Determinación de puntos de fusión y puntos de ebullición
1. Determinación de puntos de fusión y puntos de
ebullición
Objetivos
• Identificar técnicas para determinar puntos de fusión
• Relacionar variables de PF y PE en diferentes
sustancias, diseñando curvas
¿ Que es la energía?
RTA: capacidad de un sistema físico para realizar trabajo.
La materia posee energía como resultado de su movimiento
o de su posición en relación con las fuerzas que actúan
sobre ella.
Puntos de fusión y puntos de ebullición
Identificación
fusión y
ebullición
El punto de fusión es el Temperatura a la que
paso de una sustancia la presión de vapor de
de estado solido a un líquido se iguala a
estado liquido por la la presión atmosférica
acción del calor, Este existente sobre dicho
cambio se lleva acabo líquido. A
cambio a una temperaturas inferiores
temperatura al punto de ebullición,
determinada, la cual no la evaporación tiene
experimenta muchas lugar únicamente en la
variaciones con los superficie del líquido.
cambios de presión
2. Los puntos de fusión de las moléculas reflejan hasta cierto
punto el tipo de fuerzas intermoleculares que están
presentes y los de ebullición de un liquido depende de la
presión exterior y es mayor entre mayor sea la presión.
Veremos y analizaremos los resultados experiméntales de
los puntos de fusión y puntos de ebullición.
Resultados experimentales de punto de fusión
Temperatura de Temperatura de
Compuesto fusión reportada fusión
sólido (·C) experimental
(·C)
Naftaleno 333·k (79,85)k 76 ºC
Fructosa 47 ºC A 64 ºC 85ºC
Parafina 459K(185,85) ºC 52(60 ºC)
Sacarosa (azucar 146 ºC A 156 ºC 106 ºC (120 ºC)
comun)
Glucosa 150 ºC A 162 ºC 102C(115 ºC)
Resultados experimentales punto de ebullición
Compuesto Temperatura de Temperatura de
sólido ebullición ebullición
reportada (·C) experimental
(·C)
Etanol 351K(78,4 ºC) 205 ºC
3. Aceite 101 ºC 98 ºC
Clorox 1,17 ºC 78 ºC
Leche 1,18 ºC 80 ºC
Vinagre 1,20 ºC 95 ºC
Cuestionario
1. ¿Por qué es aconsejable usar un baño de aceite para la
determinación de la temperatura de fusión?¿Por que debe
ser muy lento el calentamiento del baño de aceite?
RTA: La sustancia a usar en un baño calefactor para
determinar punto de fusión debe tener las siguientes
características:
a) Tener un punto de ebullición (si es liquida) o fusión (si es
sólida) mas alto que el punto de fusión de la sustancia.
b) No descomponer antes (ni cerca) del punto de fusión de las
sustancia.
4. c) Poder conducir bien el calor pero paulatinamente.
Los compuestos que se usan sueles cumplir bien estas
condiciones.
2. ¿Cuál es la influencia de una impureza insoluble en la
temperatura de fusión de un sólido?
• RTA: Las impurezas afectan el punto fusión ya que por lo
regular fundiría a menor o mayor temperatura, desde luego
no hay una influencia en el punto, más si en el rango de
fusión.
• El rango es el que varía, por lo regular un rango alto indica
la presencia de impurezas insolubles, este es un criterio de
pureza.
Fusión ya que por lo regular fundiría a menor o mayor
temperatura, desde luego no hay una influencia en el punto,
más si en el rango de fusión.
3. ¿ Cuales son las escalas mas comunes para medir la
temperatura?
RTA: La temperatura es el nivel de calor en un gas, líquido,
o sólido. Tres escalas sirven comúnmente para medir la
temperatura. Las escalas de Celsius y de Fahrenheit son
las más comunes. La escala de Kelvin es primordialmente
usada en experimentos científicos.
