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Instituto Politécnico NacionalEscuela superior de IngenieríaQuímica e Industrias ExtractivasDepartamento de Química OrgánicaLaboratorio de Química de losHidrocarburosPractica: 4SublimaciónProfesor(a): Apolonia Murillo VillagranaAlumna:Periodo: 2020/Grupo: 2IMObjetivos Definir el concepto de sublimac...

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Instituto Politécnico Nacional Escuela superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

Departamento de Química Orgánica

Laboratorio de Química de los Hidrocarburos Practica: 4 Sublimación Profesor(a): Apolonia Murillo Villagrana Alumna: Periodo: 2020/1 Grupo: 2IM33

Objetivos 1. Definir el concepto de sublimación 2. Reconocer el proceso que lleva la sublimación 3. Tener en cuenta la importancia que tiene la sublimación 4. Reconocer cuando sucede la sublimación en el diagrama de punto triple 5. Interpretar el diagrama de punto triple 6. Purificar por sublimación el 1,4 diclorobenceno 7. Comprobar la efectividad del método aplicado en a purificación mediante la aplicación de pruebas sencillas tales como a) puntos de fusión 8. Saber manejar los tipos de reactivos empleados para poder desecharlos 9. Mantener en equilibrio de la temperatura hasta observar vapores 10. Poder medir los cristales que se produjeron a través de la experimentación

Alcances Se desea poder obtener con este proceso de purificación la obtención de cristales en nuestra experimentación, igualando la presión de vapor con la presión atmosférica sin que pase por la fase liquida, esto, nosotros regulando la temperatura para que se realice lo esperado.

Metas Llegar a usar este proceso en cursos siguientes y también fuera de la institución ya que al ser un proceso muy útil a escala industrial ya que se utiliza para regular presiones y no requiere de reactivos químicos para su realización

Introducción teórica.

1. Exaltación o engrandecimiento de las cualidades de una persona o de una cosa. 2. Paso de una sustancia del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido. 

Diccionario Enciclopédico

1. Acción y efecto de sublimar. 2. psicol. Fenómeno psíquico por el que un impulso se manifiesta a la consciencia en forma de otro considerado como más elevado, a través de un mecanismo de conversión. 3. termo. Paso directo de un cuerpo del estado sólido al gaseoso, o del gaseoso al sólido. 

En el latín

Procede del vocablo sublimatio, que puede traducirse como “elevación”, el cual emana a su vez del verbo latino sublimare que se puede dictaminar que es sinónimo de “enaltecer o elevar”. Definición Se define como sublimación al acto y consecuencia de sublimar (es decir, pasar de forma directa del estado sólido al de vapor o engrandecer, resaltar o ensalzar a alguien o algo). La sublimación (del latínsublimāre) o volatilización es el proceso que consiste en el cambio de estado de sólido al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. En Química Para la química, la sublimación (fenómeno también definido como volatilización) es el procedimiento que se basa en modificar el estado sólido de un material por el de estado gaseoso, sin necesidad de llevarlo hacia el estado líquido. El concepto también permite nombrar al método opuesto (el traspaso directo entre el estado gaseoso y el sólido), aunque es más habitual que se hable de sublimación inversa o cristalización.

En el ciclo del agua La sublimación se hace presente en el ciclo del agua, que puede encontrarse en estado sólido (hielo), líquido (los océanos) o gaseoso (vapor). El ciclo hidrológico se desarrolla a partir de la radiación del sol y de la fuerza gravitatoria: el sol hace que el agua de los océanos se transforme en vapor y pase a la atmósfera, hasta que vuelve a sus fases líquidas o sólidas a través de las precipitaciones (lluvia, nieve). El agua también llega al estado gaseoso por la sublimación de su estado sólido. En la psicología Se utiliza para nombrar a un mecanismo de defensa que consiste en reemplazar el objeto pulsional de deseo del individuo por otro objeto, que pierde su carga sexual al pasar por la conciencia. En dicho ámbito hay que destacar que el padre de esta terminología fue el médico y

neurólogo

austríaco Sigmund

Freud,

considerado

además

el

padre

del psicoanálisis. Dicho personaje desarrolló y explicó a fondo la citada sublimación en un amplio número de trabajos científicos como sería el caso de la obra titulada “La moral sexual cultural y la nerviosidad moderna”. En el ámbito tecnológico Se emplea para definir a un tipo de impresora que se caracteriza por el hecho de que realiza la transferencia de lo que es la tinta al papel mediante el calor y una cinta de tinta que tiene cuatro colores y que se da en llamar CMYK. Los resultados que se consiguen con esta impresora de sublimación son de muy alta calidad lo que hace que donde se trabaje con ella sea especialmente en el ámbito de la fotografía profesional. En contraposición a este gran beneficio que tiene su utilización se encuentra el que es más elevado el coste de la obtención de copias con ella que con cualquier otro dispositivo similar. Otros ejemplos El hielo seco es un ejemplo de sustancia capaz de sublimarse.

