Quimica Propiedades fisicas

TÍTULO DEL TEMA

Determinación de Propiedades físicas: Punto de Fusión – Punto de Ebullición – La Densidad

OBJETIVOS

            PRINCIPAL

·         Determinar las propiedades físicas de una sustancia como el punto de fusión, el punto de ebullición y la densidad.

ESPECIFICOS

·         Hallar la densidad de una determinada sustancia.

·         Registrar las temperaturas en su punto de fusión y en su punto de ebullición.

·         Identificar las sustancias de acuerdo a los resultados obtenidos experimentalmente.

·         Comprobar el suceso normal de la sustancia en el tiempo que sea necesario, en caso de percibirse un proceso diferente anotarlo.

MARCO TEORICO

PROPIEDADES FISICAS

Una propiedad física es una característica que puede ser estudiada usando los sentidos o algún instrumento especifico de medida. Estas se manifiestan básicamente en los procesos físicos como cambios de estado, cambios de temperatura, cambios de presión, etc.

Por ejemplo: color, dureza, densidad, punto de ebullición, punto de fusión.

Se consideran propiedades físicas: eléctricas magnéticas, ópticas, térmicas, mecánicas.

Las propiedades físicas pueden ser Generales o Específicas.

Se dice que son generales cuando un mismo valor puede ser aplicado a diferentes sustancias. Por ejemplo, la masa, el volumen, el color, textura, etc.

Se dicen que son específicas, cuando cada sustancia posee un color particular. Ejemplo: la densidad, peso específico, punto de ebullición, punto de fusión, etc.

Las propiedades físicas de la materia son de dos clases:

·         Propiedades intensivas: no dependen de la cantidad de la masa de materia presente. Ejemplo: volumen, superficie, etc.; también en este grupo están las propiedades organolépticas: sabor, color, olor, tacto, sonido o ruido.

·         Propiedades intensivas: no dependen de la cantidad de masa de materia presente: ejemplo, estado de agregación (sólido, liquido, gaseoso), punto de fusión, punto de ebullición, conductividad, solubilidad, etc.

PROPIEDADES FISICAS GENERALES:

·         MASA Y PESO

Se define masa como la cantidad de materia de un cuerpo, independientemente de las fuerzas que actúen sobre él, refiriéndose específicamente a la gravedad. El peso es la fuerza con la que la gravedad atrae a este objeto.

En el Sistema Internacional la unidad fundamental de la masa es el Kg.

Unidad Símbolo Equivalente en gramos

Kilogramo Kg 1000g = E 3 gr = 1Kg

Gramo gr 1g

Miligramo mg 0.001g = 10 E -3g = 1mg

Entonces el peso es igual a una fuerza F=m*g, donde g es la gravedad.

·         VOLUMEN

Es la cantidad de espacio tridimensional que ocupa una sustancia. En el Sistema Internacional, la unidad fundamental es el cubo que tiene un metro de arista, es decir, 1mx1mx1m = 1m³ (un metro cubico).

Existen sub – múltiplos: 1 m³ = 1000lts

1 lt = 1000 cm³

·         PRESION

Los gases ejercen presión sobre cualquier superficie que toquen, debido a que sus moléculas están en constante movimiento.

PROPIEDADES FISICAS ESPECÍFICAS:

·         DENSIDAD

Se define la densidad, como la cantidad de materia contenida en volumen dado de espacio.

Densidad = masa / volumen

·         PUNTO DE EBULLICION

El punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado líquido a estado gaseoso, es decir hierve. Expresado de otra manera, en un líquido el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor líquido es igual a la presión del medio que rodea el líquido. En esas condiciones se puede formar vapor en cualquier punto líquido.

·         PUNTO DE FUSION

El punto de fusión es la temperatura a la cual encontramos 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.

INVESTIGACION

1.    Explicar cómo se hace la calibración de un termómetro para las determinaciones de las temperaturas de fusión y de ebullición.

           

o   La calibración se hace en 5 puntos preferiblemente ósea sustancias con pureza analítica, que difieran entre sí, en el rango de medida o de uso del termómetro por decir de 10 a 25 grados centígrados, cada punto debe contener como mínimo tres lecturas y debe hacerse en forma creciente y luego decreciente. Es claro que cada una tiene un punto de ebullición y de fusión que no varía esto se ve en el termómetro patrón de referencia, en caso de variar, se obtienen los datos y se hallan los errores de medición comparándolos con los reportados, se calcula la incertidumbre de medición del instrumento calibrado y se reportan los errores obtenidos, dando así la desviación.

Se debe de proteger el termómetro de fuentes frías o calientes y recordando que el termómetro de mercurio el más frecuente del laboratorio mide temperaturas entre -38 grados a 350 grados la razón de esto es porque el mercurio hierve a 356,6 grados y se recomienda el baño maría, se coloca el termómetro patrón y se coloca los otros a calibrar teniendo en cuenta la escala que se vaya a manejar.

