MEDICIÓN DE PUNTO DE FUSIÓN, EBULLICIÓN Y DENSIDAD John Sebastián Acosta1 / Juan David Beltrán 2 / Karen Lizeth Rodríguez 3 Introducción. Los temas propuestos para este laboratorio cobran importancia en la práctica, ya que permiten que se tenga en cuenta las características físicas y los comportamientos de los elementos a trabajar en un determinado ámbito, es decir que permiten tomar decisiones acertadas frente al proceder del desarrollo de actividades industriales, ambientales y demás hábitos por tanto son procesos polifacéticos que se adaptan a las necesidades sin cambiar su esencia. Objetivo. Realizar un experimento con el cual además de comprender la importancia de la medición, el buen registro de la misma y su posterior análisis en el trabajo científico, se reconozcan los montajes apropiados para llevar a cabo el procedimiento en cuestión, se determine los usos apropiados de cada instrumento de laboratorio, se relacionan las características y observaciones de los reactivos y productos, para categorizar según las indicaciones. De igual manera es necesario evaluar las evidencias de cada proceso para generar resultados, calcular el error o diferencias de la experimentación frente a la información determinada y verídica del procedimiento en cuestión, determinar las causas de error o variación de los resultados, determinar la densidad, el punto de fusión y de ebullición de diferentes sustancias, como criterio de pureza de una sustancia y diferenciar métodos para determinar densidades. Metodología. Para los diferentes montajes se emplearon elementos como: soporte universal, tapón, tubo de Thiele, tubo de hemólisis, capilares, alambre, termómetro, mechero, sólido, probeta, vidrio de reloj y balanza digital. Resultados. En el laboratorio nos podemos dar cuenta que no siempre los resultados son los más exactos con respecto al valor real o teórico de la muestra. Conclusión. Los valores obtenidos dependen fundamentalmente de las condiciones en las cuales se encuentren las sustancias y los elementos empleados para realizar las técnicas y procedimientos requeridos. Palabras clave Medida, Masa, Volumen, Punto de ebullición, Punto de fusión, Densidad Abstract Introduction.The topics proposed for this laboratory are important in practice, since they allow for the consideration of the physical characteristics and behaviours of the elements to be worked in a given field, that is to say that they make the right decisions when proceeding from the development of industrial, environmental and other habits therefore are multifaceted Universidad de la Salle. Ingeniería Industrial. Código 47191022 Universidad de la Salle. Ingeniería Industrial. Código 47191019 3 Universidad de la Salle. Ingeniería Industrial. Código 47191013 1 2 processes that adapt to the needs without changing their essence. Objective. Carry out an experiment with which, in addition to understanding the importance of measurement, the good recording of measurement and its subsequent analysis in scientific work, appropriate assemblies are recognised to carry out the procedure in question, appropriate uses of each laboratory instrument are identified, characteristics and observations of reagents and products are listed, to categorize according to the indications. Similarly, it is necessary to evaluate the evidence of each process in order to generate results, to calculate the error or differences in the experimentation against the determined and truthful information of the procedure in question, determine the causes of error or variation of results, determine the density, melting point and boiling point of different substances, as a criterion of purity of a substance and differentiate methods for determining densities. Materials and methods. For the different assemblies elements were used such as: universal support, stopper, Thiele tube, hemolysis tube, capillaries, wire, thermometer, lighter, solid, test tube, clock glass and digital balance. Results. In the laboratory we can realize that the results are not always the most accurate with respect to the actual or theoretical value of the sample. Conclusion. The values obtained depend mainly on the conditions under which the substances and elements used to use the required techniques and procedures are found. Introducción Los puntos de fusión y de ebullición son dos constantes físicas muy usadas el conocimiento acerca del punto de fusión y ebullición de algún material o sustancia es de gran importancia para