ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORALINSTITUTO DE CIENCIAS QUIMICAS Y AMBIENTALES

LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA

PROFESOR:

ING. QUíM. Diego Muñoz, M. Sc.

TITULO DE LA PRÁCTICA:

Identificación de Sustancias y Propiedades Físicas

NOMBRE:

Diana Carolina Sánchez Caicedo

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME:

12 de Diciembre

PARALELO:

1

AÑO:

2011

INDICE

1. Objetivos..........................................................................3

2. Introducción.....................................................................3

3. Teoría...............................................................................3

4. Materiales y Equipos.......................................................5

5. Imágenes.........................................................................5

6. Procedimiento..................................................................5

7. Observaciones.................................................................7

8. Conclusiones y Recomendaciones..................................7

9. Resolución del cuestionario.............................................7

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Identificación de Sustancias y Propiedades Físicas

1. ObjetivosEnsayar algunas constantes físicas como medio de identificación de muestras orgánicas solidas y liquidas. Experimentar métodos sencillos en la determinación de algunos parámetros físicos.

2. IntroducciónEn esta práctica vamos a realizar cuatro ensayos para poder identificar las muestras orgánicas que son dos sólidas y dos líquidas, primero realizamos una identificación mediante el punto de ebullición, en la segunda parte será con el punto de ebullición, en la tercera parte lo haremos con densidad y por ultimo utilizaremos el indice de refracción.

En estos ensayamos obtenemos valores aproximados los cuales podemos comparar con tablas de los valores teóricos y de esta manera podremos identificar cual es cada una de las diferentes sustancias.

3. Teoría

Medición.- Comparación de magnitudes físicas observables y medibles, de sustancias en relación a patrones y estándares definidos, de naturaleza física semejante.

Punto de Fusión.- Es la temperatura en la cual una sustancia se funde(paso del estado de agregación sólido al líquido) a temperatura y presión constantes. El punto de fusión de un sólido cristalino se puede definir como la temperatura a la cual un sólido se transforma en líquido a la presión de 1 atmósfera. En una sustancia pura el cambio de estado es generalmente muy rápido y la temperatura es característica, no afectando prácticamente por un cambio moderado de la presión. Por esta razón el punto de fusión es una buena constante en la identificación de sólidos. Debido a que el punto de fusión se altera sensiblemente por la presencia de impurezas esta constante constituye un buen criterio de pureza. Un sólido puro funde en un intervalo muy pequeño de temperatura y un límite superior muy próximo al verdadero punto de fusión. Un sólido bastante impuro presenta generalmente un intervalo de fusión bastante más amplio y una temperatura límite superior considerablemente inferior (intervalo de 10° a 20°) a la del punto de fusión verdadero.

Punto de Ebullición.- Es la temperatura en el cual una sustancia pura se vaporiza(paso del estado líquido al estado de vapor), a temperatura y presión constantes. El Punto de ebullición es la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión atmosférica existente sobre dicho líquido. A temperaturas inferiores al punto de ebullición (p.e.), la evaporación tiene lugar únicamente en la superficie del líquido. Durante la ebullición se forma vapor en el interior del líquido, que sale a la superficie en forma de burbujas, con el característico hervor tumultuoso de la ebullición. En resumen, se define punto de ebullición de un liquido como la temperatura a la cual la presión del vapor es igual a la presión externa. Cuando se aplica calor a un liquido, su presión de vapor aumenta hasta hacerse igual a la presión atmosférica. El punto de ebullición varia con la presión externa que existe por encima de la superficie del liquido. Al descender la

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presión, el punto de ebullición disminuye; un aumento en la presión aumenta el punto de ebullición.

Solubilidad en Líquidos.-La solubilidad es la capacidad que tiene una sustancia para disolverse en otra, la solubilidad de un soluto es la cantidad de este.Algunos líquidos, como el agua y el alcohol, pueden disolverse entre ellos en cualquier proporción. En una disolución de azúcar en agua, puede suceder que, si se le sigue añadiendo más azúcar, se llegue a un punto en el que ya no se disolverá más, pues la disolución está saturada.La solubilidad de un compuesto en un disolvente concreto y a una temperatura y presión dadas se define como la cantidad máxima de ese compuesto que puede ser disuelta en la disolución. En la mayoría de las sustancias, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura del disolvente. En el caso de sustancias como los gases o sales orgánicas de calcio, la solubilidad en un líquido aumenta a medida que disminuye la temperaturaEn general, la mayor solubilidad se da en disoluciones que moléculas tienen una estructura similar a las del disolvente.La solubilidad de las sustancias varia, algunas de ellas son muy poco solubles o insolubles. La sal de cocina, el azúcar y el vinagre son muy solubles en agua, pero el bicarbonato de sodio casi no se disuelve.La solubilidad se mide en: ó

Densidad.-Es una propiedad empleada ampliamente para caracterizar las sustancias. Se define como la cantidad de masa en una unidad de volumen de la sustancia:

o como símbolo:

Como es de propiedad cuantitativa suele ser de mayor utilidad para identificar una sustancia que una propiedad cualitativa, como el color o el olor. Además, la densidad determina si un objeto flota en un cierto liquido.

