Reporte 2 Punto de ebullicion PDF

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Reporte 2 Usac...

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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA SEGUNDO SEMESTRE VACACIONES 2019 ING. GERARDO ORDOÑEZ AUX. MARCO SOLORZANO

Reporte No.2 (Estado de ebullición y fusión)

Laboratorio de Química No.4 Sección: L1

INDICE RESUMEN...........................................................................................................................................1 OBJETIVOS..........................................................................................................................................2 MARCO TEORICO................................................................................................................................3 MARCO METODOLOGICO...................................................................................................................5 ALGORITMO DE PROCEDIMIENTOS....................................................................................................6 DIAGRAMA DE FLUJO.........................................................................................................................7 RESULTADOS.......................................................................................................................................9 INTERPRETACION DE RESULTADOS...................................................................................................10 CONCLUSIONES................................................................................................................................11 BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................................12 MUESTRA DE CÁLCULO....................................................................................................................17 DATOS CALCULADOS............................................................................¡Error! Marcador no definido. FOTOGRAFIAS...................................................................................................................................22

RESUMEN Por medio de la práctica 2 se pudo determinar y analizar cuál es el punto de fusión del reactivo ácido cítrico. Además se determinó el punto de ebullición de las sustancias acetona, agua, agua oxigenada, alcohol etílico, alcohol isopropilico. Para la realización de esta metodología se fabricaran dos sistemas distintos pero especializados para determinar el punto de fusión y otro para el del punto de ebullición. En el sistema que se creara para determinar el punto de fusión del ácido cítrico; donde este tendrá que constar de la aplicación de glicerina dentro de un tubo de thiele y ácido cítrico ya pulverizado dentro de un tubo capilar con un extremo abierto; por consecuencia se cerraron los dos extremos del tubo capilar y se sujetó a un termómetro por medio de un hule, por ende; el sistema creado tiene que ser calentando por medio de un mechero. Con el sistema empleado para determinar el punto de ebullición fue menos complejo que el de fusión; ya que en este método solo se agregó glicerina en un beaker, Por ende; se colocaron adentro del beaker tubos de ensayo llenos de las diferentes sustancias (acetona, agua, agua oxigenada, alcohol etílico, alcohol isopropilico) junto con un tubo capilar cerrado de un extremo y amarrados con un termómetro, por medio de un mechero se le aplico calor hasta lograr llegar a la temperatura experimental del punto de ebullición. Por consiguiente se determinó el punto de fusión del ácido cítrico con un valor de 153 °C con una desviación estándar de 1.30. Finalmente se concluyó con los valores del punto de ebullición de la acetona 55.76 con desviación estandar de 0.65, agua 90.74 con desviación estándar de 8.5, agua oxigenada 115.18 con desviación estándar de 22.56, alcohol etilico 77.82 con desviación estándar de 1.3 y el alcohol ispopropilico con temperatura de ebullición de 80.67 y con una desviación estándar de 0.91. Está práctica se realizó en el laboratorio de química 4 en el edificio T3. Las condiciones de trabajo fueron de 22ºC a presión local de 0.84 atmosferas. 1

OBJETIVOS

General Determinar la temperatura de ebullición a través de clausius clapeyron del agua, acetona, alcohol isopropilico, agua oxigenada y alcohol etílico, además, Determinar la temperatura de fusión del ácido cítrico.

Específicos 1). Determinar la temperatura de ebullición del agua. 2). Determinar la temperatura de ebullición de la acetona. 3). Determinar la temperatura de ebullición del alcohol isopropilico. 4). Determinar la temperatura de ebullición del agua oxigenada. 5). Determinar la temperatura de ebullición del alcohol etílico. 6). Determinar el punto de fusión del ácido cítrico.