Escala Celsius
La escala Celsius fue inventada en 1742 por el astrónomo
sueco Andrés Celsius. Esta escala divide el rango entre las
5. temperaturas de congelación y de ebullición del agua en
100 partes iguales. Usted encontrará a veces esta escala
identificada como escala centígrada. Las temperaturas en la
escala Celsius son conocidas como grados Celsius (ºC).
Escala Fahrenheit
La escala Fahrenheit fue establecida por el físico holandés-
alemán Gabriel Daniel Fahrenheit, en 1724. Aun cuando
muchos países están usando ya la escala Celsius, la escala
Fahrenheit es ampliamente usada en los Estados Unidos.
Esta escala divide la diferencia entre los puntos de fusión y
de ebullición del agua en 180 intervalos iguales. Las
temperaturas en la escala Fahrenheit son conocidas como
grados Fahrenheit (ºF).
Escala de Kelvin
La escala de Kelvin lleva el nombre de William Thompson
Kelvin, un físico británico que la diseñó en 1848. Prolonga la
escala Celsius hasta el cero absoluto, una temperatura
hipotética caracterizada por una ausencia completa de
energía calórica. Las temperaturas en esta escala son
llamadas Kelvins (K).
4. Analice el por qué de la forma tan particular del tubo de
Thiele.
RTA: El tubo de thiele es el que tiene en su base un
desprendimiento en forma triangular por donde también
circula la sustancia contenida en el cuello del
tubo(generalmente aceite mineral o glicerina),sirve
generalmente para calentar sustancias de una forma no
muy directa pues la llama del mechero no se coloca en la
base del tubo sino en su desprendimiento triangular para
que de allí fluya el calor hacia el cuello del tubo. Estos
6. procedimientos son para hallar puntos de fusion de otras
sustancias.
5. La palabra que más se relaciona con el termino ebullición
es:
RTA: Hervir
6. Cuando un líquido hierve:
RTA: La temperatura aumenta con el tiempo.
7. El punto de ebullición es una propiedad característica:
RTA: De los líquidos
8. El punto de ebullición de una sustancia es de 6 ºC. Si se
colocan 3ml de esta sustancia en un salón donde la
temperatura es de 25 ºC, la sustancia se encontrara en:
RTA: Los estados liquido y gaseoso
9. El punto de ebullición de un liquido puro puede variar por:
RTA: El valor de la presión a la que se encuentre.
10. Inicialmente el punto de ebullición de un líquido es de
78 ºC pero la temperatura sigue subiendo a medida que se
evapora mas liquido. ¿Cuál crees que es la razón?
RTA: Pues generalmente la temperatura aumenta por que
el líquido se evapora mas y mas lo que hace que las
moléculas estén en constante movimiento y cada vez
aumente mas la temperatura.
7. Presión atmosférica
La presión atmosférica es la presión ejercida por el aire
atmosférico en cualquier punto de la atmósfera.
Normalmente se refiere a la presión atmosférica terrestre,
pero el término es generalizable a la atmósfera de cualquier
planeta o satelite.
La presión atmosférica en un punto representa el peso de
una columna de aire de área de sección recta unitaria que
se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la
atmósfera. Como la densidad del aire disminuye cuando
nos elevamos, no podemos calcular ese peso a menos que
seamos capaces de expresar la densidad del aire ρ en
función de la altitud z o de la presión p. Por ello, no resulta
fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre
la superficie terrestre; por el contrario, es muy fácil medirla.
La presión atmosférica en un lugar determinado
experimenta variaciones asociadas con los cambios
meteorológicos. Por otra parte, en un lugar determinado, la
presión atmosférica disminuye con la altitud, a causa de que
el peso total de la atmósfera por encima de un punto
disminuye cuando nos elevamos. La presión atmosférica
decrece a razón de 1 mmHg o Torr por cada 10 m de
elevación en los niveles próximos al del mar. En la práctica
se utilizan unos instrumentos, llamados altímetros, que son
simples barómetros aneroides calibrados en alturas; estos
instrumentos no son muy precisos.
