UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUIMICA

Practica nº 3:

Constantes Físicas

Integrantes: JAQUELINE OLIVA ALBURQUEQUE RODRIGO CALDERON OLIVERA FABIAN CRUZ CLAUDIA MELGAREJO CHOQUE

Profesora:Qca. MELISSA RABANAL ATALAYA

Dia y hora:MIERCOLES 3-5 PM

2014

I. OBJETIVOS

Determinar el punto de fusión. Determinar el punto de ebullición de una muestra y con ese

dato precisar de qué solvente se trata. Identificar una sustancia desconocida a través de su punto

de ebullición.

II. INTRODUCCION

Las constantes físicas es una especie química es una sustancia formada por moléculas iguales (químicamente homogénea).cada especie química o sustancia pura posee un conjunto de propiedades físicas y químicas propias, mediante las cuales puede ser caracterizada o identificada (criterio de identidad) o puede conocerse su grado de pureza (criterio de pureza).

Las propiedades físicas más útiles son: caracteres organolépticos (color, olor, sabor, punto de ebullición, punto de fusión, etc.). Estas propiedades son llamadas “CONSTANTES FISICAS” porque son prácticamente invariables y características de cada sustancia .El punto de fusión (para sólidos) y el punto de ebullición (para líquidos) son propiedades que pueden ser determinadas con facilidad, rapidez y precisión.

III. MARCO TEORICO

1. CONSTANTES FISICAS: En ciencias se entiende por constante física una magnitud física cuyo valor permanece invariable en los procesos físicos a lo largo del tiempo. En contraste, una constante matemática representa un valor invariable que no está implicado directamente en ningún proceso físico. Existen muchas constantes físicas; algunas de las más conocidas son la constante reducida de Planck , la constante de gravitación , la velocidad de la luz , la permisividad en el vacío, la permeabilidad magnética en el vacío y la carga elemental . Todas estas, por ser tan fundamentales, son llamadas constantes universales.Por otro lado, desde 1937 Paul Dirac y otros científicos han especulado que el valor las constantes físicas podría decrecer en proporción a la edad del Universo. Hasta la fecha ningún experimento ha indicado que esto sea así, aunque se ha logrado calcular las cotas máximas de esa hipotética variación de las constantes. Las cotas máximas de variación anual resultan, en todo caso, muy pequeñas, siendo de 10-5 para la estructura fina y 10-11 para la constante de gravitación. El tema sigue siendo motivo de controversia actualmente.

2. PUNTO DE FUSION: El punto de fusión es el momento en el cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido. En las sustancias puras, el proceso de fusión ocurre a un momento determinado. Este punto depende de la presión, siendo tanto más alta cuanta mayor presión soporte el líquido. El punto de fusión del elemento mercurio es de 234,31 K (-38,83 °C). Algunos materiales, como el vidrio, pueden endurecerse sin cristalizarse; a esto se le llama un sólido amorfo .El material con el más alto punto de fusión es el grafito, con un punto de fusión de 3.948 K.

3. RANGO DE FUSION

Diferencia entre la temperatura final e inicial de la fusión está relacionado con el grado de pureza de la sustancia. En una sustancia pura el cambio de estado es generalmente muy rápido, por lo que el rango de fusión es pequeño y la temperatura de fusión es característica.

4. PRESION DE VAPOR: La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura las fases líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado.Imaginemos una ampolla de cristal en la que se ha realizado el vacío y que se mantiene a una temperatura constante; si introducimos una cierta cantidad de líquido en su interior éste se evaporará rápidamente al principio hasta que se alcance el equilibrio entre ambas fases.Inicialmente sólo se produce la evaporación ya que no hay vapor; sin embargo a medida que la cantidad de vapor aumenta y por tanto la presión en el interior de la ampolla, se va incrementando también la velocidad de condensación, hasta que transcurrido un cierto tiempo ambas velocidades se igualan. Llegados a este punto se habrá alcanzado la presión máxima posible en la ampolla (presión de vapor o de saturación) que no podrá superarse salvo que se incremente la temperatura.El equilibrio se alcanzará más rápidamente cuanta mayor sea la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, pues así se favorece la evaporación del líquido; del mismo modo que un charco de agua extenso pero de poca profundidad se seca más rápido que uno más pequeño pero de mayor profundidad que contenga igual cantidad de agua. Sin embargo, el equilibrio se alcanza en ambos casos para igual presión.El factor más importante que determina el valor de la presión de saturación es la propia naturaleza del líquido, encontrándose que en general entre líquidos de naturaleza similar, la presión de vapor a una temperatura dada es tanto menor cuanto mayor es el peso molecular del líquido.

