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Determinación del Punto de Ebullición: Un Estudio de Caso con Metanol, Guías, Proyectos, Investigaciones de Química Orgánica

Practica 1. Lab de química orgánica.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2020/2021

Subido el 21/09/2023

jhonnathan01014
jhonnathan01014 🇨🇴

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DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN
1Estudiantes del programa de Farmacia, Facultad de Química y Farmacia, Universidad del Atlántico.
2Docente del programa de Farmacia, Facultad de Química y Farmacia, Universidad del Atlántico.
Resumen
Se realizó la determinación del punto de ebullición para el compuesto químico metanol
C H3OH
el cual a temperatura ambiente se presenta en estado líquido y se utiliza
comúnmente como disolvente y combustible. Para la obtención del punto de ebullición se
empleó el método del capilar, se obtuvo exitosamente el punto de ebullición reportado en la
literatura para el compuesto (65°C) con lo cual se concluye de forma satisfactoria la práctica.
El punto de ebullición puede tomarse como referencia para la determinación de un compuesto
desconocido, además, por su valor y por la precisión en su rango, se utilizan como criterio de
pureza en muestras de compuestos.
Palabras clave: Ebullición, termómetro, capilar.
Introducción
En un compuesto líquido las moléculas se
encuentran en continuo movimiento y
aquellas moléculas más energéticas que se
hallan en la superficie pueden “escapar” a
la fase gaseosa. Cuando un compuesto
líquido en un recipiente abierto se empieza
a calentar paulatinamente va aumentando
su presión de vapor hasta que llega un
momento en que ésta se hace igual a la
presión atmosférica (Figura 1).
Figura 1. Compuesto líquido sometido al calor,
nótese cómo se ejemplifica el aumento de
moléculas en estado líquido pasando a fase
gaseosa.
A mayor temperatura, mayor energía
cinética de las moléculas del compuesto
líquido, en consecuencia, mayor tendencia
a escapar a la fase gaseosa y se dará un
aumento en la presión de vapor. Por lo
tanto, se define como temperatura de
ebullición de un compuesto cómo la
temperatura a la cual la presión de vapor
de un líquido es igual a la presión externa.
Por ello el punto de ebullición de un
compuesto se refiere a su punto de
ebullición a una presión medida de
760mmHg (1 atm). Para que un compuesto
se vaporice, las fuerzas que mantienen las
moléculas unidas unas a otras deben
romperse. Esto significa que el punto de
ebullición de un compuesto depende de la
tracción entre las moléculas, de manera
que, si las moléculas se mantienen unidas
por fuertes fuerzas, se necesitará mucha
energía para apartar las moléculas unas de
otras y el compuesto tendrá el punto de
ebullición muy alto. Por otra parte, si las
fuerzas intermoleculares son débiles, una
cantidad de energía relativamente baja será
suficiente para separar las moléculas unas
de otras, y el compuesto tendrá el punto de
ebullición bajo.
Objetivo General
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DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN

