1 RESUMEN Se realiz la prctica de cambios de estado y estudio de
los puntos de ebullicin, de los reactivos: agua, etanol, y alcohol,
para lo cual se us glicerina
enunbaoMara.Semedielvolumenindiciadodesustanciayluegose
calenthastaqueformaraburbujas,conuntermmetrosemedila
temperaturadeebullicin.Sehallaronlastemperaturasalascualeslas
sustancias cambian de fase liquida a gaseosa. Se realiz en el
laboratorio de Qumica 4, a una temperatura media de 24C, presin de
0.84 atm. 2 OBJETIVOS General
Determinarelpuntodeebullicin(cambiodefase),dealgunas
sustanciaspurasbajolascondicionesdetemperaturaypresin atmosfrica en
el laboratorio. Especifico 1) Comprender los conceptos de cambio de
estado de las sustancias bajo ciertas condiciones estndar. 2)
Comprenderlarelacinquetienelapresinatmosfricaconla temperatura. 3)
Aprender a calcular las temperaturas a las cuales hay un cambio de
fase. 4) Aplicarlosconocimientostericosymatemticosaprendidosen
clase de qumica. 3 MARCO TEORICO CAMBIO DE ESTADO Este
diagramamuestrala nomenclatura paralasdiferentestransicionesdefase
surelacinconlavariacindela entalpa. En fsica y qumica se
denominacambio de estado la evolucin de la materia entre
variosestados de agregacin sin que ocurra un cambio en su
composicin. Los tres estados ms estudiados y comunes en la Tierra
son el slido,ellquidoyelgaseoso;noobstante,elestadodeagregacinms
comnenelUniversoeselplasma,materialdelqueestncompuestaslas
estrellas (si se descarta la materia oscura). Cambios de estado de
agregacin de la materia
Sonlosprocesosenlosqueunestadodelamateriacambiaaotro manteniendo
una semejanza en su composicin. A continuacin se describen los
diferentes cambios de estado o transformaciones de fase de la
materia: 4 Fusin: Es el paso de un slido al estado lquido por medio
del calor; durante este proceso endotrmico (proceso que absorbe
energa para llevarseacaboestecambio)hayunpuntoenquelatemperatura
permanece constante. El "punto de fusin" es la temperatura a la
cual el slido se funde, por lo que su valor es particular para cada
sustancia. Cuandodichasmolculassemovernenunaformaindependiente,
transformndoseenunlquido.Unejemplopodraserunhielo derritindose,
pues pasa de estado slido al lquido.
Solidificacin:Eselpasodeunlquidoaslidopormediodel enfriamiento; el
proceso es exotrmico. El "punto de solidificacin" o de
congelacineslatemperaturaalacualellquidosesolidificay
permanececonstanteduranteelcambio,ycoincideconelpuntode
fusinsiserealizadeformalenta(reversible);suvalorestambin especfico.
Vaporizacinyebullicin:Sonlosprocesosfsicosenlosqueun lquido pasa a
estado gaseoso. Si se realiza cuando la temperatura de
latotalidaddellquidoigualaalpuntodeebullicindellquidoaesa
presincontinuarcalentndoseellquido,steabsorbeelcalor,pero
sinaumentarlatemperatura:elcalorseempleaenlaconversindel
aguaenestadolquidoenaguaenestadogaseoso,hastaquela
totalidaddelamasapasaalestadogaseoso.Enesemomentoes posible
aumentar la temperatura del gas. Condensacin: Se denomina
condensacin al cambio de estado de la materia que se pasa de forma
gaseosa a forma lquida. Es el proceso
inversoalavaporacin.Siseproduceun pasode estadogaseosoa
estadoslidodemaneradirecta,elprocesoesllamadosublimacin 5 inversa.
Si se produce un paso del estado lquido a slido se denomina
solidificacin. Sublimacin: Es el proceso que consiste en el cambio
de estado de la
materiaslidaalestadogaseososinpasarporelestadolquido.Al proceso
inverso se le denomina Sublimacin inversa; es decir, el paso
directodelestadogaseosoalestadoslido.Unejemploclsicode sustancia
capaz de sublimarse es el hielo seco. Desionizacin: Es el cambio de
un plasma a gas. Ionizacin: Es el cambio de un gas a un plasma.
Esimportantehacernotarqueentodaslas transformaciones de fase de las
sustancias, stas no se transforman en otras sustancias, solo cambia
su estado fsico. Las diferentes transformaciones de fase de la
materia en este caso las del agua son necesarias y provechosas para
la vida y el sustento del hombre cuando se desarrollan
normalmente.
