Reporte 2.docx

Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química Área de Química Laboratorio de Química IV Catedrática: Ing. Adela Marroquín Sección F

Reporte No.2 Punto de Fusión y Punto de Ebullición SECCIÓN 1. Resumen

10

2. Objetivos

5

3. Marco Teórico

5

4. Marco Metodológico

5

5. Resultados (Pruebas de Identificación )

15

6. Interpretación de Resultados

30

7. Conclusiones

15

8. Bibliografía

5

9. Apéndice

10

9.1. 9.2.

PUNTUACIÓN

Datos originales

1

Muestra de cálculo (incluye el análisis error)

5

9.3.

Datos calculados

Dafnee Victoria Gudiel Canté Carné 201807314 24 de agosto de 2018

4

CALIFICACIÓN

1. Resumen

En la practica 2 se determinó el punto de fusión y ebullición. Se armaron dos conjuntos para determinar el punto de fusión y ebullición. El conjunto del punto de fusión consistió en pesar el ácido cítrico y después cuando estuvo pulverizado se agregó a los tubos capilares y los cerramos con el mechero. El sistema para determinar el punto de fusión consistió en llenar el tubo de thiele con glicerina, después con un hule unimos el termómetro de mercurio y el tubo capilar con ácido cítrico. Se hicieron dos corridas más. El sistema para determinar el punto de ebullición del alcohol isopropílico se agregó glicerina en un beaker y se puso a calentar con el alcohol en diferentes tubos de ensayo junto con los tubos capilares y se amarro con el termómetro. Se hicieron dos corridas más. Las condición en las que se trabajaron fue a 24°C a 0.84 atm.

2. Objetivos

2.1 Objetivo General 2.1.1 Medir el punto de ebullición y fusión de los reactivos.

2.2 Objetivos Específicos 2.2.1 Compara los datos experimentales y teóricos de las propiedades físicas. 2.2.2 Determinar el punto de ebullición y fusión de los compuestos.

3. Marco Teórico

Punto de Fusión Es la temperatura a la cual un sólido pasa a líquido a la presión atmosférica. Durante el proceso de cambio de estado de una sustancia pura, la temperatura se mantiene constante puesto que todo el calor se emplea en el proceso de cambio de estado de una sustancia pura, la temperatura se mantiene constante puesto que todo el calor se emplea en el proceso de fusión. Para que esto ocurra es necesario que se rompan las fuerzas intermoleculares que mantienen cohesionados en una estructura cristalina las moléculas de un compuesto y por tanto su valor dependerá del balance de las diferentes fuerzas intermoleculares. Dos compuesto con similares estructuras similares, tendrán puntos de fusión diferentes, por lo tanto es capaz de identificar los compuestos.

Punto de Ebullición Es aquella temperatura en la que la presión de vapor a líquido iguala a la presión atmosférica por el medio en el que se encuentra. El punto de ebullición depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia. La variación de la temperatura está relacionada con la energía cinética de sus moléculas. Lo normal es que sean pocas las moléculas que quiebren la tensión superficial, pero una vez alcanzada la temperatura del punto de ebullición, aumenta a la entropía y las partículas presentes se desordenan.

Presión

Es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea.

Peso molecular El peso molecular es la suma de las masas químicas de todos los átomos de una molécula de un compuesto específico. El peso atómico de un elemento se calcula hallando la masa media ponderada de la masa de todos los isótopos del mismo. El punto de ebullición depende del peso molecular de la sustancias y de las fuerzas intermoleculares existentes.

Punto critico Se define como el límite para el cual el volumen de un líquido es igual al de una masa igual de vapor o, en el cual las densidades del líquido y el vapor son iguales. Si se miden las densidades del líquido y del vapor en función de la temperatura y se representan los resultados, puede determinarse la temperatura crítica a partir del punto de intersección de ambas curvas.

Temperatura Es una magnitud referida a las naciones comunes de calor mediable mediante un termómetro. La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura.