(^1) Estudiantes del programa de Farmacia, Facultad de Química y Farmacia, Universidad del Atlántico. (^2) Docente del programa de Farmacia, Facultad de Química y Farmacia, Universidad del Atlántico. Resumen Se realizó la determinación del punto de ebullición para el compuesto químico metanol C H 3 − OH (^) el cual a temperatura ambiente se presenta en estado líquido y se utiliza comúnmente como disolvente y combustible. Para la obtención del punto de ebullición se empleó el método del capilar, se obtuvo exitosamente el punto de ebullición reportado en la literatura para el compuesto (65°C) con lo cual se concluye de forma satisfactoria la práctica. El punto de ebullición puede tomarse como referencia para la determinación de un compuesto desconocido, además, por su valor y por la precisión en su rango, se utilizan como criterio de pureza en muestras de compuestos. Palabras clave: Ebullición, termómetro, capilar. Introducción En un compuesto líquido las moléculas se encuentran en continuo movimiento y aquellas moléculas más energéticas que se hallan en la superficie pueden “escapar” a la fase gaseosa. Cuando un compuesto líquido en un recipiente abierto se empieza a calentar paulatinamente va aumentando su presión de vapor hasta que llega un momento en que ésta se hace igual a la presión atmosférica (Figura 1). Figura 1. Compuesto líquido sometido al calor, nótese cómo se ejemplifica el aumento de moléculas en estado líquido pasando a fase gaseosa. A mayor temperatura, mayor energía cinética de las moléculas del compuesto líquido, en consecuencia, mayor tendencia a escapar a la fase gaseosa y se dará un aumento en la presión de vapor. Por lo tanto, se define como temperatura de ebullición de un compuesto cómo la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a la presión externa. Por ello el punto de ebullición de un compuesto se refiere a su punto de ebullición a una presión medida de 760mmHg (1 atm). Para que un compuesto se vaporice, las fuerzas que mantienen las moléculas unidas unas a otras deben romperse. Esto significa que el punto de ebullición de un compuesto depende de la tracción entre las moléculas, de manera que, si las moléculas se mantienen unidas por fuertes fuerzas, se necesitará mucha energía para apartar las moléculas unas de otras y el compuesto tendrá el punto de ebullición muy alto. Por otra parte, si las fuerzas intermoleculares son débiles, una cantidad de energía relativamente baja será suficiente para separar las moléculas unas de otras, y el compuesto tendrá el punto de ebullición bajo. Objetivo General

 Determinar el punto de ebullición del metanol mediante el método del capilar Objetivos específicos  Desarrollar habilidad y depurar la técnica en la determinación de puntos de ebullición  Aprender a utilizar adecuadamente los implementos necesarios para determinar puntos de ebullición  Contrastar el valor experimental del punto de ebullición con el valor teórico Procedimiento experimental Reactivo: Metanol Estructura química: CH 3 OH Figura 2. Estructura química del metanol. Punto de ebullición conocido: 65°C a 1atm. Se emplea un capilar cerrado y se sumerge con la parte cerrada hacia arriba en un tubo de ensayo que contenga una pequeña cantidad de metanol. El tubo de ensayo se calienta en un baño de aceite. Inicialmente se observará el desprendimiento de burbujas de aire atrapado dentro del capilar. El calentamiento debe realizarse hasta cuando el burbujeo sea constante, en este momento se detiene el calentamiento (temperatura inicial) y se registra el valor de la temperatura, cuando dejan de salir las burbujas del tubo capilar y el líquido ascienda por este, se lee nuevamente la temperatura (temperatura final), en este momento la presión de vapor dentro y fuera del capilar es igual a la presión atmosférica. Figura 3. Montaje experimental. Nótese que el termómetro se encuentra sumergido en el aceite y en este se encuentra el tubo de ensayo con el capilar dentro.

Figura 7. Ascenso del líquido por el capilar. Conclusiones La determinación del punto de ebullición es fundamental en química y otras ciencias porque ayuda a identificar y caracterizar sustancias desconocidas, evaluar su pureza y garantizar la calidad de los productos químicos en procesos y diversas aplicaciones. El punto de ebullición de un compuesto se ve afectado por la estructura de la molécula, si el compuesto es de cadena larga lineal, tendrá mayor punto de ebullición que compuestos de cadena ramificada. Si el compuesto tiene puentes de hidrogeno su punto de ebullición será aún mucho más mayor que el de cadena lineal. Bibliografía.  Carey Francis, A. (2006). Química Orgánica, sexta edición, México DF, México: McGraw-Hill Interamericana.  Hewitt, P (2004). Capítulo 17: Cambio de fase. En:Física conceptual 9na edición.Quintanar E. Pearson Educación de México, S.A de C.V, México. Pag 329  Chang, R. (2008). Fisicoquimica para las ciencias quimicas y biologicas (3a. Ed., 3a. Reimp.). Mexico: McGraw-Hill Interamericana. Anexos