La presión atmosférica estándar, 1 atmósfera, fue definida
como la presión atmosférica media al nivel del mar que se
adoptó como exactamente 101 325 Pa o 760 Torr. Sin
embargo, a partir de 1982, la IUPAC recomendó que para
propósitos de especificar las propiedades físicas de las
sustancias "el estándar de presión" debía definirse como
exactamente 100 kPa o (≈750,062 Torr). Aparte de ser un
8. número redondo, este cambio tiene una ventaja práctica
porque 100 kPa equivalen a una altitud aproximada de 112
metros, que está cercana al promedio de 194 m de la
población mundial.1
Diagrama de fase de una sustancia pura
Los diagramas de fase más sencillos son los de presión -
temperatura de una sustancia pura, como puede ser el del
agua. En el eje de ordenadas se coloca la presión y en el de
abscisas la temperatura. Generalmente, para una presión y
temperatura dadas, el cuerpo presenta una única fase
excepto en las siguientes zonas:
• Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los
estados sólido, líquido y gaseoso. Estos puntos tienen
cierto interés, ya que representan un invariante y por lo
tanto se pueden utilizar para calibrar termómetros.
• Los pares (presión, temperatura) que corresponden a
una transición de fase entre:
o Dos fases sólidas: Cambio alotrópico;
o Entre una fase sólida y una fase líquida: fusión -
solidificación;
o Entre una fase sólida y una fase vapor (gas):
sublimación - deposición (o sublimación inversa);
o Entre una fase líquida y una fase vapor:
vaporización - condensación (o licuefacción).
Es importante señalar que la curva que separa las fases
vapor-líquido se detiene en un punto llamado punto crítico.
Más allá de este punto, la materia se presenta como un
fluido supercrítico que tiene propiedades tanto de los
líquidos como de los gases. Modificando la presión y
temperatura en valores alrededor del punto crítico se
producen reacciones que pueden tener interés industrial,
9. como por ejemplo las utilizadas para obtener café
descafeinado.
Es preciso anotar que, en el diagrama PV del agua, la línea
que separa los estados líquido y sólido tiene pendiente
negativa, lo cual es algo bastante inusual. Esto quiere decir
que aumentando la presión el hielo se funde, y también que
la fase sólida tiene menor densidad que la fase líquida.
Diagrama de fases del agua
La riqueza del diagrama de fases del agua (capaz de
presentar trece estructuras cristalinas diferentes) descansa
en las sutilezas de las fuerzas existentes entre sus
moléculas. La existencia de potenciales de interacción
adecuados para el agua resulta crucial para poder realizar
con éxito simulaciones de moléculas biológicas. Treinta
años después de que se realizara la primera simulación de
agua, 1 ha sido posible determinar el diagrama de fases
completo para dos modelos de agua tremendamente
populares, el TIP4P y el SPC/E. El modelo TIP4P
proporciona una descripción cualitativamente correcta del
10. diagrama de fases, mientras que el modelo SPC/E fracasa
estrepitosamente. Este trabajo muestra como la predicción
del diagrama de fases es uno de los exámenes más
severos a que puede someterse un potencial de interacción.
Por esta razón, la determinación del diagrama de fases,
será tremendamente útil para mejorar los modelos de agua
Existentes en estos momentos. Ilustraremos también como
Puede determinarse la curva de fusión de un modelo de
agua partiendo de la curva de fusión de otro modelo de
potencial diferente. Las simulaciones predicen
comportamientos nuevos a un no encontrados
experimentalmente, como por ejemplo la existencia de
comportamiento reentrarte en las curvas de fusión de los
hielos de baja densidad. También se mostrar a como es
posible la obtención de fases atmosféricas a baja
Temperatura siempre que al variar la presión se traspase
una curva de fusión.