Mechero De Bunsen

Universidad de Costa Rica

Escuela de Química

QU-0107 Laboratorio de Química General y Cualitativa

Experimento 3.

CAMBIOS DE ESTADO

Introducción

Los principales estados de la materia corresponden a: sólido, líquido y gas; en los cuales las propiedades físicas de las sustancias cambian, mas no su composición química, y la transición entre uno y otro depende principalmente de la interacción entre sus moléculas (fuerzas intermoleculares) (Petrucci et al, 2003).gfvb

Las fuerzas intermoleculares se pueden clasificar en ion/dipolo, dipolo/dipolo, y de dispersión; la primera corresponde a la interacción entre una carga total (el ion) y una carga parcial (dipolo), la segunda corresponde a dos moléculas con cargas parciales inducidas por la electronegatividad de los átomos que la componen, y la tercera corresponde a moléculas no polares que presentan efectos de polarizabilidad, que corresponde a la facilidad con que puede inducirse un momento dipolar. Estas determinan el comportamiento de los sólidos, líquidos o gases (Petrucci et al, 2003).

Figura 1. Acomodo de las partículas en cada uno de los tres estados de la materia.

Tomado de: http://lothyta.files.wordpress.com/2008/05/t791089a.gif

A su vez, la energía asociada a cada estado de la materia es distinta, debido al acomodo de sus partículas, en el sólidos las partículas están compactadas y es por esto que tiene forma específica, en el líquido están un poco más distantes y adopta (el líquido) la forma del recipiente que lo contiene, y en el gas, las distancias entre las partículas son muy grandes; a mayor entropía en la sustancia, mas energía asociada tiene (Brown et al, 1998).

Para pasar de un estado a otro es necesario suministrar energía, la cual será proporcional a las fuerzas intermoleculares presentes en el estado de agregación, y se le conocen como entalpia de fusión, vaporización, entre otros; según la transición que se esté llevando a cabo. Cada cambio de estado tiene un nombre en específico (Petrucci et al, 2003).

Figura 2. Transición de un estado de la materia a otro.

Tomado de: Manual de química general y cualitativa QU 0107.

Los diagramas de fases corresponden a una representación grafica de las condiciones de temperatura y presión a las que existen los sólidos, líquidos y gases como fases únicas de los estados de la materia, o como dos o más fases en equilibrio (Petrucci et al, 2003).

El objetivo principal de esta experimentación fue estudiar los cambios de estado que ocurren en la materia, y las propiedades físicas y químicas asociadas a cada uno de ellos.

Sección experimental

Se realizó el experimento 3 tomado de Chaverri, G. M. Química General Manual de Laboratorio. UCR: San José, 1983.

I Parte

Se colocó en una capsula de porcelana una mínima cantidad de cristales de yodo, se cubrió con un papel para filtrar agujereado y luego con un embudo invertido; esta se calentó suavemente con el mechero, y se anotaron las observaciones.

II Parte

Se colocó en el balón aproximadamente 100g de hielo machado con 15ml de agua líquida.Se introdujo el termómetro en el balón, hasta que el bulbo tocara la mezcla de agua con hielo.El balón se colocó en un baño frío, el cual se realizó colocando capas de hielo alternadas con capas de sal gruesa, hasta cubrirlo a la altura de la mezcla.Se registró la temperatura más baja que alcanzó la mezcla.Se montó el equipo de destilación (ver figura 5 , Anexos), cambiando el baño frio por un baño de aceite, y se empezó a calentar lentamente, se registro la temperatura cada 2 minutos hasta alcanzar la evaporación; cuando inició el burbujeo se trasladó el bulbo del termómetro hasta la boca del condensador.Se graficó Tiempo vrs Temperatura.

Resultados

Observaciones:

Parte I

 se observó vapor color morado, a los pocos minutos de iniciar el calentamiento; asi como “pelitos” sobre la parte interna del embudo, también color morado, luego de la observación de vapor.

Parte II

 En el minuto 13 el bloque de hielo al que estaba adherido el termómetro se desprendió de este.

 Entre el minuto 5 y 10 se estuvo moviendo el termómetro.

 En el minuto 42 se colocó el bulbo del termómetro a la altura del condensador, antes estaba en el líquido.

Discusión

Con los cristales de yodo ocurren dos procesos simultáneos, primero la sublimación y luego la deposición sobre las paredes del embudo de cristales de yodo nuevamente, ocurriendo así un equilibrio dinámico, ya que se encuentran dos fases a la misma velocidad (Petrucci et al, 2003).

Este fenómeno requiere de energía para generar la transición de solido a gas, debido a que el gas es un estado más entrópico, y se requiere de energía para distanciar las moléculas que están tan unidas en el sólido (Brown et al, 1998).

El yodo pasa del estado sólido al estado gaseoso, porque se requiere de mayor cantidad de energía que la aportada por un mechero para que ocurra la fusión, además el diagrama de fases (figura 3) indica que que ocurra una transición del estado sólido al gaseoso, pasando por el estado líquido es necesario grandes aumentos de presión (Petrucci et al, 2003).

Figura 3. Pseudo curva de calentamiento del agua.

Con respecto a la pseudo curva de vapor de agua, se le llama de esta forma por que se está graficando Tiempo vrs Temperatura, y para la curva de calentamiento del agua se grafica Temperatura vrs Energía (figura 6, Anexos).

Cuadro I. Tabla de datos de la pseudo curva de calentamiento del agua.

Tiempo (minutos)

Temperatura (°C)

0

-8

1

0

2

0

4

1

5

2

...