DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN

PRACTICA No. 4

DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN

Objetivos:

Al finalizar la práctica el alumno:

1. Reconocerá la importancia de la medición de las propiedades físicas de los compuestos orgánicos.

2. Conocerá y aplicará los fundamentos y procedimientos para la toma del punto de ebullición de un compuesto orgánico.

3. Comprenderá la relación que existe entre el punto de ebullición y la estructura molecular de los compuestos.

4. Corregirá las temperaturas de ebullición de acuerdo con las variaciones de la presión atmosférica.

Marco Teórico:

El punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado líquido a estado gaseoso, es decir hierve. 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 líquido1. 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. 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).

Cada líquido tiene un punto de ebullición característico, que se puede utilizar para su identificación. No obstante, debido a su marcada dependencia con la presión y a los errores a que pueden conducir las impurezas, es menos seguro y útil en caracterizaciones y como de pureza que el punto de fusión en los sólidos.

El punto de ebullición de los compuestos orgánicos se ve afectado por 3 factores estructurales: peso molecular, grado de ramificación de la molécula y la naturaleza de los grupos funcionales.

El punto de ebullición de una sustancia depende directamente de la masa de sus moléculas y de la intensidad de las fuerzas atractivas entre ellas. 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 siguiente:

Nombre del compuesto Fórmula p.e. (ºC)

Metanol CH3OH 65

Etanol CH3CH2OH 78

n- Propanol CH3 CH2 CH2OH 97

n- Butanol CH3 CH2 CH2 CH2OH 118

Se debe determinar si la sustancia es covalente polar, covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces (dipolo permanente – dipolo inducido o puentes de hidrógeno ) 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:

Nombre del compuesto Fórmula p.e. (ºC)

n-propanol CH3-CH2-CH2-OH 97

Acetona CH3-CO-CH3 56

Propano CH3-CH2-CH3 -42

Efecto de la presión sobre el punto de ebullición:

En el caso de los líquidos, la temperatura de ebullición se ve afectada por los cambios en la presión atmosférica debidos a las variaciones en la altura. A medida que un sitio se encuentra más elevado sobre el nivel del mar, la temperatura de ebullición se hace menor . A una altura de 1500 m o 0.84 atm (Medellín, por ejemplo), el agua ebulle a 95 °C mientras que al nivel del mar el agua hierve a 100 °C.

Cuando se determina el punto de ebullición deberá anotarse la presión atmosférica que hay en ese momento. Cuando la presión está cerca de 760 mm de Hg, la corrección causada por una diferencia de presión de 10 mm de Hg puede encontrarse dividiendo el punto de evolución absoluto entre 850, para líquidos no asociados (hidrocarburos, halogenuros de alquilo, éteres, esteres), y entre 1020 para líquidos asociados (alcoholes, ácidos, etc.) La siguiente tabla ejemplifica la magnitud de tales correcciones barométricas para presiones que no difieran en más de unos 30 mm de Hg

Punto de ebullición en ºC Punto de ebullición absoluto Corrección en ºC para 10 mm de Hg de

diferencia en la presión

Líquidos no asociados

Líquidos asociados

50

100

150

200

300

400

500 323

373

423

473

573

673

773 0.38

0.44

0.50

0.56

0.68

0.79

0.91 0.32

0.37

0.42

0.46

0.56

0.66

0.76

Ejemplo de cómo usar la tabla de correcciones en forma experimental:

La temperatura normal de ebullición del agua es de 100 °C. ¿Cuál será el punto de ebullición del agua en Medellín (p = 640 torr) y Bogotá (p = 560 torr)?

Para Medellín: p = 760 torr – 640 torr = 120 torr = 120 mm Hg

Fc = 120 mm Hg x 0.370 °C/10 mm Hg = 4.4 °C

Te = 100 °C – 4.4 °C = 95.6 °C

Es evidente que en el trabajo ordinario, las desviaciones de 760

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