La purificación del azufre y del yodo también supone un proceso de sublimación. El ciclo del agua y la sublimación El agua puede encontrarse en cuatro estados: sólida, líquida, gaseosa y plasmática. El agua en la Tierra constituye la hidrosfera, y se distribuye en tres tipos de reservas o compartimentos esenciales, particularmente dentro del medio ecológico, los océanos, los continentes y la atmósfera, entre los que existe una continua circulación que configura el ciclo hidrológico. El ciclo hidrológico es mantenido por la radiación del sol, que proporciona la energía, y la fuerza gravitatoria, que condiciona y orienta la circulación. Por medio de esta secuencia de fenómenos, el agua de la superficie terrestre pasa como vapor a la atmósfera y regresa a sus fases líquidas y sólidas a través de las diversas formas de precipitación. El agua pasa al estado de vapor, no sólo por la evaporación directa y la transpiración de las plantas y animales, sino por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua). El fenómeno de sublimación progresiva Los sólidos tienen presiones de vapor, características que oscilan con la temperatura como sucede con líquidos. Acrecentando la temperatura, aumenta también la presión de vapor del sólido. El suceso de la estabilización de un sólido con vapor saturado, que varía su presión con la temperatura, a esa inflexión se llama curvatura de sublimación. Este fenómeno ocurre a menor presión y menor temperatura que el punto tripartito de un Diagrama de fase de la sustancia estudiada. Se determina como sublimación el indicar la conversión directa sólidovapor, sin la intervención líquida. Por ejemplo, la purificación del yodo, azufre, naftaleno o ácido benzoico resultan muy viable por sublimación, debido a que las presiones de vapor de estos sólidos tienen valores bastante elevados. Los olores característicos de muchas sustancias sólidas, como las nombradas, son debidos a que estas sustancias tienen una presión de vapor apreciable a temperatura ambiente. Otro ejemplo es el más común para ilustrar sublimación es a través de hielo seco, que es el nombre común que se le da al CO2 congelado.

Cuando el hielo seco se expone al aire, éste se comienza a sublimar, o a convertirse en vapor. Algunos ejemplos podrían ser: -Una naftalina cuando se echa a la sartén pasa de sólido a gas inmediatamente... -Cuando abres la puerta del refrigerador sale un vapor bastante claro eso es porque el hielo se comprime y al abrir la puerta "intenta" escapar, también es un ejemplo de sublimación ya que pasa de un estado sólido a gaseoso. El fenómeno de sublimación regresiva o inversa (deposición) Es el proceso inverso a la sublimación progresiva, es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido. Por ejemplo, cuando se producen vapores al calentarse cristales de yodo y luego se pone sobre ellos un objeto que está muy frío; entonces, los vapores se transformarán nuevamente en cristales de yodo. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse a presión y temperatura ambiente es el hielo. Históricamente la palabra sublimado se refirió a las sustancias formadas por deposición a partir de «vapores» ( gases), como el «sublimado corrosivo», cloruro mercúrico, formado por alteración de los calomelanos cristalizado obtenido durante las operaciones alquímicas. Cualquier sustancia pura puede sublimarse, esto es debido a condiciones de presiones superiores y temperaturas inferiores a la que se produce dicha transición. En la naturaleza la sublimación inversa se observa en la formación de la nieve o de la escarcha. Las partículas partiendo de las cuales se produce la acreción o acrecimiento planetario, se forman por sublimación inversa a partir de compuestos en estado gaseoso originados en supernovas. La sublimación de un elemento o compuesto es una transición de la fase gas a la fase sólida sin pasar por una etapa líquida intermedia. La sublimación es una transición de fase que ocurre a temperaturas y presiones por debajo del punto triple. A presiones normales, la mayor parte de compuestos químicos y elementos poseen tres estados diferentes a temperaturas distintas. En estos casos, la transición del sólido al estado gaseoso requiere un estado líquido intermedio. Sin embargo, para algunos elementos o sustancias, a determinadas presiones, el material puede pasar directamente de sólido al estado gaseoso.

Esto puede ocurrir si la presión atmosférica ejercida en la sustancia es demasiado baja

para

evitar

que

las

moléculas

escapen

del

estado

sólido.