aplicaciones científicas o de ingeniería, ya que de esta forma es posible conocer las temperaturas ideales de trabajo, la energía absorbida en el cambio de fase, seleccionar el material de acuerdo a la exigencia de calor, entre otros usos que cobran gran importancia en la realización de procedimientos de todo tipo. El punto de Fusión es la temperatura en la cual se verifica el cambio de estado físico de sólido a líquido. Por ejemplo, el hielo que se derrite y se transforma en agua líquida a 0°C a una atmósfera o 760 mm de Hg de presión. Cada sustancia tiene su punto o temperatura de fusión propia. Otro ejemplo lo constituyen los metales que también tienen una temperatura específica en la cual comienzan a pasar al estado líquido. El punto de ebullición es la temperatura en la cual se verifica el pasaje del estado líquido al estado de vapor o gas. Volviendo al ejemplo del agua, lo podemos observar cuando pasa de agua líquida a vapor de agua. En este caso el punto es de 100 °C siempre y cuando la presión sea del valor de una atmósfera. Cuando hablamos de densidad se hace referencia a la cantidad de masa que hay en determinado volumen, por tanto, es relevante conocer que existen densidades teóricas que se pueden ver afectadas por varios factores. Metodología Se emplearon montajes de punto de ebullición y fusión, los cuales están compuestos por un soporte universal, un tapón, termómetro, tubo de thiele con aceite mineral, mechero, capilares y en el caso del montaje de punto de ebullición se usó el tubo de hemólisis. Para realizar el primer montaje (fusión) se cerró al calor un extremo de un capilar (Fig.1) y se introdujo la sustancia sólida en el capilar (Fig.2). Se unió el termómetro con el capilar con un alambre y como paso siguiente se introdujo este conjunto al tubo de thiele teniendo precaución de que este no tocara las paredes del tubo. Antes de iniciar el calentamiento con el mechero se tomó la temperatura inicial, durante el calentamiento se observó el fenómeno que este produjo y se tomó su temperatura; se repitió el procedimiento una vez más. Fig,1 Cerrar al calor el capilar. Fuente propia Fig.2 Sustancia sólida en el capilar. Fuente propia Para realizar el segundo montaje (ebullición) se agregó al tubo de hemólisis quince gotas de la sustancia problema y un capilar vacío, todo esto se unió al termómetro, y como paso siguiente se introdujo al tubo de thiele, se tomó el dato de temperatura y se procedió a calentar con el mechero y se observó el fenómeno que ocurrió, se anotó su temperatura cuando este se produjo; se repitió el proceso una vez más. Por otra parte, se tenía como tarea el hallar la densidad de un sólido y de un líquido, para esto se utilizaron elementos como lo son el picnómetro, una balanza digital, una probeta, y un sólido, en el procedimiento de la densidad de un líquido se pesó el picnómetro vacío (Fig.3) y se añadió a esta acetona, allí se debió tener sumo cuidado de que no se crearán burbujas en el interior del picnómetro. como último paso se pesó el picnómetro con la acetona para hallar la masa de la sustancia y así aplicar la fórmula de la densidad. En el caso de la densidad de un sólido, se pesó el sólido proporcionado para luego depositarlo en la probeta con 50 ml de agua (Fig.4), se midió el cambio de volumen que ocurrió. (Fig.5) Fig.3 Picnómetro vacío Fig. 4 Probeta con 50 ml de agua Fuente propia Fuente propia Fig.5 Cambio de volumen al depositar sólido. Fuente propia Resultados Punto de fusión intentos T. inicial T. final/punto de Fusión 1 28.2 °C 129.7 °C 2 27.1 °C 130.5 °C Promedio 130.1 °C Tabla 1. Punto de fusión. Fuente propia Promedio = (intento 1+intento 2) /2 P= (129.7°C + 130.5°C) /2 P= 130.1°C Error absoluto= valor real - valor promedio Ea= 115.2- 130.1 Ea= 14.9 El valor obtenido es negativo, pero en este caso no se toma como una cifra negativa puesto que se necesita saber cuánto es el margen de error. Error relativo= valor absoluto/valor real * 100 Er= 14.9/ 115.2*100 Er= 12.93% Punto de ebullición Intentos T. inicial T. final/punto de Ebullición 1 26.4 °C 96.3 °C 2 28.1 °C 98.5 °C Promedio 97.4 °C Tabla 2. Punto de ebullición. Fuente propia Promedio = (intento 1+intento 2) /2 P= (96.3°C + 98.5°C) /2 P= 97.4°C Punto de ebullición ΔT= 0,0012(760-560) (273.15 + 97.4) ΔT= 7.411 T = 7,411 + 97,4 T = 104,81 Error absoluto= valor real - valor promedio Ea= 98 - 97.4 Ea=0.6 Error relativo= valor absoluto/valor real * 100 Er= 0.6/98*100 Er= 0.61% Densidad del Sólido D = M/V D = 