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• Daniel Artunduaga Sotto

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Facultad de Educación Licenciatura en Ciencias Naturales Química General

Informe de Laboratorio No. 2: Propiedades Físicas de la Materia

Presentan: Diego Francisco Álvarez Rojas Cecilia Emilia Buitrago Corredor

Código 2015234567 Código 2015123123

Al Profesor Titular: MEE. Luis Javier Narváez Zamora

Neiva, Colombia

Marzo, 7 de 2014

Tabla de contenido Índice de Tablas................................................................................................. 3 Índice de Gráficas.............................................................................................. 3 Introducción...................................................................................................... 4 Objetivos.......................................................................................................... 6 Marco Teórico.................................................................................................... 9 Materiales y Reactivos...................................................................................... 10 Procedimiento................................................................................................. 11 Resultados...................................................................................................... 12 Discusión de Resultados................................................................................... 13 Conclusiones................................................................................................... 14 Referencias..................................................................................................... 15

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Índice de Tablas Tabla No. 1. Punto de fusión y ebullición de algunas sustancias. Tabla No. 2. Puntos de ebullición de algunos líquidos y sus márgenes de error

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Índice de Gráficas Gráfica No. 1 Presentación de título de primero, segundo, tercero y cuarto orden o nivel.

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Gráfica No. 2. Cambios de estado de agregación de la materia-

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Gráfica No. 3. Montaje para determinar punto de fusión del naftaleno.

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Introducción En el siguiente informe se presentaran los resultados adquiridos en la segunda práctica de laboratorio concerniente al estudio de algunas propiedades físicas como el punto de fusión y el punto de ebullición de sustancias como el naftaleno (compuesto aromático con fórmula molecular C10H8), el agua (H2O), el etanol (alcohol con fórmula molecular C 2H6O) y la glicerina (otro alcohol C3H8O3). De otra parte también se discuten las razones a través de las cuales se explican las diferencias encontradas entre los datos teóricos y los prácticos, sugiriendo algunas alternativas para mitigar este tipo de falencias. Por igual se pretende manejar apropiadamente la observación y el análisis de fenómenos químicos a través de gráficas y tablas de acuerdo con las normas de estilo A.P.A, Tambien se determina el margen de error en cada medición para evitar cometerlo en futuras prácticas de laboratorio.

Tipo de Letra El tipo de letra empleado en la presentación de trabajos académicos debe tener las siguientes características: 1. Debe tenerse una buena calidad de impresión; impresora láser, de preferencia. 2. Debe tenerse un tipo de letra claro y de un tamaño apropiado. Tres tipos y tamaños recomendables son: Arial (tamaño 10) Times (tamaño 12) Courier (tamaño 10) Para propósitos de los títulos de primero, segundo y tercer nivel (definidos más adelante), los tamaños de letra deben ser dos puntos mayores a los arriba indicados. 3. Debe mantenerse el mismo tipo de letra a lo largo del documento.

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Márgenes Para la presentación de trabajos académicos, los márgenes deben configurarse de acuerdo con los siguientes parámetros: 1. Margen de 3.5 cm en los márgenes izquierdo e inferior. 2. Margen de 3.0 cm en los márgenes derecho y superior.

Paginación En trabajos escolares, las páginas deben numerarse con números arábigos escritos en la parte central inferior de la página, a partir de la página posterior a la portada, considerando la portada como la página No. 1. En reportes de proyectos, tesis de maestría y disertaciones doctorales, las páginas deben numerase de acuerdo con las siguientes indicaciones: 1. Deben usarse números romanos, en minúscula (ii, iii, iv, …), para numerar todas aquellas páginas ubicadas desde la página posterior a la portada hasta el índice o índices, la página de la portada es la primera de la cuenta pero no se numera. Estos números se ubicarán en la parte central inferior de la página. 2. Deben usarse números arábigos para numerar todas aquellas páginas del texto propio de la investigación (desde el inicio del "Capítulo 1" hasta la última página del trabajo), comenzando la numeración desde el No. 1. Estos números se ubicarán en la parte central inferior de la página.