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MARCO TEORICO Punto de Fusión El punto de fusión es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido-líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. El punto de fusión es una propiedad intensiva. En la mayoría de las sustancias, el punto de fusión y de congelación, iguales. Pero esto no siempre es así: por ejemplo, el agar-agar se funde a 85 °C y se solidifica a partir de los 31 a 40 °C; este proceso se conoce como histéresis. Diferencia entre punto de fusión y ebullición A diferencia del punto de ebullición, el punto de fusión de una sustancia es poco afectado por la presión y, por lo tanto, puede ser utilizado para caracterizar compuestos orgánicos y para comprobar su pureza. El punto de fusión de una sustancia pura es siempre más alto y tiene una gama más pequeña de variación que el punto de fusión de una sustancia impura. Cuanto más impura sea, más bajo es el punto de fusión y más amplia es la gama de variación. Eventualmente, se alcanza un punto de fusión mínimo. El cociente de la mezcla que da lugar al punto de fusión posible más bajo se conoce como el punto eutéctico, perteneciente a cada átomo de temperatura de la sustancia a la cual se someta a fusión. ¿Qué pasa si es un compuesto puro? El punto de fusión de un compuesto puro, en muchos casos se da con una sola temperatura, ya que el intervalo de fusión puede ser muy pequeño

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(menor a 1 °C). En cambio, si hay impurezas, estas provocan que el punto de fusión disminuya y el intervalo de fusión se amplíe. Algunas aplicaciones del punto fusión  Aleación de metales, ya que se debe alcanzar esta temperatura para su manipulación y moldeado.  Determinación de la pureza de un ácido para asegurarse de que su uso no traerá consecuencias negativas.  Identificación de sustancias desconocidas, a través de la comparación de los resultados con aquellos de las sustancias comunes Punto de Ebullición Suele definirse el punto de ebullición como el instante en el cual se produce el cambio de estado de una materia que pasa de líquido a gaseoso. El concepto, en concreto, refiere a la temperatura que provoca que la presión de vapor de un líquido iguale la presión de vapor del medio en cuestión. En otras palabras, el punto de ebullición hace mención a la temperatura en la cual un líquido hierve, la cual está vinculada a las propiedades específicas del líquido, y no a su cantidad. Es importante resaltar que, una vez que el líquido ha entrado en ebullición (y está hirviendo), la temperatura no sufre ninguna variación. La temperatura de la materia está vinculada a la energía cinética de sus moléculas. Lo habitual es que unas pocas moléculas puedan quebrar la tensión superficial: sin embargo, una vez alcanzada la temperatura del punto de ebullición, se incrementa la entropía y las partículas se desordenan. Algunas aplicaciones del punto de ebullición Determinar la pureza de la sustancia; determinamos la pureza ya que si el punto de ebullición varía mucho la sustancia será impura. Para una mezcla: Para hacer la separación de una mezcla. La destilación sirve para obtener el punto de ebullición y para purificar una sustancia. Obtener La presión del vapor de cada sustancia.

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Al disminuir podremos obtener el punto triple de la sustancia.

MARCO METODOLOGICO Cristalería y equipo  Tubos Capilares  Termómetro  Beaker 100, 250 y 450 mL  Varillas de agitación  Tubo de Thiele  Mechero Bunsen y manguera  Pipeta de 15 mL

Reactivos  Ácido cítrico  Agua  Glicerina  Acetona  Agua Oxigenada  Alcohol etilitco

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 Alcohol isopropiico

ALGORITMO DE PROCEDIMIENTOS Punto de fusión 1. Insertar glicerina dentro de un tubo de thiele. 2. Cerrar un extremo del tubo capilar e introducir una pulgada de ácido cítrico. 3. Sellar los dos extremos del tubo sin fundir la muestra. 4. El termómetro se debe de unir con el tubo capilar por medio de un hule. 5. Colocar el termómetro junto con el capilar dentro del tubo de thiele . 6. Por medio de un mechero calentar, hasta que la muestra colocada desaparezca. 7. Cuando la sustancia ya se termine de desaparecer anotar la temperatura. 8. Repetir 2 veces más el procedimiento. Punto de Ebullición 1. Introducir 5 ml en un tubo de ensayo la sustancia que se quiere encontrar el punto de ebullición. 2. Adentro del tubo de ensayo se coloca un tubo capilar cerrado de un extremo 3. El conjunto se sujeta a un termómetro con un hule o cáñamo y se coloca dentro de un beaker de 450 mL lleno de glicerina.

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4. A medida que se caliente el baño, tomar temperatura cuando se escapen muchas burbujas rápidamente del tubo capilar. 5. Repetir la operación 2 veces más.