6 Loscambiosdeestadoestndivididosgeneralmenteendostipos:
progresivos y regresivos. Cambios progresivos: Vaporizacin, fusin y
sublimacin progresiva. Cambios regresivos: Condensacin,
solidificacin y sublimacin regresiva La siguiente tabla indica cmo
se denominan los cambios de estado: Inicial\FinalSlidoLquidoGas
Slidofusin sublimacin, sublimacin progresiva o sublimacin directa
Lquidosolidificacinevaporacin o ebullicin Gas sublimacin inversa,
regresiva o deposicin condensacin y licuefaccin (licuacin) Tambin
se puede ver claramente con el siguiente grfico: 7 Punto de fusin
El punto de fusin es la temperatura a la cual la materia pasa de
estado slido a estado lquido, es decir, se funde. Al efecto de
fundir un metal se le
llamafusin(nopodemosconfundirloconelpuntodefusin).Tambinse
sueledenominarfusinalefectodelicuaroderretirunasustanciaslida,
congelada o pastosa, en lquida. En la mayora de las sustancias, el
punto de fusin y decongelacin, son iguales. Pero esto no siempre es
as: por ejemplo, el agar-agar se funde a 85 C y se solidifica a
partir de los 31 C a 40 C; este proceso se conoce como histresis.
En geologa, se denomina punto de solidus a la temperatura en la que
empieza a fundirse una roca y punto de liquidus a la temperatura en
la que lafusinestotal.Tantolapresenciadeaguacomounadisminucindela
presin pueden rebajar los puntos de solidus y liquidus de una roca,
facilitando la formacin de magmas sin aumentar la temperatura.
Punto de ebullicin
Elpuntodeebullicinesaquellatemperaturaenlacuallamateria
cambiadeestadolquidoagaseoso,esdecirseebulle.Expresadodeotra
manera,enunlquido,elpuntodeebullicineslatemperaturaalacualla presin
de vapor del lquido es igual a la presin del medio que rodea al
lquido. Enesascondicionessepuedeformarvaporencualquierpuntodel
lquido.Latemperaturadeunasustanciaocuerpodependedelaenerga
cinticamediadelasmolculas.Atemperaturasinferioresalpuntode 8
ebullicin, slo una pequea fraccin de las molculas en la superficie
tiene energasuficientepararomperlatensinsuperficialyescapar.Este
incrementodeenergaconstituyeunintercambiodecalorquedalugaral
aumento de laentropa del sistema (tendencia al desorden de
laspartculas que lo componen). El punto de ebullicin depende de la
masa molecular de la
sustanciaydeltipodelasfuerzasintermolecularesdeestasustancia.Para
ello se debe determinar si la sustancia es covalente polar,
covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces (dipolo
permanente - dipolo inducido o puentes de hidrgeno) 9 MARCO
METODOLOGICO MATERIALES 3 Tubos de ensayo1 Soporte Universal Tubos
capilares1 Beacker 1 Termmetro1 Mechero REACTIVOS Agua- H2O Etanol
- C2H6O Acetona - C3H6O Glicerina - C3H8O3 ALGORITMO PROCEDIMENTAL
1)Se agreg 2 ml del lquido problema a un tubo de ensayo.
2)Seselluntubocapilarporunodelosextremosdemodoqueel extremo abierto
tocara el fondo del tubo. 3)Se Coloc el termmetro dentro del tubo
capilar 4)Se coloc el sistema en un bao de
mara.5)Secalientogradualmentehastaquedelcapilarsecomenza desprender
un rosario continuo de burbujas.
