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Universidad Privada Boliviana

Informe de laboratorio de química LABORATORIO No 1

Determinación del Punto de Ebullición

Nombres de los participantes: Pablo Herrera Rivera Israel Herrera Rivera

Materia: Química 1 Semestre: Primero Fecha en que se efectuó el experimento: 27/10/2014 Fecha de entrega del informe: 30/10/2014

Calificación..................

I. INTRODUCCIÓN a) Fundamento teórico La presión de vapor es la presión de la fase vapor de un líquido sobre la fase líquida, para una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en dinámico. El valor de la temperatura es independiente de las cantidades de líquido y vapor existentes mientras existan ambas. Cuando existe equilibrio las fases se nombran como líquido saturado y vapor saturado. Esta propiedad tiene una relación inversamente proporcional con las fuerzas de atracción intermoleculares porque cuanto mayor sea el módulo de las mismas, mayor deberá ser la cantidad de energía entregada para vencerlas y producir el cambio de estado. El equilibrio dinámico se alcanzará más rápidamente cuanto mayor sea la superficie de contacto entre el líquido y el vapor. La medición experimental de la presión de vapor es un procedimiento simple para presiones similares que estén entre 1 y 200 kPa. Resultados más exactos son obtenidos cerca del punto de ebullición de cada sustancia en particular y con índice de error más significativo en mediciones menores a 1 kPa La presión de vapor de los líquidos a presión atmosférica se incrementa con respecto al decrecimiento en la temperatura de ebullición. Este fenómeno se muestra en la figura1 que indica el comportamiento de la presión de vapor versus la temperatura de varios líquidos.

Figura 1.

La definición de punto de ebullición es la temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se encuentra. La temperatura de una sustancia 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.

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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. Para ello se debe determinar si la sustancia es covalente polar, covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces. El punto de ebullición no puede elevarse en forma indefinida. A medida que se aumenta la presión, la densidad de la fase gaseosa aumenta hasta que se vuelve indistinguible de la fase líquida con la que está en equilibrio; ésta es la temperatura crítica. Por encima de esta temperatura critica no existe una fase líquida clara.

b) Objetivos del experimento. Determinar el punto de ebullición de un líquido puro por el método general. Detectar el punto de ebullición de un líquido puro por el método de Siwoloboff. Comparar los datos encontrados en forma práctica entre los métodos y los datos de la literatura.

II. REALIZACIÓN DEL EXPERIMENTO En ésta sección se citan los detalles del procedimiento experimental tal como fue ejecutado. Método General Este método consiste en destilar una sustancia cuyo punto de ebullición se desea determinar de forma tal que el bulbo del termómetro este en contacto con los vapores de la ebullición y con el líquido que por condensación se formara sobre el bulbo. Se realiza el armado del aparato como se indica en la figura2. Luego de realizar el armado, en el balón con capacidad de 100ml se colocan 50 ml del líquido cuyo punto de ebullición se desea determinar y se agregan unos trocitos de piedra pómez o cerámica porosa para regular la ebullición. Este se calienta a baño maría. Cuando la temperatura permanece constante y el líquido se destila, se hace la lectura en el termómetro. La temperatura medida corresponde al punto de ebullición a la presión atmosférica. Se mide la presión atmosférica en el balón y se anota su valor. Conviene siempre dejar que la destilación continúe unos minutos más observando el termómetro para ver si la temperatura permanece constante. Para líquidos cuyos puntos de ebullición sean inferiores a 100°C, se calienta el balón a baño maría. Para puntos de ebullición superiores a 100 °C, se seleccionan otros baños cuya temperatura de ebullición sea como mínimo 20°C mayor a la de la sustancia de ensayo.

