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ESPOL - FCNM – DCQA LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA PAO I 2020 PUNTO DE FUSIÓN Y DE EBULLICIÓN

Fecha: 26 / 06 / 2020

Paralelo: 201 Informe # 2

Integrantes: Joellyan Valenica, Melanie Pownall Profesor: Ing. Christian Moreno

1. Objetivo General Determinar el punto de fusión y de ebullición de sustancias puras mediante el uso de un laboratorio virtual para la comprobación de las leyes físicas de la materia y la influencia de la temperatura.

2. Objetivos Específicos 1. Analizar la relación existente entre las fuerzas intermoleculares de cada sustancia con sus respectivos puntos de fusión y ebullición para la identificación de los factores externos que influyen en este proceso. 2. Comparar los valores obtenidos experimentalmente con los valores teóricos, para la obtención de los porcentajes de error.

3. Datos recopilados Tabla 1. Datos recopilados de las sustancias y sus rangos de fusión.

SUSTANCIA

TEMPERATURA (◦C)

INICIAL TEMPERATURA (◦C)

Cafeína

237

253

Agua

-1

4

Plata

962

986

Etanol

-114

-99

Tabla 2. Datos recopilados de las sustancias y sus rangos de ebullición.

SUSTANCIA

TEMPERATURA DE EBULLICIÓN(◦C)

Acetona

56

Etanol

78

4. Algoritmo de resolución

FINAL

➔

PUNTO DE FUSIÓN

Figura 1. Pasos para la resolución de la práctica. Punto de fusión.

➔ PUNTO DE EBULLICIÓN

Figura 2. Pasos para la resolución de la práctica. Punto de ebullición.

5. Resultados obtenidos Fórmulas utilizadas:

❖

Temperatura Media=

❖

%error=(

Temperatura final+Temperatura Inicial 2

|Experimental− Teórico| Teórico

)×100

Tabla 3. Puntos de fusión y porcentaje de error

SUSTANCIA

PUNTO DE FUSIÓN EXPERIMENTAL (◦C)

PUNTO DE FUSIÓN TEÓRICO (◦C)

PORCENTAJE DE ERROR (%)

(Temperatura Media)

Cafeína

245

237

3.38

Agua

1.5=274.5k

0=273k

0.55

Plata

974

961.8

1.27

Etanol

-106.5

-114.1

6.66

Tabla 4. Puntos de ebullición y porcentaje de error

SUSTANCIA

PUNTO DE FUSIÓN EXPERIMENTAL (◦C)

PUNTO DE FUSIÓN TEÓRICO (◦C)

PORCENTAJE DE ERROR (%)

(Rango de Ebullición)

Acetona

56

56-57

0.88

Etanol

78

78-79

0.64

6. Análisis de resultados En esta práctica se realiza el análisis de dos propiedades físicas intensivas de las sustancias, el punto de fusión y el de ebullición. Estas propiedades son específicas de las sustancias y dependen directamente de su estructura química y de las fuerzas intermoleculares que actúan en cada una. Si una sustancia posee una alta fuerza intermolecular esto conlleva a que los enlaces sean más difíciles de romper y resulta en puntos de fusión y de ebullición más elevados, porque se requiere más calor para pasar del estado sólido a líquido, y de líquido a gas, respectivamente. Por otro lado, si la sustancia posee una baja fuerza intermolecular se requerirá menos calor para separar las moléculas resultando en puntos de ebullición y de fusión más bajos. En el simulador Gizmos se obtuvo un rango de fusión de las sustancias, tomando en cuenta la temperatura inicial a la cual la sustancia comienza a cambiar a estado líquido y la temperatura final, cuando ya toda la sustancia es líquida. Se calculó a partir de estos datos tomados una temperatura media del rango de fusión de las cuatro sustancias, obteniendo los siguientes resultados: cafeína= 245◦C, etanol = -106.5◦C , plata= 974◦C, y agua= 1.5◦C. Después de esto el siguiente paso fue comparar los valores experimentales con los teóricos, obteniendo porcentajes de error entre 0.5% y 7% lo que es muy aceptable en un laboratorio químico. Debido a que el valor teórico del punto de fusión del agua es 0 se procedió a convertir en Kelvin para así poder hacer el cálculo matemático y obtener el porcentaje de error. Este error encontrado se debe a que al manejar un simulador virtual se presenta dificultad al momento de manejar la perilla que incrementa la temperatura, no pudiendo controlar de manera más eficiente. Otro limitante presente es el error humano, porque a pesar de estar observando la sustancia para ver en qué momento exacto comienza a cambiar de estado y cuando ya cambió por completo, sigue siendo algo ambiguo que depende del observador.