DIAGRAMA DE FLUJO Punto de fusión

Inicio

Armar el sistema

Capilar cerrado de un extremo junto a un termómetro

Calentar Sustancia

Esperar

¿Desapareció la sustancia?

SI

7

NO

Tomar temperatura de fusión

Fin

Punto de fusión

Inicio

Armar Sistemta

Colocar las sustancias en los tubos de ensayo

Cerrar tubos capilares y sujetar el termometro

Calentar glicerina

Esperar

¿Escaparon burbujas del tubo capilar?

8

NO

Anotar la temperatura de ebullición

Fin

RESULTADOS

Tabla Vll. Temperatura de ebullición de la acetona con Clausius-clapeyron Sustancia

Acetona Agua Agua oxigenada Alcohol etílico Alcohol isopropilico

Temperatura experimental

Temperatura Teórica

Desviación estándar

55.75°C 90.74°C 115.18°C

56°C 100°C 150.2°C

0.65 8.5 22.56

77.82°C

78.37°C

1.3

80.67°C

82.50°C

0.91

Fuente: Datos calculados

Tabla Vlll. Temperatura de fusión del ácido cítrico Temperatura experimental

155

Temperatura a condiciones estándar

153

Error relativo (%)

1.30 Fuente: Datos originales 9

INTERPRETACION DE RESULTADOS

En la tabla Vll se encuentran las medidas de la temperatura de ebullición de las distintas sustancias como lo es la acetona, el agua, agua oxigenada, alcohol etílico, alcohol isopropilico, las cuales se calcularon a una presión local; Además, fueron calculadas con la ecuación de Clausius- clapeyron la cual dio como resultado de la acetona 55.76 con desviación estándar de 0.65, agua 90.74 con desviación estándar de 8.5, agua oxigenada 115.18 con desviación estándar de 22.56, alcohol etílico 77.82 con desviación estándar de 1.3 y el alcohol ispopropilico con temperatura de ebullición de 80.67 y con una desviación estándar de 0.91. En algunos casos la variación fue leve esto se debe al método que se utilizó ya que es una manera precisa para determinar el punto de ebullición por medio de la ecuación de Capleyron. Por ende recordemos que el “capilar sirve de manómetro de indicador al instante en donde se igualan la presión del vapor del líquido y la presión atmosférica (ENP-2018) Por consiguiente se observa que en la tabla Vlll se encuentra la temperatura de fusión del ácido cítrico, la cual se pudo calcular por medio de la ecuación de Clausius-clapeyron con la temperatura tomada en el laboratorio, por lo tanto

la

temperatura

de

fusión

se

obtuvo

resultado

de

155°C

Posteriormente se puede observar como hay una leve diferencia entre la temperatura experimental y la temperatura teórica. Según la universidad nacional autónoma de México dice “que la diferencia entre el dato experimental y teórico debería de ser muy pequeño (meno a 1°)(UNAM) esto se debe a las diferencias de temperaturas y presiones que se realizaron las distintas operaciones. 10

CONCLUSIONES

1). La temperatura de ebullición del agua es de 90.74°C. 2). La acetona tiene temperatura de ebullición de 55.75°C. 3). Se concluyó que la temperatura de ebullición del alcohol isopropilico es de 80.67°C. 4). El agua oxigenada tiene como temperatura de ebullición un valor de 115.18°C. 5). El alcohol etilico tiene temperatura de ebullición de 77.82°C. 6). La temperatura de fusión del ácido cítrico es de 153°C

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BIBLIOGRAFIA 1). Raymond, Chang. (2010). Calorimetría, 10ma Edición. México, McGrawHill. 2). Ramirez, C. (2011) consultado: 14/12/19 , recuperdado de: http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/02practicas/practica06. htm 2014 3) Petrucci-Química General, PRENTICE HALL 8° Edicion, 2003. 4). LAMARQUE, Alberto, Puntos de fusión, Fundamentos teórico-prácticos de química orgánica, Editorial Brujas, 2008, pp 19 -20 5). Jaramillo, A. (2007) consultado: 15/10/19, recuperado de: http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/Liquid3/liquid3pdf.pdf 6). BURNS, Rumanio, Temperatura de ebullición, Fundamentos de química, 4ta. Edición, Editorial Prentice Hall, México, 2003, pp 550 7). Theodore Brown. (2011). 11va Edición. México, Pers