  1. Consulte sobre los principios fisicoquímicos de la ebullición y del punto de ebullición corregido. La ebullición es un proceso fisicoquímico que ocurre cuando una sustancia líquida se transforma en gas al alcanzar una cierta temperatura llamada punto de ebullición. Este proceso está íntimamente relacionado con el equilibrio entre la fase líquida y la fase gaseosa de la sustancia, y está influenciado por factores como la presión, la temperatura y las fuerzas intermoleculares. En términos generales, la ebullición se produce cuando la energía cinética de las moléculas de una sustancia líquida supera la energía de atracción entre ellas, lo que le permite escapar a la fase gaseosa. Este proceso ocurre de manera más eficiente cuando se aumenta la temperatura, ya que esto hace que las moléculas se muevan más rápidamente y con mayor energía. Sin embargo, otros factores también pueden influir en el proceso de ebullición. La presión atmosférica, por ejemplo, puede afectar el punto de ebullición de una sustancia al modificar las condiciones en las que se produce el equilibrio entre las fases líquida y gaseosa. Cuando la presión atmosférica disminuye, como ocurre a medida que se asciende en altitud, el punto de ebullición también disminuye debido a

que se requiere menos energía para que las moléculas escapen a la fase gaseosa. Los principales principios fisicoquímicos que influyen en el punto de ebullición son:

  1. Fuerzas intermoleculares: Las fuerzas de atracción entre las moléculas, como las fuerzas dipolo-dipolo, puentes de hidrógeno o fuerzas de dispersión, afectan el punto de ebullición. A mayor fuerza intermolecular, mayor será el punto de ebullición.
  2. Tamaño y forma de las moléculas: Moléculas más grandes y con formas más complejas tienden a tener puntos de ebullición más altos debido a una mayor superficie de contacto y mayor dificultad para escapar del líquido.
  3. Polaridad molecular: Las moléculas polares tienden a tener puntos de ebullición más altos debido a la presencia de cargas parciales y la formación de fuerzas intermoleculares más fuertes.
  4. Presión atmosférica: A mayor presión atmosférica, se requiere una temperatura más alta para que las moléculas superen la presión y pasen al estado gaseoso, lo que aumenta el punto de ebullición. Estos son solo algunos de los principios fisicoquímicos que influyen en el punto de ebullición, y su combinación determina las propiedades específicas de cada sustancia. El punto de ebullición corregido es una medida que tiene en cuenta estos efectos de la presión atmosférica sobre el proceso de ebullición. Se trata de una temperatura ajustada en función de la presión atmosférica para poder comparar los puntos de ebullición de diferentes sustancias en condiciones equilibradas. Por ejemplo, el punto de ebullición del agua a nivel del mar es de 100 grados Celsius, pero a mayor altitud este punto disminuye y, por tanto, el agua hierve a una temperatura inferior. Al corregir el punto de ebullición por la presión atmosférica, se puede comparar el punto de ebullición del agua en diferentes altitudes o presiones.
    1. ¿Cuál será el punto de ebullición a 200 mm Hg del agua según la figura 1? Explique. Basados en la figura 1, a una presión de 750mmHg o 1atm el punto de ebullición del agua es de 100°C, mientras qué a 200mmHg el punto de ebullición se encuentra a una temperatura más baja, alrededor de 65°C, esto debido a que la presión atmosférica es un factor influyente en el punto de ebullición, la presión atmosférica disminuye a medida que se asciende en altura, esto debido a que la columna de aire por encima ejerce menos presión, como resultado, el punto de ebullición disminuye.
    2. ¿Se pueden comparar directamente los puntos de ebullición medidos en Barranquilla con los puntos de ebullición normales reportados en la literatura? Si, esto debido a que generalmente el valor de la presión atmosférica de referencia empleado para determinar el punto de ebullición de un compuesto líquido, es