5. PUNTO DE EBULLICION:

El punto de ebullición es la temperatura a la cual un elemento o compuesto químico pasa del estado líquido al estado gaseoso, o a la inversa se denomina punto de condensación.La temperatura de una sustancia o cuerpo es una medida de la energía cinética 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.Al llegar al punto de ebullición la mayoría de las moléculas es capaz de escapar desde todas partes del cuerpo, no solo la superficie. Sin embargo, para la creación de burbujas en todo el volumen del líquido se necesitan imperfecciones o movimiento, precisamente por el fenómeno de la tensión superficial.Un líquido puede calentarse pasado su punto de ebullición. En ese caso se dice que es un líquido sobrecalentado. En un líquido súper calentado, una pequeña perturbación provocará una ebullición explosiva. Esto puede ocurrir, por ejemplo, al calentar agua en un recipiente liso (por ejemplo Pyrex) en un microondas. Al echar azúcar en esta agua sobrecalentada, el contenido completo puede ebullir en la cara del usuario, causando quemaduras.

6. PUNTO DE SOLIDIFICACIÓN La solidificación es la transición de líquido a sólido que se produce de forma inversa a la fusión, con cesión de calor. Cualquiera que sea la sustancia considerada el punto o temperatura de transición entre dos estados o fases de la materia es el mismo independientemente del sentido de la transformación. La disminución progresiva de la temperatura del líquido hace que en las proximidades del punto de solidificación las fuerzas de enlace vayan imponiendo progresivamente su orden característico.

7. PUNTO DE FUSION MIXTO

Dos compuestos diferentes, al estado puro, pueden fundir a temperaturas muy próximamente e incluso iguales, pero mezclas de ellas (en cualquier proporción) tendrán siempre puntos de fusión más bajos y rangos mayores.Este es el fundamento del punto de fusión mixto, usado cuando se requiere verificar la identidad del producto de una reacción nueva, ayudar en la identificación de una sustancia desconocida o establecer la identidad d 2 muestras de la misma sustancia, aisladas por métodos diferentes y de origen distinto.Consiste en mezclar partes aproximadamente iguales de las sustancias que se supone son idénticas y determinar el pf d esta mezcla. Si se obtiene el mismo pf se trata de la misma sustancia, pero un claro descenso de este, significa que los 2 compuestos que hemos mezclado no son idénticos.

IV. PARTE EXPERIMENTAL Y RESULTADOS

A. DETERMINACION DEL PUNTO DE FUSIONSe llena la parte inferior de un tubo capilar con la muestra (debe de ser pulverizada y seca). Golpee ligeramente el capilar en forma vertical para que la sustancia este compacte y uniforme.

Unir el capilar al termómetro (con una banda o anillo de goma) de manera que el bulbo termométrico y la sustancia problema quede a la misma altura. Coloque todo esto dentro de baño maría ya descrito y cal tenar. Ir observando tanto la temperatura que marca el termómetro como el aspecto de la muestra.

Anotar la temperatura a la que aparece la primera gotita de sustancia fundida (temperatura inicial). Mantener el calentamiento y anotar la temperatura cuando toda la sustancia este liquida (temperatura final).

TO TfPunto de Fusión

Muestra Pura “A” 77 ºC 79 ºC 78 ºC

Muestra pura “B” 122 ºC 125 ºC 123,5 ºC

B. DETERMINACION DEL PUNTO DE EBULLICION En un tubo pequeño (3-5 mm de diámetro, 6-8 cm de largo), cerrado en uno de sus extremos, introducir 20-15 gotas del líquido problema. Ponga dentro de este tubo, un capilar con su extremo cerrado hacia arriba.Unir este tubo al termómetro usando una banda de goma y procurando que el líquido y el bulbo del termómetro queden a la misma altura. Todo esto se pone dentro de baño de maría a calentar y la sustancia en contacto con el termómetro tiene que estar por encima de la muestra problema, observar tanto la temperatura como el líquido del tubo.