Universidad de Antioquia, Temperaturas

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de Ebullición [Internet]. Universidad de Antioquia [2004], [Consultado 2018, Marzo 08]. Disponible en: http://docencia.udea.ed u.co/cen/tecnicaslabqui mico/02practicas/practi ca06.htm Universidad de Antioquia, Temperaturas de Ebullición [Internet]. Universidad de 13

Antioquia [2004], [Consultado 2018, Marzo 08]. Disponible en: http://docencia.udea.ed u.co/cen/tecnicaslabqui mico/02practicas/practi ca06.htm Universidad de Antioquia, Temperaturas de Ebullición [Internet]. Universidad de Antioquia [2004], [Consultado 2018, 14

Marzo 08]. Disponible en: http://docencia.udea.ed u.co/cen/tecnicaslabqui mico/02practicas/practi ca06.htm 8). Universidad de Antioquia Temperaturas de ebullición [internet]. Universidad de Antioquia [2004], [consultado 2019, Diciembre 14]. Disponible en: http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/02practicas/practica06. htm

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MUESTRA DE CÁLCULO Formula Clausius-clapeyron: Se utiliza para calcular cualquier presión de vapor o punto de ebullición. 1 1 ) In P1 = ▲Hvap( T2 T1 P2 R Donde: ln = logaritmo natural P1 = Presión 1 (atm o mmhg) P2 = Presión 2 (atm o mmhg)

▲Hvap = Entalpía de vaporización kj/mol R = Constante de gases ideales (J/K * mol) T1 = Temperatura 1 (K) T2= Temperatura 2 (K) Ejemplo:

In 1 = 32000 ( 1 - 1 0.84 8.314 T2 296 -0.17=3848.93( 1 - 0.00337 ) T2 -0.17T2 + 12.97 = 3848.93 12.8 T2 = 3848.93 T2 = 3848.93/12.8 T2 = 324.57 K

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Desviación Estándar

Ejemplo: σ= (332.45-332.8)^1/2 = 0.35 1

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DATOS CALCULADOS

Tabla No.1 Corrida

Temperatura de ebullición del agua Datos a condición experimental

Datos a Condición normal

Desviacion Estandar

#1

8.58 90.5 °C

100°C

#2

91.34 °C

100°C

8.32

#3

90.4 °C

100°C

8.42

Promedio: 90.74°C

Promedio: 8.5 Fuente: Datos Originales de la práctica

Tabla No.2 Corrida

Temperatura de ebullición de la acetona Datos a condición experimental

Datos a Condición normal

Desviación Estandar 0.60

#1 55.87°C

56°C

#2

55.52°C

56°C

0.76

#3

55.87°C

56°C

0.60

Promedio: 55.75°C

Promedio:0.65 Fuente: Datos Originales de la práctica

Tabla No.3

Temperatura de ebullición del alcohol etilico

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Corrida

Desviacion Estandar

Datos a condición experimental

Datos a Condición normal

76.87°C

78.37°C

#2

77°C

78.37°C

1.23

#3

77°C

78.37°C

1.23

#1

1.44

Promedio: 77.82°C

Promedio: 1.3 Fuente: Datos Originales de la práctica

Tabla No.4 Corrida

Temperatura de ebullición del agua oxigenada Datos a condición experimental

#1

Datos a Condición normal

Desviacion Estandar

150.2°C

22.45

115.32°C #2

115.32°C

150.2°C

22.45

#3

114.92°C

150.2°C

22.78

Promedio: 115.18°C

Promedio: 22.56 Fuente: Datos Originales de la práctica

Tabla No.5 Temperatura de ebullición del alcohol isopropilico Corrida

Datos a condición

Datos a Condición 23

Desviacion

experimental

normal

Estandar

#1

80.45°C

82.5°C

0.82

#2

81.12°C

82.5°C

1.11

#3

80.45°C

82.5°C

0.82

Promedio: 80.67°C

Promedio: 0.91 Fuente: Datos Originales de la práctica

Tabla 6. Temperatura de fusión experimental, teórica y variación del ácido cítrico. Temperatura Experimental °C 155

Temperatura teórica °C Desviacion estandar 153 1.30 Fuente: Laboratorio

FOTOGRAFIAS

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Fuente: Propia

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