4. Marco Metodológico

4.1 Reactivos, Cristalería y Equipo 4.1.1 Reactivos 

Glicerina



Ácido cítrico



Alcohol isopropílico

4.1.2 Cristalería y Equipo 

1 tubo de ensayo



Beaker de 500ml



2 termómetros



1 mechero bunsen



1 pipeta



2 tubos de thiele



1 manguera de hule

4.2 Algoritmo del procedimiento

4.2.1 Punto de Fusión 1. Se cerró uno de los dos extremos de 3 tubos Capilares a la flama con un Mechero Bunsen. 2. Se pesó el ácido cítrico y se trasladó ya pulverizado a un vidrio de reloj. 3. Se agregó el ácido cítrico en el extremo abierto de un tubo capilar hasta que alcanzó los 2 mm de altura y se cerrar con cuidado. 4. Se sujetó el tubo capilar y el termómetro con un hule. 5. Se colocó glicerina en el tubo de thiele. 6. Se introdujo el conjunto en el tubo de thiele. 7. se calentó con un mechero Bunsen hasta alcanzar el punto de fusión de las sustancias. 8. Se repitió dos veces más. 4.2.2 Punto de Ebullición 1. Se cerró uno de los dos extremos de 3 tubos Capilares a la flama con un Mechero Bunsen. 2. Se sujetó el tubo capilar al termómetro de mercurio con un hule. 3. Se introdujo 5 ml de Alcohol Isopropílico. 4. Se colocó dentro de un beacker de 450ml lleno de glicerina 5. Se calentó el beaker con un mechero bunsen. Se repito dos veces más.

4.3 Diagrama de Flujo 4.3.1 Punto de Fusión

Inicio

Se cerró uno de los dos extremos de 3 tubos Capilares con un mechero. Bunsen. Se pesó el pedazo de papel y el ácido cítrico

Se agregó el ácido cítrico ya pulverizado a un tubo capilar.

Se compacto la sustancia.

Se armó el conjunto (tubo de ensayo, tubo capilar y termómetro de mercurio).

Se introdujo el conjunto en un tubo de thiele que estaba lleno de glicerina.

Se calentó el conjunto en un mechero bunsen y tomar nota.

Se repitió dos veces más.

Fin

4.3.2 Punto de Ebullición

Inicio

Se cerró uno de los dos extremos de 3 tubos Capilares con un mechero.

Se sujetó el tubo capilar con el termómetro.

Se introdujo el tubo de ensayo alcohol isopropílico.

Se debió introducir el conjunto en un beaker con glicerina.

En el beaker se introdujo el conjunto de la fase anterior.

Se calentó el beaker con el mechero y tomar nota de la temperatura.

Repetir dos veces más.

Fin

5. Resultados 5.1 Punto de Fusión Tabla I Corrida

Temperatura Inicial

Temperatura Final

1

90°C

142°C

2

96°C

148°C

3

95°C

150°C

Promedio

93.67°C

146.67°C

Fuente: Datos calculados

Tabla II Reactivo

Dato Experimental (°C)

Dato Teórico(°C)

Ácido Cítrico

146.67°C

175°C

Fuente: Datos calculados

Tabla III Reactivo

Porcentaje de Error (%)

Ácido Cítrico

16.18%

Fuente: Datos calculados

5.2 Punto de Ebullición Tabla I Corrida

Temperatura Inicial

Temperatura Final

1

61°C

78°C

2

59°C

72°C

3

62°C

76°C

Promedio

60.67°C

75.33°C

Fuente: Datos calculados

Tabla II Líquidos Utilizados

Temperatura Experimental

Alcohol Isopropílico

82.45°C

Fuente: Datos calculados

Tabla III

Liquido Utilizado

Temperatura Experimental

Temperatura Teórica

Alcohol Isopropílico

75.33°C

83°C

Fuente: Datos calculados

Tabla IV Liquido utilizado

Porcentaje de Error (%)