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Figura2. Metodo de Siwoloboff Este método tiene la ventaja que requiere muy poca cantidad de muestra. Consiste en colocar en un tubo de ensayo un pequeña cantidad de líquido a ensayar, se introducen en el líquido un tubo capilar cerrado a la lama en un extremo el cual ira hacia arriba. El capilar sirve de manómetro indicador del instante en que se igualan la presión de vapor del líquido y la presión atmosférica. Se prepare un tubo capilar de 2 a 3 cm de longitud y se cierra a la llama uno de los extremos. En el tubo de ensayo se colocan aproximadamente 5 ml de etanol más el capilar con el extremo cerrado hacia arriba. Luego se coloca el termómetro dentro del tubo de ensayo. Este dispositivo preparado se introduce en un baño maría, el equipo debe armarse como indica el esquema de la figura 3. Cuando se calienta en baño maría al comienzo del extremo abierto del capilar se desprenden algunas burbujas cuyo número va aumentando hasta que llega el momento en que se forma una serie continua de burbujas llamada rosario de burbujas. Luego al observar este rosario de burbujas se deja de calentar y se lee la temperatura que indica el termómetro y esta corresponde al punto de ebullición del líquido a la presión atmosférica. La acción del tubo capilar es la siguiente. El capilar al ser colocado con el extremo hacia arriba queda el aire retenido por dentro. Además en la interface aire líquido la superficie d este último emite vapores, por lo tanto en el capilar hay aire y vapor de líquido. Al calentar el sistema el aire se dilata y la presión de vapor del líquido aumenta. Como se tiende a restableces el equilibrio entre las presiones al interior del tubo capilar y la atmosférica, salen burbujas del capilar. Se continúa calentando, por lo tanto aumentaran aún más las presiones del aire y del vapor del líquido por lo que también aumenta la velocidad de salida de las burbujas hasta que se forma un rosario continuo de burbujas. En ese momento la presión atmosférica y la presión de vapor del líquido se han igualado, por consiguiente la temperatura que indica el termómetro sumergido en el líquido en ensayo corresponde al punto de ebullición de ese líquido.

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Figura 3.

III. CÁLCULOS Y RESULTADOS

Tabla 1. Puntos de ebullición obtenidos de etanol por ambos métodos, literatura y ecuación. Método de Método Datos Literatura Mediante Ecuación Siwoloboff General Sydney-Young (Presión = 0.73atm0 Punto de 71°C 70°C 78.3°C 69.79 °C Ebullición (Presión=760mmHg) Presión atmosférica Cochabamba = 0.73 atm 0.73 atm = 554.8 mmHg Datos literatura: Punto de ebullición del etanol a 760 mmHg o 1 atm es 78.38 = Presión dada a la cual se quiere medir el punto de ebullición (comúnmente la presión atmosférica). = Punto de ebullición del líquido a la presión dada = Constante de Sidney-Young, en este caso el etanol es polar por lo tanto corresponde a una constante de 0.00012. Ecuacion Sidney-Young

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Remplazando Datos:

IV. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES El punto de ebullición del etanol obtenido por el método general es de 70 °C y el punto de ebullición obtenido por el método de Siwoloboff es de 72 °C, se puede apreciar una diferencia de dos grados centígrados. Esta diferencia puede ser causada porque en el método de Siwoloboff existe cierta restricción a la presión atmosférica. En la literatura está escrito que el punto de ebullición del etanol es de 78.37 °C pero este dato esta evaluado a una presión de 1 atmosfera por lo tanto pudimos encontrara una ecuación de Sidney- Young que nos ayuda a calcular el punto de ebullición a una presión distinta de 1 atmosfera que en este caso es de 0.73 atmosferas en Cochabamba. El punto de ebullición obtenido mediante la ecuación de Sydney-Young es de 69.79 °C. En un termómetro de mercurio no se puede apreciar decimales con exactitud por lo tanto este valor de 69.79°C se lo leería como 70 °C. Entonces, se puede observar que el Punto de ebullición obtenido mediante la ecuación de Sydney-Young y mediante el método general coinciden. Según la información encontrada esta expresa que a mayor altura menor punto de ebullición es decir que a menor presión menor punto de ebullición. Si comparamos esta información con los datos obtenidos sabemos que a nivel del mar la temperatura de ebullición será mayor que en Cochabamba que está situado a 2574 m sobre el nivel del mar. Por lo tanto tiene sentido que la temperatura de ebullición sea menor a 78.3°C y esto lo podemos corroborar con el ecuación de Sydney- Young.

V. BIBLIOGRAFÍA http://es.wikipedia.org/wiki/Elevaci%C3%B3n_del_punto_de_ebullici%C3%B3n http://www.meteoprog.es/es/weather/Cochabamba/ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/vappre.html http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujodegases/presiondevapor/presiondevapor.html http://ciencia/PUNTO-DE-EBULLICION/765884.html

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