar futuras complicaciones. Finalmente, con el resultado obtenido logramos reconocer que estos eran los que esperábamos, según los datos proporcionados.

● Las constantes físicas, evaluadas en el presente informe, han podido demostrar que gracias a los procedimientos sometidos,como la determinación del punto de fusión y el punto de ebullición, se pudo conocer si dichas sustancias sólidas(naftaleno) y líquidas (tolueno) a experimentar eran puras o presentaban cierto grado de impurezas, lo cual es necesario para identificar con mucha más facilidad compuestos orgánicos.

VIII.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Castañeda,L.R.(2016).Cambios en los puntos de fusión y ebullición del agua debido a una variación de la presión. Recuperado de http://www.cobaep.edu.mx/sitio/pdf/materialdidactico/guiasense %C3%B1anzaciencias/puntos%20de%20fusi%C3%B3n%20y %20ebullici%C3%B3n%20del%20agua.pdf

INSST (2018). ICSC 0667 - NAFTALENO. Recuperado de https://www.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_card_id=0667&p_version=1&p_lang=es

Jaramillo,O.(2007).Notas de fisico-quimica. Estados de la materia; líquido. Universidad nacional de México.Temixco,Morelos,Mexico. Recuperado de https://www.ier.unam.mx/~ojs/pub/Liquid3/liquid3pdf.pdf PRTR España. Naftaleno.© PRTR España. Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico Recuperado de http://www.prtr-es.es/Naftaleno,15655,11,2007.html Vargas,F.(2020, Junio).Materia: origen, propiedades, estados y ejemplos.ResearchGate. Recuperado de file:///C:/Users/USER/Downloads/Materiapropyest.pdf YPF S.A. (2019). Ficha de datos de seguridad (Conforme al SGA rev. 5) Tolueno. Buenos Aires, Argentina. Recuperado de https://www.ypf.com/productosyservicios/Descargas/FDS-Tolueno.pdf

IX.

CUESTIONARIO

1. Del siguiente gráfico contesta las siguientes preguntas, si el eje x es el tiempo en minutos y el eje y es la temperatura en grados Celsius:

a) ¿Cuál es la temperatura de fusión? La temperatura de fusión es -30 b) ¿Cuál es la temperatura de ebullición?

La temperatura de ebullición es 70 2. Usted tiene dos muestras de manitol, una funde entre 168ºC-169ºC y la otra funde entre 161ºC-168ºC. ¿Qué muestra tiene la mayor pureza? ¿Por qué? Un compuesto orgánico puro tiene un rango de fusión estrecho de entre un grado a incluso menos, mientras que un compuesto menos puro posee un rango de fusión más amplio. La muestra de manitol que se funde entre 168°C-169°C tiene mayor pureza. 3. Explique la influencia de la presión sobre el punto de fusión de las sustancias puras. Y explique si este efecto es el mismo en el caso del agua pura. Existe una gran influencia de la presión respecto a la temperatura, ya que cuando variamos la presión ejercida sobre una sustancia, la temperatura a la cual cambia de fase sufre alteraciones. En cuanto a la influencia de la presión en la temperatura de ebullición del agua, puede afirmarse que a mayor presión, mayor punto de ebullición.En el caso opuesto, una disminución de la presión provocará que el punto de ebullición sea menor. 4. ¿Por qué el punto de fusión del Naftaleno es menor que el de ácido benzoico? Esto debido a que el ácido benzoico presenta puentes de hidrógeno, mientras que el naftaleno no forma dichos enlaces. 5. ¿Qué es el método de punto de fusión mixto y en qué consiste? Se basa en la verificación de la identidad de un producto de una reacción nueva, consiste en mezclar partes iguales de sustancias que se suponen que son idénticas, para determinar el punto de fusión de la mezcla, esto nos va a permitir con la identificación de una sustancia

desconocida, cuando el resultado es el mismo punto de fusión ambas son la misma sustancia, mientras que un descenso del punto de fusión indica que los compuestos son diferentes. 6. ¿En la montaña de Huascarán el agua hervirá a una mayor o menor temperatura? Tendrá que hervir a una menor temperatura, ya que al encontrarse a una mayor latitud, su presión atmosférica es menor que la del nivel del mar, es decir, a una menor presión de vapor, su temperatura también tiene que ser menor para lograr que el agua hierva. Problemas de constantes físicas

1) Cuál de los siguientes alcoholes tiene un mayor punto de ebullición o las tres tienen el mismo punto de ebullición. Fundamente su respuesta.

1. 1 butanol 2. 2 butanol 3. 2 metil - 2 propanol

Ese sería el orden ya que en los alcoholes el punto de ebullición aumenta con la cantidad de átomos de carbono y disminuye con la cantidad de ramificaciones. En el ejemplo 1 observamos que posee 4 átomos de carbono y no tiene ramificaciones; en el ejemplo 2 posee también 4 átomos de carbono pero posee una ramificación y en el ejemplo 3 posee 3 átomos de carbono y 2 ramificaciones, por lo tanto es el que menor punto de ebullición tendrá. 2) Ordenar los siguientes compuestos en orden decreciente con relación al punto de fusión y fundamentar su respuesta. Fundamente su respuesta.

1. Éter etilico (-116) 2. Butan-1-ol (-90)

3. Butóxido de sodio (257) 3) Se tiene dos muestras de ácido benzoico la muestra A y la B a las que se determinó su punto de fusión, la temperatura T1(es la temperatura cuando se observa la primera gota que se forma en el sólido), la temperatura T2 (es la temperatura cuando se derrite todo el sólido y Tm es la temperatura promedio de las dos temperaturas. En el siguiente cuadro se muestran los resultados de la prueba del punto de fusión de las muestras A y B. Además se sabe que la temperatura teórica del ácido es 122,3 °C. A partir de estos datos que puede concluir de las muestras. Fundamente su respuesta.

T1

T2

Tm

Muestra A

122

123

122,5

Muestra B

118

122,6

120,3

-

Con respecto a la muestra A podemos decir que el rendimiento es de -0,16%, esto quiere decir que existe pérdida de la muestra y/o de la eficiencia de la determinación del punto de fusión. Por otro lado, la muestra B presenta un rendimiento de 1,6%, demostrando así que la eficiencia de dicha muestra es mejor en comparación con la muestra A....