Alcohol isopropílico

9.24%

Fuente: Datos calculados

6. Interpretación de Resultados

El punto de fusión del ácido cítrico, se hicieron tres corridas las cuales variaron los resultados en cada uno. Al momento de hacer el porcentaje de error se puede observar que hay una gran variación con el dato teórico y el dato experimental. Esto se debe a la temperatura y la atmosfera en la que se encuentra el laboratorio, estas condiciones hacen que la temperatura varié pues el error relativo para el ácido cítrico 16.18 %.La temperatura era de 24°C a 0.84 atm. El punto de ebullición del alcohol isopropílico, se hicieron tres corridas, el punto teórico del alcohol isopropílico es de 83°C y el calculado es de 75.33°C el porcentaje de error es de 9.2%. El error tiene una discrepancia mínima se asume que es dado a las condiciones del laboratorio. Para determinar la temperatura experimental se usó la ecuación de Clausius-Clayperon con datos teóricos y esta ecuación dio 82.45°C, comparada a la temperatura que medimos en el laboratorio que es 75.33°C tuvimos un error de 8.64 %; con este error podemos observar que tiene mucha variación con la experimental correcta a la experimental del laboratorio, por lo que no se considera tan correcta.

7. Conclusiones

1. Se determinó en el laboratorio que el punto de fusión del ácido cítrico es de 146.67°C. 2. Los datos experimentales variaron de manera significativa con los datos teóricos. Esta variación es debido a las diferentes temperaturas y presión a la que estábamos en el laboratorio. 3. Se determinó en el laboratorio que el punto de ebullición del alcohol isopropílico es de 75.33°C. 4. Los porcentajes de Error son demasiado altos por lo que las condiciones del trabajo a los estándares son muy diferentes.

8. Bibliografía



MAYER, Ludwig, Punto de Fusión y ebullición, Métodos de la industria Química: en esquemas de flujo en colores, “da. Parte, Orgánica, Editorial Reverte, 1987, pp 105



R. Chang: Principios Esenciales de Química General. 11ª edition McGrawHill 2010.



BURNS, Rumanio, Temperatura de ebullición, Fundamentos de química, 4ta. Edición, Editorial Prentice Hall, México, 2003, pp 550.



ATKINS, P.; JONES L. Principios de Química (Los caminos del descubrimiento). Ed. Médica Panamericana, Buenos Aires, 2006.

9. Apéndice

9.1 Imágenes sobre la práctica Fase 1

Fuente: Teléfono de Dafnee

Fase 2

Fuente: Teléfono de Dafnee

9.2 Muestra de Cálculo Ecuación 1 Ecuación Claussius-Clayperon 𝐿𝑛 (𝑃2/𝑃1) = (∆𝐻𝑉𝐴𝑃/𝑅) 𝑥 (1/𝑇1 − 1/𝑇2) Donde: Ln: logaritmo natural P1: presión 1 (atm o mmHg; K Pa) P2: presión 2 (atm o mmHg; K Pa) ∆𝐻𝑉𝐴𝑃: Entalpia de vaporización (kJ/K * mol) R: Constante de gases ideales (J/K * mol) T1: Temperatura 1 (K) T2: Temperatura 2 (K)

Ejemplo 𝐿𝑛 (102.4/101.3) = (39959.85/8.314) 𝑥 (1/𝑇2 − 1/355.75)

T2= 355.60 K = 82.45°C Ecuación 2 Ecuación de promedio de punto de Fusión y Ebullición 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 1 + 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 2 + 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 3 3

Ejemplo Corrida 1 90°C Corrida 2 96°C Corrida 3 95°C 90 + 96 + 95 = 93.67°𝐶 3

Ecuación 3 Porcentaje de Error 𝐸% =

𝐷𝑡 − 𝐷𝑒𝑥𝑝 ∗ 100 𝐷𝑡

Donde: Dt: dato teórico Dexp: dato experimental

Ejemplo 𝐸% =

175 − 146.67 ∗ 100 = 16.18% 146.67