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 ....................................................................................................... 9 REACTIVOS ......................................................................................................... 9 ALGORITMO PROCEDIMENTAL ......................................................................... 9 DIAGRAMA DE FLUJO ....................................................................................... 10 RESULTADOS ....................................................................................................... 11 INTERPRETACION DE RESULTADOS ................................................................. 13 CONCLUSIONES ................................................................................................... 14 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 15 APENDICE ............................................................................................................. 16 DATOS ORIGINALES ......................................................................................... 16 MUESTRA DE CLCULO ................................................................................... 17 DATOS CALCULADOS ....................................................................................... 19