Aunque la unidad básica de la densidad es Kg/m3, es mas común expresar la densidad de unidades de gramos por centímetro cúbico.

Viscosidad de Fluidos(gases y líquidos).-Algunos líquidos, literalmente fluyen al igual que la maleza, mientras que otros fluyen con facilidad, la resistencia a fluir se conoce con el nombre de viscosidad. Entre mayor es la viscosidad, el liquido fluye mas lentamente. Los líquidos como la maleza o el aceite de los motores son relativamente viscosos; el agua y los líquidos orgánicos como el tetracloruro de carbono no lo son. La viscosidad puede medirse tomando en cuanta el tiempo que transcurre cuando cierta cantidad de un liquido fluye a través de un delgado tubo, bajo la fuerza de la gravedad. En otro método, se utilizan esferas de acero que caen a través de un liquido y se mide la velocidad de caída. Las esferas mas lentamente en los líquidos mas viscosos. La formula para determinar la viscosidad con respecto al tiempo es:

Donde: dV/dt = Velocidad de flujo del liquido a lo largo de un tubo .r = Radio del tubo.L = Longitud(P1 - P2)= Diferencia de presión

Las viscosidad se relaciona con la facilidad con la cual las moléculas individuales del liquido se mueve en relación con las otras. Esto depende de la fuerza de atracción entre

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las moléculas y también del hecho de que existan características estructúrale que provoquen que las moléculas se enreden entre si. La viscosidad disminuye a medida que aumenta la temperatura, debido a que a altas temperaturas la energía cinética promedio es mayor y hace que las moléculas superen con facilidad las fuerzas de atracción entre ellas.

4. Materiales y EquiposMateriales

Tubo de Thiele! Mechero! AgarraderaRefractómetro! Tapón! Soporte UniversalEspátula! Termómetro! Tubo CapilarNuez! Vidrio de Reloj! PipetaDensímetro!

Muestras

Sólidas: Acido oxálico; y, ácido cítricoLíquidos: Propanol; y, alcohol etílico

5. Imágenes

6. Procedimientoi. Ensayar la determinación del punto de fusión en cada una de las muestras

solidas.5

Procedimiento

a) Sujetar un tubo de Thiele en el soporte universal y ponerle glicerina.b) Introducir muestra a un capilar y amarrarlo a un termómetro a la altura de su bulbo.c) Hundir la punta del termómetro cuidando que el capilar se quede sumergido en sus

tres cuartas partes en la glicerina.d) Vigilar que el bulbo del termómetro no se arrime a las paredes del tubo.e) Calentar el brazo del tubo con el mechero hasta que observe un cambio en la muestra

solida del tubo capilar y registrar la temperatura.

ii. Establecer el punto de ebullición de cada una de las muestras liquidas.

Procedimiento

a) Sujetar un tubo de ensayo con una agarradera a un soporte universal e introducirle 5ml del líquido muestra y añadir 3 núcleos de ebullición.

b) Doblar una hoja de papel de cuaderno en 4 partes para cuadriplicar la consistencia del papel y hacerle un orificio muy pequeño en el centro para insertar ajustando un termómetro que llevara una banda de caucho como tope para que no ingrese al liquido muestra, quedando aproximadamente a 1cm sobre el nivel del liquido.

c) Advertir que el bulbo del termómetro no se arrime a las paredes del tubo, e inserte el mechero y observe el ascenso de la temperatura hasta que deje de subir por segundos y retire el mechero.

d) Registrar la medición obtenida del termómetro como temperatura de ebullición y repita el ensayo con mas muestra si considera necesario.

III. Determinar la densidad del liquido muestra utilizando densímetros.

Procedimiento

a) Colocar muestra en un cilindro en el que pueda ingresar libremente el densímetro.

b) Introducir el aerómetro en el líquido muestra lentamente y con mucho cuidado.c) Registrar el valor numérico de la escala en donde incide el nivel del líquido.d) Cuidar de no cumplir el error de paralaje (debe ubicar sus ojos a la altura nivel

valor que esta observando).