Lo opuesto a la sublimación es la deposición. La formación de heladas es un ejemplo de deposición meteorológica. Algunas sustancias (como el zinc y el cadmio) se subliman a presiones bajas, y pueden

ser

un

problema

en

aplicaciones

de

alto

vacío.

El dióxido de carbono es un ejemplo común de compuesto químico que se sublima a la presión atmosférica. Un bloque de CO2 sólido (hielo seco), a temperatura ambiente y a la presión atmosférica, se convertirá en gas sin hacerse líquido. El yodo es otro ejemplo de sustancia que produce vapores con calentamiento suave. En contraste con el CO2, sin embargo, es posible obtener yodo líquido a la presión atmosférica controlando la temperatura justo por encima del punto de fusión

del

yodo.

La nieve y otras aguas heladas también se subliman, aunque más despacio, a temperaturas bajo cero. Este fenómeno permite que la ropa mojada se pueda colgar al aire libre con tiempo glacial y sea recuperada más tarde en estado seco (aunque se requiera que la luz del sol sea fuerte). La naftalina, un ingrediente común de las bolas antipolillas, también se sublima fácilmente.

Y

el

arsénico

se

sublima

a

temperaturas

altas.

La sublimación requiere energía adicional y un cambio endotérmico. La entalpía de sublimación puede ser calculada como entalpía de fusión más entalpía de vaporización. Otras sustancias, como el cloruro de amonio, se subliman debido a reacciones químicas. Cuando se calienta, el cloruro de amonio se descompone en cloruro de hidrógeno

y

amoníaco

NH4Cl → HCl + NH3 Purificación por sublimación

en

una

reacción

reversible:

La sublimación es una técnica usada por los químicos para purificar compuestos. Se coloca un sólido en una vasija, y se calienta en condiciones de vacío. Bajo esta presión reducida, el sólido se volatiliza y se condensa como un compuesto purificado en una superficie fría, dejando las impurezas como residuos no volátiles. Esta superficie fría a menudo tiene forma de dedo. Una vez que el calentamiento cesa y se liberal del vacío, el compuesto purificado puede recogerse de la superficie fría. Por lo general, esto se hace usando un aparato de sublimación.

Usos

Los congeladores sin hielo funcionan mediante un ventilador y circulación de aire dentro del congelador. La temperatura bajo cero, junto con la circulación de aire, conserva la sequedad del aire y acelera considerablemente el proceso de sublimación. Esto mantiene sin hielo las paredes del congelador y los compartimentos,

aunque

los

cubitos

de

hielo

sublimen

continuamente.

La sublimación de tinte también se usa a menudo en la impresión a color sobre una variedad de sustratos, incluido el papel. Se usa un pequeño calentador para vaporizar el material de tinte sólido, que se solidifica sobre el papel. Cuando este tipo de impresora permite un control muy fino de las proporciones de color primarias es posible obtener una foto de buena calidad incluso con una resolución de impresora relativamente baja, comparando con otros tipos de impresoras de resolución

similar.

Las impresoras láser en blanco y negro estándares son capaces de imprimir en papel normal usando un "tóner de transferencia especial" que contiene tintas de sublimación que pueden ser transferidas permanentemente por calor a camisetas, sombreros,

tazas,

metales,

rompecabezas

y

otras

superficies.

La sublimación también se usa para crear sustancias deshidratadas por congelación, como por ejemplo té, sopa o medicamentos, en un proceso llamado liofilización, que consiste en congelar una solución o suspensión y calentarla muy despacio en condiciones de medio a alto vacío (a una presión más baja que la presión de vapor del solvente en su punto de fusión). El resultado sólido es, por lo general, mucho más fácil de disolver o suspender de nuevo que uno que haya sido producido a partir de un sistema líquido, y las temperaturas bajas causan menos daño a las sustancias sensibles o reactivas.

Desarrollo de la practica Colocar 5 gr de 1,4diclorobenceno o acido fumarico en un vaso de precipitado

colocar encima del vaso de precipitado, otro con hielo

Calentar gradualmente el vaso de precipitado hasta observar la aparicion de vapores

Retirar el vaso de precipitado que contenga el hielo para para recuperar la muestra y que no pierda el equilibrio

terminar la experimentacion cuando dejen de producirse vapores

Parámetros de control En la experimentación se ocuparon guantes, por si algún reactivo peligroso nos llegara a caer encima y gogles por si algún gas sale mientras se hace una reacción, así como una bata para cubrirnos la parte superior del cuerpo y zapatos cerrados. Teniendo en cuenta también el reactivo utilizado

Costo-Beneficio En esta práctica no realizamos ningún costo ya que al momento de vaciar los cristales de la sublimación en el Gerber fueron reutilizados de la práctica anterior de ahí en fuera todos los materiales fueron proporcionados por el laboratorio. El beneficio de esto es que gracias a la ayuda que nos brinda el laboratorio con respecto al material nosotros como estudiantes podemos realizar esta experimentación y observar como es que esto es capaz de suceder y que nosotros como alumnos tengamos una mejor comprensión en este tema.