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Objetivos

1. Medir y analizar algunas propiedades físicas de las sustancias químicas, tales como el punto de fusión, punto de ebullición. 2. Manejar cifras significativas en las mediciones realizadas y presentar algunos resultados gráficamente.

Espaciado Los reportes de trabajos académicos deben escribirse a doble espacio. Cinco excepciones a esta regla son: 1. El índice puede escribirse a renglón seguido, procurando dejar doble espacio entre capítulo y capítulo, para el caso de reportes de proyectos, tesis y disertaciones. 2. Las citas textuales largas con 40 o más palabras (en bloque) pueden escribirse a renglón seguido. 3. La sección de referencias puede escribirse a renglón seguido para cada referencia en particular, dejando doble espacio entre referencia y referencia. Y usando sangría francesa a 1 cm. 4. Las tablas o gráficas, pueden llevar texto a renglón seguido. 5. Los apéndices o glosarios, pueden escribirse a renglón seguido.

Alineación de Texto Cada párrafo del texto debe estar alineado al margen izquierdo (no usar el "Justify" del procesador de palabra). Las excepciones a esta regla son: 1. Los encabezados o títulos. 2. Los textos en tablas o figuras.

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3. Las fórmulas o ecuaciones largas imposibles ser acomodadas dentro del párrafo. En estos casos, el texto puede ir centrado.

Sangrías El primer renglón de cada párrafo del texto debe llevar una sangría de un centímetro medida a partir del margen izquierdo. Las excepciones a esta regla son: 1. El resumen se escribe en un sólo párrafo y no lleva sangría. 2. Las citas textuales largas (en bloque) no requieren que el primer renglón lleve sangría, pero sí requieren que todo el bloque completo se desplace un centímetro a la derecha del margen izquierdo. 3. La sección de referencias lleva sangría francesa para cada una de ellas. Para la sangría francesa, el primer renglón va pegado al margen izquierdo, y los subsiguientes renglones del mismo párrafo se desplazan un centímetro hacia la derecha. 4. Cuando se describen varios puntos de un texto a manera de incisos, cada inciso debe llevar sangría francesa (como se está haciendo aquí).

Ordenes o Niveles de Títulos Los encabezados son títulos que permiten agrupar conjuntos de párrafos (ideas) de acuerdo con un criterio determinado.

Título de primer orden: Centrado, con Letras Negritas, Mayúsculas (para las Primeras Letras de cada Palabra Principal) y Minúsculas sin punto final

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Título de segundo orden: Encabezado Pegado a la Izquierda a 1 cm, con Letras Negritas, Mayúsculas (para las Primeras Letras de cada Palabra Principal) y Minúsculas para las demás, sin usar punto final

Título de tercer orden. Encabezado con la misma sangría del párrafo, con letras cursivas, minúsculas y con un punto y seguido. De presentarse la necesidad de usar título de cuarto orden, entonces debe usarse las normas presentadas en la gráfica No. 1.

Gráfica No. 1 Presentación de título de primero, segundo, tercero y cuarto orden o nivel.

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Marco Teórico La materia como objeto central de estudio de la química se presenta en 3 estados fundamentales o de agregación denominados: sólido, líquido y gaseoso, aunque existen también los estados de plasma, gel, sol, etc. Los estados de agregación de la materia se interconvierten de acuerdo a los procesos indicados en la gráfica No. 2. Precisamente de esta gráfica, el grupo de trabajo aborda la fusión y la ebullición.

Gráfica No. 2. Cambios de estado de agregación de la materia, García, 2013. En esta gráfica se observan los estados, sólido, líquido y gaseoso del agua, pero estos conceptos son aplicables a todas las sustancias químicas; los procesos físicos de interconversión implican modificación de la temperatura, sin embargo en ninguno de ellos cambia la naturaleza de la sustancia en estudio. La temperatura a l cual un líquido en gas se le denomina punto de ebullición, a esta temperatura, “la presión de vapor del líquido se iguala a la presión atmosférica”, Petrucci y Harwood y Herring, 2003, pp 483. Por igual, la temperatura a la cual un sólido se transforma en líquido es la temperatura o punto de fusión.

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Materiales y Reactivos Los materiales y reactivos empleados son los siguientes: Termómetros de vidrio y digitales, fusiómetros digitales, tubos Thiele, tubos capilares, soporte universal, pinzas para bureta, alambre de cobre, hilo de costura, mechero Buchner, pipetas volumétricas, pipeteadores, mortero y manubrio. Los reactivos usados son: agua y los alcohóles: metanol, etanol y glicerina.

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Procedimiento Con estos materiales y reactivos se realizan los montajes: mostrados en la grafica No.3; de manera previa se macera el naftaleno en un mortero y se empaqueta en un tubo capilar cerrado por uno de sus extremos.

Gráfica No. 3. Montaje para determinar punto de fusión del naftaleno. s.a. 2014.

Por igual otro integrante del grupo determina el punto de fusión del naftaleno utilizando un fusiómetro. En ambos casos el punto de fusión se toma cuando el sólido empieza a fundirse y cuando se ha fundido completamente; estas dos temperaturas se promedian y el resultado se corresponde con el punto de fusión buscado. Para la determinación del punto de ebullición se arma el mismo montaje de la gráfica No.3 pero esta vez se prescinde del tubo capilar, basta con la muestra de líquido al cual se le determina el punto de ebullición. Análogamente al punto anterior se registran dos temperatura: aquella cuando se inician la ebullición (primeras burbujas) y cuando hierve vigorosamente: las temperaturas se promedian y e registra este promedio como punto de ebullición.

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Resultados

Los resultados obtenidos por los autores tanto para el punto de fusión como para el de ebullición de las sustancias estudiadas se muestran en la tabla No.1. En esta tabla, el margen de error se encuentra aplicando el siguiente algoritmo:

error =100−

dato pr á ctico ∗100 dato te ó rico

Tabla No. 1. Punto de fusión y ebullición de algunas sustancias Propiedad sustancia Fusión de naftaleno Fusiómetro con naftaleno Ebullición de Agua Ebullición de metanol Ebullición de etanol Ebullición de glicerina

Temperatura Inicial °C

Temperatura Final °C

Promedio °C

Temperatura Teórica °C

Margen de error %

78

82

80

79 a 83

0.36

80

83

81.5

79 a 83

0.22

54

68

61

100

39

54

69

61.5

64

3.91

58

72

65

76

14,48

78

136

107

134

20.15

Los datos teóricos provienen de Baden, 2011 a 2013.

Los datos consignados en la tabla No. 1, permiten establecer las siguientes consideraciones: el procedimiento realizado para determinar el punto de fusión es realizado con bastante acierto o precisión porque el margen de error es muy pequeño y este margen se hace más pequeño con el uso del fusiómetro; sin embargo los puntos de ebullición tienen asociados márgenes de error elevados., sobre todo para los casos del agua y la glicerina. Los altos márgenes de error detectados en la determinación de los puntos de ebullición, de acuerdo con las ideas consultadas por los autores para redactar el anterior párrafo, tienen relación directa al uso de una llama muy intensa y muy cercana al codal del tubo de Thiele