43.82g/4ml D = 10.96 g/ ml Error absoluto= valor real - valor promedio Ea= 11.34 - 10.96 Ea=0.38 Error relativo= valor absoluto/valor real * 100 Er= 0.38/11.34*100 Er= 3.35% Densidad del líquido Diferencia Peso(2) Peso(1) Peso (2) picnómetro Peso(1) Muestra picnómetro + sustancia Peso de la sustancia 1 12.40g 27.24g 14.84g 2 12.40g 27.19g 14.79g Promedio 14.815g Tabla 3. Densidad de un líquido. Fuente propia PF1= peso inicial - el peso del picnómetro PF1= 27.24g-12.40g PF1=14.84g PF2= peso inicial-peso del picnómetro PF2= 27.19g-12.40g Densidad 1.50g/ml PF2=14.79g D= M/V D= 14.84g/10 ml D=1.484g/ml Error absoluto= valor real - valor promedio Ea= 1.48 - 1.50 Ea=0.02 Error relativo= valor absoluto/valor real * 100 Er=0.02/1.48*1000 Er= 1.35% Discusión De Resultados El valor de los puntos de fusión y ebullición están afectados por el valor de la presión atmosférica. Es decir, depende de esta. Por norma siempre se verán los valores en las tablas de estas constantes que están referidas o medidas de 760 mmHg que en el caso de Bogotá D.C el lugar de la experimentación, es de 560 mmHg. Como lo evidenciamos al momento de hallar el punto de fusión (Fig.6) el cual nos arrojó un valor promedio de 130.1°C. si lo comparamos con el valor teórico de la sustancia que en este caso es de 115.2°C el cual viene siendo del azufre nos dimos cuenta que el error absoluto es muy grande debido a que hubo múltiples variables que incidieron a la hora de realizar el experimento como: el realizar el mismo proceso por segunda vez tomando en cuenta que la temperatura del tubo de Thiele era un poco mayor que cuando se realizó por primera vez, otra variable que influyó en los resultados fue el hecho de observar en qué momento la sustancia cambio de color, pues no se diferenció de una manera rápida en el momento en que la sustancia empezó a cambiar. Por otra parte, observamos que al hallar el valor del punto de ebullición ocurrió algo similar al punto de fusión obtenido tuvo un error absoluto de 0.61%. con respecto al valor real de la sustancia que es de 98°C hubo ciertas variables que incidieron en el porcentaje. como el hecho de no medir con exactitud las gotas de la sustancia que se debía introducir en el tubo de hemólisis, también incidió la banda térmica puesto no arrojó de una manera precisa la temperatura. Fig.6 Fenómeno ocurrido en el punto de fusión. Fuente propia Conclusiones ● Podemos concluir que para todos los procesos realizados se tiene un dato teórico, el cual nos permite tener un promedio guía del resultado obtenido por nosotros, pero esto no quiere afirmar que sea este, sino que existe una variación constante dependiendo de las condiciones en las cuales se realice el procedimiento. ● Teniendo en cuenta que la fórmula para obtención de la densidad no varía según la composición de un elemento o sustancia, el proceso de obtención de la misma de un líquido y un sólido es muy diferente, es necesario asumir la técnica adecuada para percibir los datos como peso y volumen. ● Hacer uso de instrumentos de precisión como la probeta y el picnómetro nos permite obtener los resultados que aportaron a la caracterización de la sustancia. ● Es importante resaltar que los resultados obtenidos estaban expuestos a posibles errores como consecuencia de la naturaleza de las variables. ● Un factor a tener en cuenta a la hora de realizar procesos como lo son el punto de fusión y ebullición es seguir al pie de la letra las indicaciones dadas ya que esto influye en los resultados obtenidos; cosas tan simples como tener sumo cuidado de que el conjunto del termómetro y capilar o termómetro y tubo de hemólisis con capilar no toque el tubo de Thiele. ● Todas las sustancias tienen un punto de fusión y de ebullición que no se ve afectado por la cantidad de la sustancia, es decir, no depende del volumen sino del tiempo que esta es expuesta al calor. ● En el laboratorio nos podemos dar cuenta que no siempre los resultados son los más exactos con respecto al valor real o teórico de la muestra. ● Las propiedades intensivas ayudan a identificar a las diferentes sustancias por medio de características como lo son las experimentadas; punto de fusión, punto de ebullición y densidad. Bibliografía Universidad tecnológica de Pereira. Punto de fusión y ebullición. Tomado:http://academia.utp.edu.co/quimica1/files/2016/05/Temperaturas-defusi%C3%B3n-y-de-ebullici%C3%B3n.pdf Marimar. (2019) Conocimientos https://espaciociencia.com/densidad/ básicos: densidad. Tomado de:
