Temperatura de ebullición

En esta experiencia practicamos una técnica muy útil y quizás la más frecuente para hallar el punto de ebullición de cualquier muestra. Para determinar la temperatura de ebullición de las sustancias se realizó la técnica del capilar, gracias a esta técnica se pudo obtener el punto de ebullición de la ciclohexanona y de una sustancia desconocida la cual a obtener el punto de ebullición se supo que era alcohol etílico. También con el punto de ebullición podemos hacernos una idea de que tan pura es la muestra con la que se está trabajando ya que si es impura el punto de ebullición se desvía del punto de ebullición teórico.

Marco teórico

ࠠõando tenemos un líquido en un recipiente cerrado, se evapora hasta que el vapor alcanza una determinada presión, que depende solamente de la temperatura. Esta presión, que es la ejercida por el vapor en equilibrio con el líquido, es laഥnsión de vaporथl líquido a esa temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la tensión de vapor de un líquido aumenta regularmente. A la temperatura en que la tensión de vapor alcanza el valor de la presión atmosférica, el líquido empieza a hervir. A esa temperatura se le llama punto de ebullición.

ࠠࠠࠠࠠCada líquido tiene un punto de ebullición diferente, esta característica es muy útil en el momento de identificar una sustancia. Pero de igual manera existe cierto grado de error en comparación con los puntos de fusión ya que el punto de ebullición depende de la presión. Esto hace que sea menos seguro y útil en el momento de aplicarlo para identificar sustancias desconocidas.

ࠠࠠࠠࠠEl punto de ebullición de una sustancia depende básicamente de la masa de sus moléculas y la atracción entre ellas (tipo de enlace). Así en una serie homóloga, los puntos de ebullición de cada compuesto aumentan regularmente con el peso molecular, ya que al aumentar el número de átomos en la molécula, aumentan la fuerzas de Van der Waals entre ellas. Esto puede comprobarse en la tabla 1.

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Tabla 1 puntos de ebullición de algunos compuestos orgánicos

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ࠠࠠࠠࠠLos líquidos polares tienden a hervir a temperaturas más altas que los no polares de igual peso molecular. Los compuestos polares que se asocian entre sí mediante puentes de hidrógeno hierven a temperaturas más altas que los que no pueden asociarse, como puede verse en la tabla siguiente:

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Tabla 2 punto de fusión de compuestos polares

OBJETIVOS:

• Aprender a determinar el punto de ebullición tanto de muestras conocidas como de muestras desconocidas por el método del capilar.

• Manejar adecuadamente los materiales utilizados en la determinación del punto de ebullición.

• Establecer y asociar cual es la importancia de determinar el punto de ebullición de una sustancia

Materiales y reactivos

• Tubos de ensayos

• Malla metálica

• Trípode

• Soporte universal

• Mechero de bunser

• Capilares

• Termómetro

• Aceite mineral

• Ciclohexanona

• beacker

Procedimiento

En esta experiencia se realizaron 2 procedimientos, el primero fue la determinación del punto de ebullición de una sustancia conocida, y el segundo fue la determinación de una sustancia desconocida.

PUNTO DE EBULLICIÓN DE SUSTANCIA CONOCIDA

Inicialmente se agregó a un tubo de ensayo aproximadamente 0.5 ml de ciclohexanona, seguidamente se tomó un capilar el cual se había cerrado previamente por un extremo y se introdujo al tubo de ensayo bocabajo. Se ató el tubo de ensayo al termómetro el cual se sujetó en el en el soporte universal. El tubo de ensayo junto con el termómetro se introdujo en un beacker el cual contenía aceite mineral, se prosiguió a calentar el beacker.

Finalmente se observó cuando empezó a burbujear intensamente la ciclohexanona se observó y anoto la temperatura en ese instante, también anotamos la temperatura cuando la ciclohexanona pudo entrar al capilar y así poder determinar una temperatura promedio y hallar el punto de ebullición.

PUNTO DE EBULLICION DE UNA SUSTANCIA CONOCIDA

En esta experiencia se realizó el mismo procedimiento anterior solo que se reemplazó la ciclohexanona por una sustancia desconocida, al determinar el punto de ebullición se sabrá cual es la sustancia.

Resultados y discusión

Al realizar la práctica se determinó el punto de ebullición de la ciclohexanona y de una muestra problema, para esto se agregó 0.5 ml de ciclohexanona al tubo de ensayo, seguidamente se le introdujo un capilar bocabajo esto con el fin que nos guiara cuando la presión estaba aumentando ya que a medida que la presión aumentaba se podían notar una burbujas salir del capilar a la sustancia, tanto el tubo de ensayo como el termómetro estaban contenidos en un beacker que a su vez contenía aceite mineral esto para que a temperatura en todo el recipiente se mantuviera constante. Cuando empezaron a salir burbujas constantemente del capilar se tomó la temperatura, dando entender así que esa era la temperatura inicial.