6)Enseguidasesuspendielcalentamientoyenelinstanteenqueel lquido
entr por el capilar se ley la temperatura de ebullicin. 7)Este
procedimiento se repiti para los dems lquidos. 10 DIAGRAMA DE FLUJO
CAMBIO DE ESTADO, ESTUDIO DEL PUNTO DE EBULLICION INICIOFINAgregar
2 ml del lIquido al tubo de ensayo.Pegar tubo capilar en el extremo
del termometroColocar termmetro dentro del tubo de ensayo Calentar
sistema en bao mariaBurbujas en el liquidoLeer la temperatura de
ebullicionSINO 11 RESULTADOS Tabla I. Temperatura de Ebullicin de
Agua AguaCorridamlTemperaturaPresin 100%12 ml99 C0.84 atm 100%22
ml95 C0.84 atm 100%32 ml95 C0.84 atm Temperatura promedio = 96.33
CFuente propia Tabla II. Alcohol AlcoholCorridamlTemperaturaPresin
70%12 ml76 C0.84 atm 70%22 ml78 C0.84 atm 70%32 ml79 C0.84 atm
Temperatura promedio = 77.67 CFuente propia Tabla III. Acetona
AcetonaCorridamlTemperaturaPresin 100%12 ml54 C0.84 atm 100%22 ml53
C0.84 atm 100%32 ml53 C0.84 atm Temperatura promedio = 53.33
CFuente propia 12 Tabla IV. Alcohol 88%
AlcoholCorridamlTemperaturaPresin 88%12 ml77 C0.84 atm 88%22 ml79
C0.84 atm 88%32 ml79 C0.84 atm Temperatura promedio = 78.33 CFuente
propia Tabla V. Acetona y Agua Acetona y Agua
CorridamlTemperaturaPresin 50% - 50%12 ml65 C0.84 atm 50% - 50%22
ml63 C0.84 atm 50% - 50%32 ml63 C0.84 atm Temperatura promedio =
63.67 CFuente propia Tabla VI.Alcohol (70%) y Agua Alcohol y Agua
CorridamlTemperaturaPresin 50% - 50%12 ml78 C0.84 atm 50% - 50%22
ml79 C0.84 atm 50% - 50%32 ml79 C0.84 atm Temperatura promedio =
78.67 CFuente propia Tabla VII. COMPARACION DE RESULTADOS
SustanciaTemperatura Condicin estndar Presin Condicin estndar
Temperatura Terica Calculada PresinTemperatura Experimental Presin
AGUA100 C1 atm95.11 C0.84 atm96.33 C0.84 atm ETANOL78.37 C1
atm78.76 C0.84 atm77.67 C0.84 atm ACETONA56.5 C1 atm56.31 C0.84
atm53.33 C0.84 atm Fuente propia 13 INTERPRETACION DE RESULTADOS Se
ha encontrado una leve diferencia entre la temperatura de ebullicin
tericaconrespectoalaexperimental,estasdiferenciassedebenala
imprecisinalmomentodetomarlaslecturasdeltermmetroascomola
incertidumbrequesemanejaenlainstrumentacinutilizada,dadoquese
tomaron los datos tres veces se puedo calcular un promedio sobre el
cual se trabaj.Alser2mllassustanciassolanalcanzarsucambiodefasemuy
pronto, tanto que era difcil tomar nota del momento exacto cuando
comenz aocurrir.Segnlatermoqumicaunavezquealgnmaterialalcanzaun
cambio de fase y las molculas comienzan a romperse, en este caso
por calor,
lasustanciatiendeaentrarenunestadodetemperaturaconstanteyluego
sigue aumentado; en el momento en que entra en ese estado de
temperatura constante ocurre que como el lquido se calienta y las
molculas se evaporan, ocurre un fenmeno de condensacin en se
instante, cuando la evaporacin y
condensacinlleganaunequilibriodinmico,latemperaturadellquido
tambinentraenunequilibrio.Eneseestadodetemperaturaconstantese
tomaronlosdatos.Algunassustanciassecombinaronyse pudo apreciarlo
que es la destilacin, ya que una sustancia al tener un punto de
ebullicin ms bajo que el otro,comienza a evaporar dejando al final
al lquido que posee un punto de ebullicin ms alto. Algo que tambin
pudo afectar en esa diferencia entre las temperaturas tericas con
las temperaturas experimentales es que la glicerina que se us, ya
haba sido calentara con anterioridad y haba tomado un color
caramelo, obviamente hubo un cambio fsico lo cual pude influir en
lo pronto que se llegaban al cambio de fase las sustancias. 14
CONCLUSIONES 1) Latemperaturaylapresininfluyenenlospuntosdecambiode
fases, como por ejemplo en el punto de ebullicin. 2)
Llegaunmomentoenelcambiodefaseenelquelassustancias
entranenunequilibriodinmico,loqueprovocaquehayauna temperatura
constante por algn momento 3) Para el clculo de temperaturas de
ebullicin se utiliza la frmula de Clausius-Clapeyron, la cual es
bastante precisa, ya que toma en cuenta
tantolaentalpiadevaporizacin,latemperaturaylapresinenel momento. 4)
Lasmolculaspasandeunaformaorganizadaaunaforma
desorganizadaenelcambiode fase,elcambiode fasesiempreest
relacionada con el calor que absorbe o libera la sustancia. 15
BIBLIOGRAFIA
1)Raymond,Chang.(2010).QuimicaGeneral,10maEdicion.Mxico,
McGraw-Hill.
2)TheodoreBrown.(2011).QuimicalaCienciaCentral,11vaEdicin. Mxico,
Prentice-Hall 3)Anguita,F.yMoreno,F.(1991).Magmas.Procesosgeolgicos
internos. Editorial Rueda. pp. 73101.
