1. Reporte de Práctica Nº 4 Fecha: 17/Junio/2009 Título de la práctica: Determinación de propiedades físicas: Punto de ebullición y Presión de vapor. Estudiante: Mario Enrique Aguaguiña Méndez. Grupo: A Paralelo: 05 Profesora: Ing. Qca. Ana Avilés Tutivén. Ms. C Objetivos de la práctica: Conocer el concepto de punto de ebullición. Conocer la definición de presión de vapor, presión atmosférica y presión barométrica. Conocer las características del barómetro, el modo de uso y sus tipos. Determinar el punto de ebullición de una muestra líquida desconocida. Observar el incremento de la presión de vapor de una muestra líquida desconocida con relación a la temperatura. Teoría: A continuación revisaremos algunos conceptos útiles para la realización de esta práctica y que nos ayudarán a comprender los objetivos de la misma. Punto de ebullición El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea al líquido. En esas condiciones se puede formar vapor en cualquier punto del líquido. La temperatura de una sustancia o cuerpo es una medida de la energía cinética de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de ebullición, sólo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene energía suficiente para romper la tensión superficial y escapar. El punto de ebullición depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia. Para ello se debe determinar si la sustancia es covalente polar, covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces (dipolo permanente - dipolo permanente, dipolo inducido - dipolo inducido o puentes de hidrógeno). La ebullición comienza cuando al calentar un líquido aparecen burbujas de gas en toda su masa. Esto ocurre a una temperatura fija para cada sustancia. Llamamos Punto de ebullición de una sustancia a la temperatura a que se produce la ebullición de dicha sustancia. A nivel microscópico ocurre que casi todas las partículas tienen energía suficiente para escapar del líquido y liberarse en forma de gas. Presión de vapor La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión, para una temperatura dada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este fenómeno también lo presentan los sólidos; cuando un sólido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido (proceso denominado sublimación o el proceso inverso llamado deposicitación o sublimación inversa) también se produce una presión de vapor. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. Esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las fuerzas de atracción intermoleculares, debido a que cuanto mayor sea el módulo de las mismas, mayor deberá ser la cantidad de energía entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestación) para vencerlas y producir el cambio de estado. Presión atmosférica Se denomina atmósfera a la capa de aire, constituida por una mezcla homogénea de gases que rodea un planeta, variando drásticamente de uno a otro. Su peso, origina sobre todos los cuerpos sumergidos en ella, una presión denominada atmosférica, que podemos evidenciar mediante la experimentación. Podríamos compararlo como si viviéramos en el fondo de un océano de aire. La atmósfera, como el agua de un lago, ejerce presión; y tal como el peso del agua es la causa de la presión en el agua, el peso del aire es la causa de la presión atmosférica. Estamos tan acostumbrados al aire invisible que a veces olvidamos que tiene peso. Quizás los peces también
olvidan
que el agua tiene peso. Presión barométrica Otro término para presión atmosférica. Expresada en milímetros de Mercurio (mm-Hg). La presión barométrica, se determina por la altura a la cual llega el mercurio en un tubo de vidrio por la fuerza de la presión atmosférica (relativa a la presión cero absoluto). 14.7 psi= 1 barra, 100 kpa 0 29.92 in-Hg. , a una temperatura de 80 grados Fahrenheit (26.7 grados Centígrados) a nivel del mar Presión de la atmósfera en una localización específica. (la presión a nivel del mar es de 14.7 libras por pulgada cuadrada absoluta) Presión ejercida por la atmósfera en un lugar determinado. Al nivel del mar es aproximadamente: 1.01 bar (14.7 psi) (101.34 kPa). Esto esta producido por el hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión (atmosférica), la presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barómetro (presión barométrica). Al nivel del mar o a las alturas próximas a este, el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (101,35Kpa), disminuyendo estos valores con la altitud. Barómetro Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica. La presión atmosférica es el peso por unidad de superficie ejercida por la atmósfera. Los primeros barómetros estaban formados por una columna de líquido encerrada en un tubo cuya parte superior está cerrada. El peso de la columna de líquido compensa exactamente el peso de la atmósfera. Los primeros barómetros fueron realizados por el físico y matemático italiano Evangelista Torricelli en el siglo XVII. La presión atmosférica equivale a la altura de una columna de agua de unos 10 m de altura. En los barómetros de mercurio, cuya densidad es 13.6 veces mayor que la del agua, la columna de mercurio sostenida por la presión atmosférica al nivel del mar en un día despejado es de aproximadamente unos 760 mm. Los barómetros son instrumentos fundamentales para medir el estado de la atmósfera y realizar predicciones meteorológicas. Las altas presiones se corresponden con regiones sin precipitaciones, mientras que las bajas presiones son indicadores de regiones de tormentas y borrascas. La unidad de medida de la presión atmosférica que suelen marcar los barómetros se llama hectopascal, de abreviación (hPa). Tipos de barómetros El barómetro aneroide es un barómetro que no utiliza mercurio. Indica las variaciones de presión atmosférica por las deformaciones más o menos grandes que aquélla hace experimentar a una caja metálica de paredes muy elásticas en cuyo interior se ha hecho el vacío más absoluto. Se gradúa por comparación con un barómetro de mercurio pero sus indicaciones son cada vez más inexactas por causa de la variación de la elasticidad del resorte metálico. Fue inventado por Lucien Vidie en 1844.