IV. Experimentar la determinación del índice de refracción en los líquidos.

Procedimiento

a) Abrir el prisma del refractómetro y depositar 2 gotas del liquido muestra con una pipeta sin tocar el prisma.

b) Cerrar el prisma y acercarle la lámpara encendida del equipoc) Observar por el ocular y haga girar un dispositivo situado en la parte derecha

inferior hasta que observe en el campo visual una interface.d) Incidir la interface con la intersección del lente y presione un dispositivo

ubicado en la parte inferior izquierda con lo que aparecerá en el campo una escala de donde interpretaran el valor numérico.

e) Registrar el valor numérico como índice de refracción de la muestra.6

7. Observaciones

El punto de fusión del acido oxálico es menor al del acido cítrico

El oxálico tiene densidad 1,9 g/cm3 y el cítrico 1,665 g/cm3 y las fuerzas intermoleculares del acido oxálico son menores

En el punto de ebullición depende de las fuerzas intermoleculares por lo tanto el acido isopropílico tiene mayor fuerzas.

La densidad del etanol es mayor pero es una molécula mas pequeña que el acido isopropílico.

Las propiedades físicas difieren unas de otras, con esto luego podremos saber el reconocimiento de ciertas propiedades de una sustancia para poder identificarla.

8. Conclusiones y RecomendacionesConclusiones:

Se ha realizado la identificación de sustancias y propiedades físicas teniendo éxito en obtener cantidades diferentes entre estas, y se ha ensayado los métodos para determinarlas con éxito en la práctica.

Recomendaciones:

Las recomendaciones que debemos tomar en cuenta son que no debemos sujetar los tubos capilares por el capilar ya que son muy frágiles y podemos romperlos, el densímetro es un equipo muy delicado y hay q utilizarlo con mucho cuidado.

No olvidar poner los núcleos de ebullición en el segundo ensayo ya que esta muestra ebulle muy rápido y no podremos realizar el ensayo de manera correcta

9. Resolución del Cuestionarioa) ¿Cuál es la definición del punto de fusión?

El punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado líquido a gaseoso, es decir se ebulle. Expresado de otra manera, en un líquido, el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea al líquido.[1] En esas condiciones se puede formar vapor en cualquier punto del líquido.

La temperatura de una sustancia o cuerpo depende de la energía cinética media de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de ebullición, sólo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene energía suficiente para romper la tensión superficial y escapar. Este incremento de energía constituye un intercambio de calor que da lugar al aumento de la entropía del sistema (tendencia al desorden de las partículas que lo componen).

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El punto de ebullición depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia.

b) ¿Qué es el punto de ebullición?El punto de fusión es la temperatura a la cual la materia pasa de estado sólido a estado líquido, es decir, se funde.

Al efecto de fundir un metal se le llama fusión (no podemos confundirlo con el punto de fusión). También se suele denominar fusión al efecto de licuar o derretir una sustancia sólida, congelada o pastosa, en líquida.

En la mayoría de las sustancias, el punto de fusión y de congelación, son iguales. Pero esto no siempre es así: 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 histéresis.

c) ¿Qué es una densidad?la densidad de una sustancia, simbolizada habitualmente por la letra griega ro (), es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen.Ejemplo: un objeto pequeño y pesado, como una piedra de granito o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano hecho de corcho o de espuma de poliuretano.

En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la temperatura.

Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta.

Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta regla. Por ejemplo, la densidad del agua crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C; algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.

El efecto de la temperatura y la presión en los sólidos y líquidos es muy pequeño, por lo que típicamente la comprensibilidad de un líquido o sólido es de 10^–6 bar^–1 (1 bar=0,1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de 10^–5 K^–1.Por otro lado, la densidad de los gases es fuertemente afectada por la presión y la temperatura. La ley de los gases ideales describe matemáticamente la relación entre estas tres magnitudes:

d) ¿Qué es un índice de refracción?El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda en el medio (k) será n veces más grande que el número de onda en el vacío (k0).

e) ¿Cuáles son las propiedades que ayudan a identificar a la materia?Las propiedades físicas que son punto de ebullición, punto de fusión y densidad.

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f) ¿Podría indicar que tipo de propiedades corresponden a cada uno de los parámetros ensayados en la práctica?1. Punto de fusión2. Punto de ebullición3. Densidad4. Indice de refracción

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