2.    ¿Cómo determinar el  punto de fusión de una mezcla de dos sustancias?

o   El punto de fusión (pf) mixto (punto de fusión de una mezcla) se emplea para determinar la identidad de un compuesto:

§  Si se mezcla dos muestras diferentes de la misma sustancia, el resultado  sigue siendo la misma sustancia pura.

§  Si se mezclan dos muestras de sustancias diferentes, estas se impurifican entre si, por lo cual  la mezcla fundirá a una temperatura más baja y el intervalo de fusión será más amplio.

Para confirmar o rechazar la identidad de una sustancia, se debe llevar a cabo el punto de fusión mixto, para lo cual se debe colocar unos cristales de la sustancia conocida a la izquierda del cubre-objetos, unos cristales de su sustancia problema a la derecha y un poco de la mezcla de ambos, abajo.

Se realizan todos los Pf mixtos que necesite, hasta identificar la sustancia problema, dibujando los esquemas y anotando los tres puntos de fusión en cada uno, con su intervalo, ya que eso nos proporciona información.

3.    ¿Cuál es la importancia de determinar las propiedades físicas de las sustancias como las que se hicieron en estos experimentos?

o   Es importante porque al determinar el punto de fusión y su punto de ebullición y su densidad, hace más fácil conocer la utilidad y el manejo que se le debe de dar según las propiedades de dichas sustancias.

4.    Explique por qué tomo las temperaturas que reporta como el punto de fusión y de ebullición respectivamente.

-       Porque al momento de hallar estos dos datos se toman las temperaturas ya que para determinar el punto de fusión procedemos a calentar la solución aplicando la flama regulando el calentamiento para que la temperatura se eleve a 2 o 3 grados por minuto y ya que desconocemos el punto de fusión de la sustancia debemos determinar rápidamente los limites en los cuales la muestra se funde y después se hace otra determinación elevando la temperatura lentamente a fin de poder determinar con exactitud la temperatura de fusión por ende se debe tener en cuenta y se debe anotar la temperatura a la que se comienza a fundir y la temperatura a la cual se licua la muestra pues esta nos reporta el punto de fusión .Con respecto a la temperatura que tomamos para definir el punto de ebullición esta se debe de tomar en el momento en que dejan de desprenderse burbujas de la muestra y justo antes de que el líquido entre nuevamente en el capilar invertido y esta temperatura sería el punto de ebullición y por esto debemos tomar estas muestras de temperatura y de igual manera ser exactos en las mismas.

MATERIALES

·         VIDRIO DE RELOJ

Un vidrio redondo convexo que permite contener las sustancias para luego pesarlas en la balanza. Se denomina vidrio de reloj ya que es muy similar a uno de ellos.

  UN (1) VIDRIO DE RELOJ

·         VARILLA DE VIDRIO

Es una varilla de unos 20 cm de longitud que se utilizan para agitar las disoluciones ayudando a que los sólidos se disuelvan más rápidamente.

UNA (1) VARILLA DE VIDRIO

·         SOPORTE UNIVERSAL

El soporte universal es una herramienta que se utiliza en laboratorio para realizar montajes con los materiales presentes en el laboratorio y obtener sistemas de medición o de diversas funciones.

UN (1) SOPORTE UNIVERSAL

·         PINZA PARA SOPORTE

Sirve para sujetar tubos de ensayo y demás elementos necesarios para colocar a calentar.

UNA (1) PINZA PARA SOPORTE

·         MECHERO

Proporciona una llama caliente (de hasta 1500 grados centígrados), constante y sin humo, por lo que se utiliza mucho en los laboratorios.

UN (1) MECHERO

·         TUBO DE THIELE

Es para determinar puntos de fusión y ebullición, de una sustancia.

UN (1) TUBO DE THIELE

·         TUBOS CAPILARES

Un tubo capilar es una conducción de fluido muy estrecha y de pequeña sección circular.

                   DOS (2) TUBOS CAPILARES

·         TERMOMETRO

Sirve para medir temperaturas de sustancias seleccionadas. Se debe de fijar la línea de mercurio en su posición inicial para tomar un dato exacto.

UN (1) TERMOMETRO

·         ESPATULA

Es utilizada especialmente para tomar pequeñas cantidades de compuestos o sustancias solidas, especialmente las granulares. UNA (1) ESPATULA

·         GOTERO

Sirven para guardar de una manera segura los reactivos, regularmente se administra con conteo de gotas.

UN (1) GOTERO

·         PIGNOMETRO

Es un vaso de cierre sellado que sirve para determinar densidades de fluidos.

UN (1) PICNOMETRO

·         BALANZA

Se emplean en los laboratorios para pesar pequeñas cantidades de masa de reactivos para realizar análisis químicos o biológicos

UNA (1) BALANZA

·         TAPON HORADADO

Un tapón es una herramienta utilizada para sellar un contenedor, por ejemplo una botella, un tubo.