El etanol y el agua son líquidos a temperatura ambiente -debido a esto se utilizó el laboratorio frío-, ambos son compuestos polares y presentan puentes de hidrógeno gracias a los radicales -OH, sin embargo, el agua tiende a formar más puentes de hidrógeno que el etanol, por lo tanto, el punto de fusión del agua es más alto al presentar mayores fuerzas intermoleculares siendo estas más difíciles de separar. La cafeína y la plata son sólidos a temperatura ambiente -debido a esto se utilizó el laboratorio normal-. La cafeína es un sólido molecular que presenta una interacción intermolecular de fuerza intermedia por ser covalente polar, mientras que la plata es un metal con enlaces metálicos de gran fuerza. La sustancia que requiere mayor calor para fusionarse es la plata, seguido de la cafeína, el agua y por último, el etanol que requiere de mucho menos calor, por ende, las fuerzas intermoleculares del etanol, aun teniendo presente puentes de hidrógeno que son fuerzas altas, en comparación con las demás sustancias son inferiores. En la segunda parte de esta práctica se obtiene el punto de ebullición de dos sustancias, etanol y acetona, siendo 78◦C y 56◦C respectivamente. Estos valores experimentales son muy cercanos a los valores teóricos por lo que el porcentaje de error es mínimo. Errores en esta práctica pueden venir de un mal manejo del calientaplatos eléctrico calentando muy rápidamente el baño de agua, o alinear de manera errónea el termómetro con el nivel de sustancia en el tubo. El etanol posee un mayor punto de ebullición que la acetona debido a que este presenta puentes de hidrógeno -como ya se explicó anteriormente- mientras que la acetona tiene un doble enlace polar CO que resulta en fuerzas dipolodipolo, y es conocido que las fuerzas de dipolo-dipolo son menores a las formadas por puentes de hidrógeno.

7. Conclusiones - Se logró determinar el punto de fusión y ebullición experimental de diferentes cuerpos utilizando el laboratorio virtual: Gizmos. - Se analizó la relación que existe entre las fuerzas intermoleculares de las sustancias estudiadas, encontrando así su punto de fusión. De los datos obtenidos experimentalmente, el punto más elevado es el de la plata (974°C) y el más bajo el del etanol (-106.5 °C) esto se debe a que las fuerzas intermoleculares de la plata son más fuertes que las del etanol. En cambio en el punto de ebullición, el más alto es del etanol (78 °C) y el más bajo el de la acetona (56 °C), por presentar fuerzas de dipolo-dipolo. - Se comparó los resultados obtenidos con una tabla verificada donde muestre valores más exactos y se obtuvo porcentajes de errores muy bajos, sobre todo en los datos obtenidos del punto de ebullición que prácticamente son iguales a los teóricos. Mientras que para los puntos de fusión hubo una diversidad de porcentajes de error, siendo el más bajo el del agua con 0.55%. Hizo falta más precisión a la hora de tomar las temperaturas de los sólidos.

8.

Recomendaciones ➢ Calentar el baño de agua de manera lenta y controlada, Si se lo realiza de forma rápida no se tendrá un control sobre la temperatura, ni se podrá anotar la temperatura preliminar ni final de ebullición con exactitud, ya que variará muy rápido. ➢ Realizar la práctica con diferentes volúmenes de las sustancias, para reafirmar que son propiedades intensivas. ➢ Realizar el experimento en un lugar con temperatura ambiente, pues la temperatura del entorno puede acelerar o alentar el procedimiento.

9. Bibliografía consultada ● ●

Mortimer, C. E. (1983). Química (5.a ed.). Grupo Editorial Iberoamérica. Brown, Lemay, & Bursten. (2020). Quimica: La Ciencia Central, 11/ed. (1st. ed.). Pearson Education.

10. ANEXOS CAFEÍNA

PLATA

ETANOL

AGUA...