Usos y aplicaciones El uso de este proceso es muy fácil de implementar ya que al ser un proceso que no conlleva un reactivo químico se puede realizar en casi cualquier lado, este proceso se puede utilizar mucho en la industrias y laboratorios por su facilidad al realizar.

Cuestionario 1. ¿Qué es la sublimación? R= es el procedimiento que se basa en modificar el estado sólido de un material por el de estado gaseoso, sin necesidad de llevarlo hacia el estado líquido. 2. ¿Cuál es la teoría del punto triple? R= El punto triple es aquél en el cual coexisten en equilibrio el estado sólido, el estado líquido y el estado gaseoso de una sustancia. Se define con una temperatura y una presión de vapor 3. ¿Cuál es la importancia de este proceso? R= radica en que un solido puede igualar su presión de vapor rápidamente con la presión atmosférica son pasar por el estado líquido, se purifica por sublimación con relativa fácil quedando las impurezas. 4. ¿Cuándo sucede la sublimación? R= cuando la presion de vapor de un solido que se calienta alcanza la presión externa del sistema, antes de que la temperatura alcance el punto de fusión del solido, la sustancia experimenta un fase de transición directa del solido al vapor 5. ¿Cuándo subliman la mayor parte de los materiales? R=subliman cuando se calienta por debajo de los puntos de fusión y presión reducida

Cuadro de comparación compuest

Ácido

1,4-

o

fumarico

diclorobencen

Edo.

Incoloro

o Incoloro

Físico y color Peso

116,1 g/mol

147g/mol

molecular Punto de

287 ℃

52 – 54°C

fusión Densidad toxicidad

1.64 g/m³ Toxico

1.23 g/cm3 Toxico

>>Interpretar la sublimación a partir del diagrama del punto triple

sublimación >>Describir la apariencia del producto antes y después de la sublimación Al momento de introducir el diclorobenceno al vaso de precipitado era sólido, y al momento de colocarlo sobre la parrilla y esperar un rato, el diclorobenceno comenzó a volverse un poco líquido, así mismo el vidrio de reloj comenzaron a formarse tipo cristales

RESULTADOS DE LA EXPERIMENTACION

>>Rendimiento y Eficiencia 5 gr −−−−−→ 100 %

0.128−−−−→ x

x=2.56 %

Eficiencia=

2.56 =0.256 100

>>usos mas importantes de la sublimación Es posible marcar productos textiles como camisetas, prendas deportivas, prendas de moda, gorras, etc, siempre que contengan un mínimo de 75% de poliéster. Hay disponibles una gran variedad de productos preparados para la sublimación, como tazas, puzzles, pads, colgantes, azulejos, platos, etc., todos estos productos llevan un recubrimento de barniz de poliéster transparente y tienen que ser con fondo blanco. Si dispone de un producto no preparado, disponemos de barnices en aerosol para aplicar manualmente sobre la pieza a marcar. Es necesario verificar que esta pieza pueda aguantar hasta 200 grados sin deformarse.

Observaciones Durante la practica se observo que al momento de que se formaran los cristales la muestra se quería convertir en liquido ya que la temperatura fue algo elevada, así que para que se mantuviera en un estado solido y que se siguieran formando los cristales, esto también a que el vaso estaba cerrado y con la temperatura comenzó a sudar a demás de que lo que se trataba era igualar su presión de vapor con la atmosférica.

Conclusión En conclusión de dice que la sublimación como se vio en la parte experimental es un proceso que tiene su importancia en el mismo laboratorio y en las industrias, ya que ayuda a poder pasar de el estado solido al gaseoso sin pasar por el líquido, demostrando que el único requisito para esto es el calor, así mismo recordándonos que es imprescindible saber sobre la teoría del punto triple porque este también es el que nos señala por que parte del punto es que sucederá la sublimación .

Bibliografía https://www.ciclohidrologico.com/sublimacin https://definicion.de/sublimacion-2/

https://www.ecured.cu/Sublimaci%C3%B3n http://blog.corentt.com/punto-triple-del-agua/...