UN (1) TAPÓN

·         CAMPANA DE DURHAM

Sirven para detectar gases, se colocan dentro de los tubos de ensayo

UNA (1) CAMPANA DE DURHAM

ALAMBRE

·         CAUCHOS

·         FOSFOROS

·         MATERIALES REACTIVOS:

·         AGUA DESTILADA

·         ACEITE CRISTAL

·         SUSTANCIA PROBLEMA

PROCEDIMIENTO

PUNTO DE FUSIÓN

Para la determinación del Punto de Fusión, se toma la sustancia problema en el vidrio de reloj y se desmenuza con la varilla de vidrio hasta quedar sin grumos, se continua vertiendo dicha sustancia con la espátula en un tubo capilar, no sin antes ser sellado por uno de sus dos extremos con el mechero, se llena el tubo un centímetro y con la ayuda de los dedos o espátula se empuja la sustancia hasta el extremo sellado, ya teniendo el tubo capilar con la sustancia, la unimos a el bulbo del termómetro con un caucho y la aseguramos con alambre, luego en el tubo de Thiele vertemos el aceite cristal hasta cubrir el acceso superior del brazo lateral, y colocamos el tapón en la parte superior del tubo de Thiele con el termómetro, teniendo en cuenta que al introducir dicho termómetro con el capilar adjunto no se debe cubrir todo el capilar con el aceite sino la mitad o menos de su longitud evitando tocar las paredes, después se ajusta el tubo de Thiele con la pinza en el soporte universal quedando unos cuatro a cinco centímetros sobre el mechero,  se le prende fuego y se deja hervir hasta que el efecto en el tubo capilar sea licuar  y dejar salir la sustancia por completo, se debe anotar la temperatura en que comienza la fusión y en la que termina.

PUNTO DE EBULLICIÓN

Para la determinación del Punto de Ebullición, se toma la muestra en un gotero y se vierten 5 gotas en la campana de Durham, luego se continua vertiendo la sustancia problema con la espátula en un tubo capilar, después de ser sellado en uno de sus dos extremos con el mechero, se llena el tubo un centímetro y con la ayuda de los dedos o espátula se empuja la sustancia hasta el extremo sellado, después se coloca el tubo capilar dentro de la campana de Durham, con el extremo sellado en la muestra y todo se junta con el bulbo del termómetro con un caucho y se refuerza con el alambre, se coloca con el tapón al tubo de Thiele que está lleno de aceite y se coloca a fuego lento, se espera a que aparezca burbujeo en la campana de Durham e inmediatamente de retira el fuego, se toma la temperatura al momento de desaparecer dicho burbujeo, pues es cuando comienza la ebullición.

DENSIDAD

Para determinar la densidad, se toma el picnómetro de 10ml y se pesa en la balanza, se anota. Luego se toma el mismo liquido problema usado para la determinación del punto de ebullición, y lo vertemos en el picnómetro con el gotero hasta llenar la totalidad del picnómetro, se pesa nuevamente  con la sustancia y se anota.

RESULTADOS

·         Se puede observar que al realizar el ejercicio, con el termómetro calibrado en 30°, el punto de fusión de la sustancia problema es de 156°, demostrando también que a los 152° cae la primera parte de la sustancia y concluyendo el final en los 156° antes mencionados.

·         El punto de ebullición es de 65° donde desaparece por completo el burbujeo y comienza la ebullición.

·         La densidad es la siguiente:

Peso Vacío – Peso con Sustancia Problema = Densidad / Volumen

Aplicando dicha fórmula sería:

10,89g  -  19,18g  =  8,29g / 10 ml  = 0,829 g/ml

 ANÁLISIS Y CONCLUSIONES

·         Análisis Cuantitativo

-       Según los resultados que obtuvimos al hallar el punto de fusión de la sustancia y comparando con el cuadro de constantes químicas se puede concluir que la sustancia es ácido salicílico.

Al obtener los resultados de la prueba de ebullición y la densidad, podemos concluir que la sustancia reactiva es Metanol, aunque teniendo en cuenta que la densidad dio por encima de 0.80 aseverando el compuesto N-Propanol, es firme el compuesto elegido Metanol teniendo en cuenta que se utilizó la misma sustancia problema para el punto de ebullición y este último es más preciso.

·         Análisis Cualitativo

La sustancia 1 en estado sólido presenta un color blanco, al fundirse y estar en estado líquido presenta un color transparente las demás sustancias no sufren cambios cualitativos aparentes.

Conclusiones

Como conclusión final al hallar el punto de ebullición, de las sustancias se puede reconocer de una manera verídica la identificación de la sustancia.

BIBLIOGRAFIA

·         tplaboratorioquimico.blogspot.com/

·         www.quimicaweb.net/

·         www.panreac.com/

·         www.fisicanet.com.ar