Tenemos que observar constantemente y si nos percatamos que los grados están subiendo rápidamente es preferible desconectar y esperar que suba lentamente (2°C por minuto), también estar constantemente movimiento para que la temperatura sea uniforme en toda la mezcla. Al observar que sale unas pequeñas burbujitas pero no muy seguidas, esto nos indica que está cerca del punto de ebullición y cuando las

burbujas salgan constantemente del capilar tomamos la temperatura que indica el termómetro.

Muestra TOIdentidad de la

muestra

CF-10 81 ºC n- Hexano

V. DISCUSIONES Y CONCLUSIONES

DISCUSIONES Para el experimento del punto de fusión, su rango de fusión para la

muestra “A” va a ser de 2 ºC, lo cual nos indica que el experimento fue realizado correctamente y también que la muestra es pura.Lo mismo ocurre con la muestra “B”, ya que su rango de fusión es de 3 ºC.Si el rango de fusión fuera mayor a 5ºC, la muestra seria impura o el experimento fue realizado incorrectamente.

Para el punto de fusión se usó una muestra de compuesto “A”, la cual es pura (lo corroboramos en el punto anterior). Las temperaturas resultantes fueron 77 ºC y 79 ºC. El punto de

fusión promedio (p.f.) fue de 78 ºC. Para la muestra “B” que también es pura, las temperaturas resultantes fueron 122 ºC y 125 ºC.Y el punto de fusión promedio (p.f.) fue de 123,5 ºC.

Para el experimento del punto de ebullición, se eligió la muestra CF-10.El resultado fue de 81 ºC, a esa temperatura salieron las burbujitas constantemente. Luego pasamos a comprobarlo, desconectamos la cocina, la temperatura aumento y luego disminuyo hasta el momento en que la muestra entro en el capilar. Esto ocurrió a 81 ºC, con esto comprobaríamos que 81 ºC es la temperatura de ebullición.Para reconocer la muestra que habíamos utilizado (CF-10), utilizamos la tabla que se encuentra en el libro, identificamos la muestra la cual era n- Hexano.

CONCLUCIONES Se concluye que se puede determinar de una manera muy

rápida y sencilla el cálculo de las propiedades físicas de un compuesto (dependiendo de la naturaleza del compuesto, si se tratara de un sólido o líquido, entonces se tomará en cuenta si se utiliza el punto de fusión o ebullición), para luego con el resultado obtenido comparar con la literatura química, e identificar de qué compuesto se trata.

Existen sustancias con diferentes puntos de fusión, lo cual hace que tengan diferentes propiedades.

Pudimos observar físicamente el aumento de la temperatura en el termómetro indicando las constantes físicas de cada compuesto.

VI. BIBLIOGRAFIA: SOLOMONS T.W. (2000) QUÍMICA ORGÁNICA. ED. MC.

GRAW HILL, MÉXICO

FOX MA. Y WHITESELL, J. K. (2000) QUÍMICA ORGÁNICA 2DA ED. ADISON WESLEY LOGMAN MÉXICO

LYDIA GALAGOVSKY KURMAN, QUÍMICA ORGÁNICA FUNDAMENTOS TEÓRICO PRACTICO.QUINTA EDICIÓN.1995, BUENO AIRES

MUÑOZ, E. QUÍMICA ORGÁNICA. PRIMERA EDICIÓN. EDITORIAL PUBLICACIONES CULTURALES. MÉXICO 1975.

CUEVA, P.; LEÓN, J. & FUKUSAKI, A. MANUAL DE LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA. SEGUNDA EDICIÓN. JUAN GUTENBERG EDITORES. PERÚ. 2010.