Al alcanzar la presión del medio se pudo observar que el líquido entro a él capilar, en ese instante se tomó la temperatura, deteniéndola como la temperatura final.

Tanto la temperatura final como la inicial estas contenidas en la tabla 3.

Tabla 4 resultados de los puntos de ebullición

Basándonos en la teoría nos dice que la ciclohexanona en condiciones normales , lo que quiere decir que está a una presión de una atmosfera, tiene un punto de ebullición de 156°C y si comparamos con los resultados obtenidos en la practica el punto de ebullición oscila entre 129 y 123 °C. Estos resultados se pueden influenciar por casos externos como la presión en donde se maneja el experimento.

En la sustancia problema el punto de ebullición oscila entre 75 y 80 °C, la diferencia entre la temperatura inicial y final no debe ser mayor a 5, si esto sucede se entiende que la muestra tiene cierto grado de impureza. Si comparamos las temperaturas y sacamos un promedio de estas nos va a dar una temperatura igual a 77.5 °C si nos guiamos en la tabla uno se aproxima mucho a la temperatura de ebullición de etanol.

Conclusión

Se puede concluir que el punto de ebullición al ser único para cada sustancia, caracteriza a las mismas, lo cual es de mucha utilidad en el momento de identificar sustancias desconocidas.

También se puede decir que el punto de ebullición está influenciado por los factores fisicoquímicos, si la presión aumenta o disminuye, se va a ver afectado el punto de ebullición.

También es importante ya que mediante este podemos determinar si la muestra es pura o no debida a la variación de la temperatura inicial con la final.

Preguntas adicionales

• 1. consulte sobre los principios fisicoquímicos de la ebullición y el punto de ebullición corregido.

La ebullición ocurre cuando un líquido pasa a vapor en grandes cantidades por eso se nota el burbujeo. El proceso de evaporación va a ser el mismo en todas las sustancias, siempre y cuando las propiedades fisicoquímicas estén dadas para que ocurra. Cuando hablamos de propiedades fisicoquímicas hablamos de presión y temperatura. El aire puede contener una cantidad de vapor de agua dependiendo la presión y la temperatura del mismo.

De allí que las masas de agua se evaporan sin necesidad de ebullición, para lograr un equilibrio entre el agua líquida y el vapor que pueda contener el aire. En la ebullición esa masa de agua líquida tiene todas las condiciones de presión y temperatura para pasar totalmente a vapor. Por eso se da violentamente ese paso, la moléculas se separan unas de otras como en el estado vapor, tienen más energía cinética que el líquido. Se puede dar por aumento de temperatura o disminución de la presión. A 1 atm de presión el agua hierve a 100ºC todas las sustancias tienen temperaturas de ebullición dependientes de la presión. Si le estás proporcionando calor al agua para que ebulla, se calentará hasta alcanzar su temperatura de ebullición (calor sensible). Luego todo el calor suministrado será utilizado para impulsarse a salir y la temperatura no se incrementa más, se mantiene constante (calor latente).

Cuando no se dan las condiciones necesarias para que una muestra ebulla o que ebulla a una temperatura muy diferente a la que normalmente se debe corregir el punto de ebullición, el punto de ebullición se estandariza a una atmosfera de presión, si esta cambia el punto de ebullición varia también, cuando esto ocurre se deben corregir los puntos de ebullición.

• 2. ¿Cuál es el punto de ebullición a 200 mm Hg del agua según la figura 1? Explique

El punto de ebullición seria aproximadamente 65° C, esto se debe a lo que se mencionó anterior mente la presión atmosférica y la temperatura influyen en la variación del punto de ebullición. En este caso vemos que disminuye la presión y a su vez disminuye la temperatura de ebullición.

• 3.  ¿Se pueden comparar directamente los puntos de ebullición medidos en barranquilla con los puntos de ebullición normales reportados en la literatura?

Si, si se pueden comparar; de hecho en los resultados de la ciclohexanona nos dios variado comparándolos con los puntos de ebullición de textos. Esto debido a la presión atmosférica de barranquilla en comparación a la presión del lugar donde se estipule para rotular el punto de ebullición de las muestras.

Bibliografía

Chang, R. 2007, Química, novena edición. Mc Graw Hill pag, 1021, 483.

www.quimicaorganica.gov/puntoebullicion

Autor:

Aragón J.

Morales K.

Pérez Y.