[1] Los altímetros barométricos utilizados en aviación son esencialmente barómetros con la escala convertida a metros o pies de altitud. Del barómetro se deriva un instrumento llamado barógrafo, que registra las fluctuaciones de la presión atmosférica a lo largo de un periodo de tiempo mediante una técnica muy similar a la utilizada en los sismógrafos. Materiales y reactivos: A continuación se enlista los materiales utilizados durante esta práctica. Soporte universal Nuez Pinza para tubo Termómetro Pedazo de papel Mechero de Bunsen Pipeta graduada Gafas protectoras Muestra líquida desconocida Núcleos de ebullición Esquema del procedimiento: A continuación se describen los pasos que se realizaron para llevar a cabo esta práctica. Fijar un tubo de ensayo al soporte universal utilizando una agarradera con nuez. Introducir 5 mL de la muestra líquida desconocida, medida con la pipeta graduada, en el tubo de ensayo. Añadir 3 núcleos de ebullición al líquido que contiene el tubo. Doblar una hoja de cuaderno en 4 partes y hacerle un orificio pequeño, en medio de las 4 carillas, en donde se incrustará el termómetro. Tapar la boca del tubo con el papel y el termómetro cuidando que el bulbo del termómetro esté a una altura de 1 cm sobre el nivel del líquido, y no se arrime a las paredes del tubo. Someter el tubo a calentamiento con la llama moderada del mechero de bunsen, observar que la llama no pierda contacto con el tubo. Registrar la variación de temperatura a través del termómetro y en el momento en que ésta se mantiene constante, durante 15 ó 20 segundos, retirar inmediatamente el mechero, y anotar el valor de la temperatura. Repetir el procedimiento anterior las veces que le indique el profesor, realizando en cada ocasión el calentamiento de la muestra a una velocidad de 1ºC por minuto (lentamente) y cada vez que observe la temperatura constante, registre los valores. Apagar el mechero una vez que se han cumplido las instrucciones sobre el registro de temperaturas constantes, dadas en el punto anterior, y cerrar la válvula de gas. Registrar el valor de la presión atmosférica que se da en el ambiente del laboratorio. Desmonte el sistema, regrese la muestra líquida al frasco, rescatando los núcleos de ebullición. Elaborar una tabla de datos con las lecturas registradas. Promediar los valores obtenidos y comparar el resultado con el cuadro de curvas solventes y añadir las conclusiones. Identificar las características, capacidades, rangos y precisión del instrumento utilizado. Dibujos y/o gráficos: Gráfico: Presión de vapor vs Temperatura Práctica Tabla de datos: EnsayosLectura del termómetro cuando la temperatura se mantuvo constante185ºC Tabla de resultados: Nombre de la muestra líquida desconocidaObservacionesEtanol diluidoSe concluye que la muestra líquida desconocida es etanol diluido debido que al observar el punto de ebullición y comparar con el gráfico de Presión de vapor vs. Temperatura no coincidía, pero tenía una cercanía al punto de ebullición del etanol (puro). Observaciones y recomendaciones: Se recomienda seguir estrictamente el procedimiento de la práctica, a fin de tener óptimos resultados. Tener precaución al momento de calentar el tubo de ensayo, porque se podría ocasionar algún accidente. Conocer perfectamente el manejo del mechero de bunsen para que no haya cambios bruscos en la llama del mismo. Tener a la mano un extintor para poder controlar algún incendio que se pueda producir. Utilizar el termómetro, siguiendo estrictamente los pasos y las recomendaciones descritas en el procedimiento, ya que si se falla, se pueden alterar los resultados. Tomar apuntes de la temperatura en el momento adecuado, es decir cuando ésta se estabiliza. Conclusiones: Se determinó el punto de ebullición de una muestra líquida desconocida. Al comparar el punto de ebullición de la muestra líquida desconocida con los puntos de ebullición de algunas sustancias (sustancias puras) presentes en el grafico Presión de vapor vs. Temperatura, nos dimos cuenta que no coincidía con ninguno de ellos pero se acercaba al punto de ebullición de etanol (puro). Se concluye entonces que la muestra líquida desconocida corresponde a etanol diluido, debido que al encontrarse en un cierto grado de concentración no tendrá el mismo punto de ebullición que el etano (puro). Bibliografía: Sitios web consultados: http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n http://www.educared.net/aprende/anavegar5/podium/images/B/1563/punto_ebullicion.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vapor http://www.sabelotodo.org/termicos/presionvapor.html http://es.wikipedia.org/wiki/Alobara http://perso.gratisweb.com/grupopascal/FLUIDOS%20Profe/FLUIDOS%20Profe/Carpeta%20unidad/Patmosferica/patmos.htm http://www.predic.com/mediawiki/index.php/Presi%C3%B3n_barom%C3%A9trica http://es.wikipedia.org/wiki/Bar%C3%B3metro __________________________ Mario Aguaguiña Méndez C.I. 0927993329 Fecha de entrega: 24/Junio/2009