4)CambiodeEstado.[enlnea].GusamaRomero,2001-[fechade consulta, 6 de
agosto 2014]. Disponible en:<
http://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estado >
5)Cambiosdeestadodelamateria.[enlnea].Desconocido,(2008)- [fecha de
consulta, 6 de agosto 2014]. Disponible en:
6)Los Cambios de estado. [en lnea]. Desconocido - [fecha de
consulta, 6 de agosto 2014]. Disponible en: 16 APENDICE DATOS
ORIGINALES 17 MUESTRA DE CLCULO
Elpuntodeebullicinnormalpuedesercalculadomediantelafrmulade
Clausius-Clapeyron: donde: = es el punto de ebullicin normal en
Kelvin = es la constante de los gases, 8.314 J K1 mol1 = es la
presin de vapor a la temperatura dada, atm = es la entalpa de
vaporizacin, J/mol = la temperatura a la que se mide la presin de
vapor, K = es el logaritmo natural Ej: Agua = ? = 8.314 J K1 mol1 =
1 atm = 8,314 J/mol = 100 C = es el logaritmo natural 18
Reemplazando los datos tenemos: = 368.26 K Para pasarlo a C solo
debemos restarle 273.15: C = 368.26 273.15 = 95.11 C Por lo tanto
la temperatura de ebullicin terica a 0.84 atm es de 95.11 C Para
calcular la temperatura promedio de las muestras se hizo una
sumatoria de los datos obtenidos y luego se dividi en el nmero de
muestras tomadas: Agua Tabla II. Muestra de datos obtenidos en las
medianas de agua AguaCorridamlTemperaturaPresin 100%12 ml99 C0.84
atm 100%22 ml95 C0.84 atm 100%32 ml95 C0.84 atm Fuente propia
Sumatoria: (99C + 95C + 95C) / 3 = 289C / 3 = 96.33C Temperatura de
ebullicin promedio de las muestras de agua es 96.33C a 0.84 atm. 19
DATOS CALCULADOS Tabla I. Se muestran las temperaturas de ebullicin
y presin a condiciones estndar yla temperatura terica calculada en
condiciones de laboratorio SustanciaTemperatura Condicin estndar
Presin Condicin estndar Temperatura Terica Calculada Presin AGUA100
C1 atm95.11 C0.84 atm ETANOL78.37 C1 atm78.76 C0.84 atm ACETONA56.5
C1 atm56.31 C0.84 atm Fuente propia Tabla III. Temperaturas
promedio de las muestras de agua, etanol (alcohol) y acetona.
SustanciaTemperatura Experimental Promedio Presin AGUA96.33 C0.84
atm ETANOL77.67 C0.84 atm ACETONA53.33 C0.84 atm Fuente propia 20
UNIVERSIDA DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA
INGENERIA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE QUIMICA 4
SECCION: I ING. GERARDO ORDOEZ PRACTICA #1 CAMBIOS DE ESTADO,
ESTUDIO DEL PUNTO DE EBULLICION WILLIAMS RENE SACALXOT CHOJOLAN
CARNET:201231225 FECHA DE PRACTICA: 31/07/14 FECHA DE
ENTREGA:07/08/14 21 UNIVERSIDA DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD
DE CIENCIAS DE LA INGENERIA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA
LABORATORIO DE QUIMICA 4 SECCION: I ING. GERARDO ORDOEZ PRACTICA #1
CAMBIOS DE ESTADO, ESTUDIO DEL PUNTO DE EBULLICION WILLIAMS RENE
SACALXOT CHOJOLAN CARNET:201231225 FECHA DE PRACTICA: 31/07/14
FECHA DE ENTREGA: 07/08/14 22 INDICE CONTENIDO RESUMEN
................................................................................................................
1 OBJETIVOS
.............................................................................................................
2 MARCO TEORICO
...................................................................................................
3 MARCO METODOLOGICO
.....................................................................................
9 MATERIALES
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9 REACTIVOS
.........................................................................................................
9 ALGORITMO PROCEDIMENTAL
.........................................................................
9 DIAGRAMA DE FLUJO
.......................................................................................
10 RESULTADOS
.......................................................................................................
11 INTERPRETACION DE RESULTADOS
.................................................................
13 CONCLUSIONES
...................................................................................................
14 BIBLIOGRAFIA
......................................................................................................
15 APENDICE
.............................................................................................................
16 DATOS ORIGINALES
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16 MUESTRA DE CLCULO
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17 DATOS CALCULADOS
.......................................................................................
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