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Discusión de Resultados La determinación del punto de fusión del naftaleno se constituye en un proceso realizado de acuerdo con las instrucciones de la guía de laboratorio, elaborada por Narváez, 2013, la temperatura suministrada al sistema usado para tal fin es la apropiada, con ella se logra excitar las uniones débiles y puentes de hidrógeno existentes entre las moléculas de naftaleno, para obligar a esta sustancia a cambiar del estado sólido al estado líquido; de otra parte, y de acuerdo con Chang, 2010, la llama del mechero, logra “aumentar la energía cinética molecular para permitir la fusión de las sustancias”. Con el uso del fusiómetro, la medición resulta más precisa porque este equipo fue construido para regular la temperatura de manera automática, permitiendo el ascenso de 10 °C en cada minuto de calentamiento, tal como lo plantea Thermo Fischer Scientific, 2014. Sin embargo los puntos de ebullición tienen márgenes muy elevados, esta falencia ocurre d acuerdo con los conceptos consultados por los autores en el párrafo anterior; al calentar líquidos volátiles como los alcohóles usados en esta práctica, se debe tener especial cuidado con el proceso de calentamiento del codal correspondiente al tubo Thiele. El exceso de temperatura y el incremento de la misma con tanta rapidez, impidieron detectar con precisión los puntos de ebullición de los líquidos. De otra parte es importante señalar sobre el dato correspondiente al punto teórico de ebullición para el agua; este es reportado cuando la experiencia se realiza sobre el nivel del mar. Neiva, de acuerdo con Puerto, 2011, tiene una altitud promedio de 442 metros sobre el nivel del mar y una presión atmosférica promedio de 721 mm Hg, estas circunstancias hacen variar la medición objeto de estudio y más aún, se hace necesario medir la altitud y la presión atmosférica del tercer piso del bloque donde se encuentra ubicado el laboratorio de química donde se realizó la experiencia.

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Conclusiones El desarrollo de esta práctica le permite al grupo de autores, esbozar las siguientes conclusiones: 1. El naftaleno tiene un punto de fusión de 80 a 81,5 °C; el primer dato se corresponde con los resultados obtenidos usando un tubo capilar calentado dentro de un tubo Thiele, el segundo se deriva del uso del fusiómetro. 2. Los puntos de ebullición de los líquidos usados se muestran en la tabla No.2

Tabla No. 2. Puntos de ebullición de algunos líquidos y sus márgenes de error Temperatura Inicial °C 54 54 58 78

Sustancia Agua metanol etanol glicerina

Temperatura Final °C 68 69 72 136

Promedio °C 61 61.5 65 107

Temperatura Teórica °C 100 64 76 134

Margen de error % 39 3.91 14,48 20.15

Estos datos poseen márgenes de error muy elevados, justificados en la discusión de resultados. 3. Tal como se señala en la discusión de resultados, estos deben ajustarse a las condiciones de altitud y presión atmosférica del laboratorio de química donde se realiza la práctica para acercarlos a las condiciones geográficas del experimento.

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Referencias Baden, W. Reactivos y productos químicos. Catalogo Merck 2011- 2013. Darmstaldt: Merck KGA. García, M. A. 2013.. Cambios de estado de la materia. Documento recuperado el 15 de marzo de 2014, En: http://iespoetaclaudio.centros.educa.jcyl.es/sitio/upload/cambios_estado_1eso.pdf. Narváez, L. J. Manual de guías de laboratorio de Química General. 2013.Neiva: Editorial Universidad Surcolobiana. Olmo, M. y Nave,R. 2013. Punto de ebullición. Documento consultado el 15 de marzo de 2014, En: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/vappre.html Petrucci, R. Harwood, W. y Herring, F. 2003. Química General. Octava edición. Madrid: Prentice Hall Puerto, E. 2011. Presión atmosférica. Documento consultado el 15 de marzo de 2014, En: http://efrainpuerto.wordpress.com/2011/02/26/f1-2/ s.a. Documento consultado el 15 de marzo de 2014, En: http://copernico.escuelaing.edu.co/ceciba/dep_cnaturales/upload/file/Laboratorios/QUIM/SOLUB ILIDAD%20Y%20SOLUCIONES.pdf Thermo Fischer Scientific, 2014. Thermo Fischer Scientific, 2014. Digital Melting Point Apparatus. Documento consultado el 15 de marzo de 2014, En: http://www.geminibv.nl/labware/electrothermal-melting-point-appar/electrothermal-ia9000manual.pdf Valenzuela, J. R. 2004. Presentación de trabajos académicos, Escuela de Graduados en Educación. Universidad Virtual del Tecnológico de Monterrey. Resumen del Manual de Normas A.P.A.

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