CUESTIONARIO:1. ¿A qué puede atribuirse las diferencias encontradas entre la

temperatura observada y la temperatura de fusión o ebullición literal?Uno de los factores más resaltantes es que la muestra puede tener un grado de impureza notable y ello hace que el punto de fusión no sea exacto como debería ser.Se le atribuye a la pureza, debido a que la temperatura de fusión y ebullición literales para un compuesto totalmente puro mientras que las observadas en clase no lo eran en un 100%, pero ambos valores son muy cercanos como se obtuvo en la prueba

2. ¿A qué se debe la presión de vapor y porque e modifica esta con la temperatura?A la ebullición debido al cambio de líquido a vapor, el vapor se acumula y genera la presión. Los estados de la materia dependen de la temperatura, por ejemplo el agua a 30°C pase un estado líquido pero si aumentamos esta temperatura a 110°C esta se vuelve vapor.Es debido a la fuerzas intermoleculares que se modifica, al aumentarle la temperatura se le da energía la cual rompe enlaces y estas moléculas se dispersan.

3. ¿Cómo comprobaría usted que la acetanilida cristalizada en la práctica anterior ya está pura y, por consiguiente, no requiere de purificaciones adicionales?Por el grado de fusión y no por el de ebullición, esta elección es debida a que la temperatura de ebullición es mucho más dependiente de más variables mientras que la de fusión no de tantas, si el punto de fusión es igual al valor teórico de la muestra se puede decir que esta es pura.

4. ¿Qué utilidad práctica tiene el índice de refracción de un líquido?Es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz a través de la muestra. La velocidad en medio viene determinada por la interacción de las ondas luminosas con los electrones de orbitales enlazantes y no enlazantes de las sustancias, la velocidad de a luz a través del medio estará relacionada con la estructura de la molécula y en general con la clase de grupos funcionales que contenga.

5. ¿Cuál es la principal utilidad de los puntos de fusión y de ebullición en química orgánica?

Punto de fusión: se realiza cuando la temperatura es incrementada a un punto tal que la energía térmica de las partículas es lo suficientemente grande para vencer la fuerza intracristalina que las mantiene unida en su posición anterior. La utilización del punto de fusión en la química orgánica se concentra en que mediante el punto de fusión se puede saber si un compuesto “X” es puro o mezcla, pero dejando en claro que solo es una ayuda ya que no es exacto. Cuando el rango de fusión de un compuesto es mayor a dos decimos que es un compuesto impuro y eso lo sacamos con la ayuda de la temperatura ya que restamos la temperatura inicial y la final.

Punto de ebullición: las partículas de un líquido están dispuestas de una forma mucho menos regular que en un cristal, y son más libres, de moverse a su alrededor estas partículas son atraídas por otras partículas. Cuando la temperatura se incrementa hasta que la energía térmica de las partículas sea lo suficientemente fuerte para vencer la fuerza de cohesión que las mantiene unidas en el líquido, este entrara en ebullición; o sea que durante la ebullición de un líquido escaparan moléculas individuales o pares de iones cargados opuestos. Su utilización es para tener una idea de la presión atmosférica, ya que un compuesto “X” va a hervir a una dicha presión.

6. ¿Conoce usted algún método más eficiente que el “punto de fusión mixto” para verificar si dos muestras son el mismo compuesto o no?Un método más eficiente además del punto de fusión mixto creemos que es la destilación como por ejemplo en el caso del petróleo, para purificar un producto líquido volátil.También creemos que la cristalización es un método más simple para purificar un producto sólido.

7. ¿Qué es el espectro de absorción en el infrarrojo y cuáles son los principales usos en química orgánica?La espectrometría del infrarrojo es sumamente útil para determinaciones cualitativas de compuestos orgánicos y para deducir estructuras moleculares a partir de sus grupos funcionales tanto de compuestos orgánicos como inorgánicos. En el análisis cualitativo la espectroscopia de infrarrojo puede usarse para la

identificación de sustancias puras o para la absorción, localización e identificación de impurezas. Para localizar una impureza en una sustancia se hace una comparación en el espectro de las sustancia que se estudia y una muestra de la sustancia pura. Las impurezas causan bandas de absorción adicionales que aparecen en el espectro.