Cuales son las Propiedades del estado líquido

[pic 1]

IIC-2018

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA

FACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA DE QUIMICA

Rúbrica de evaluación de reporte**

**Se recuerda al estudiante que a todo reporte que se encuentre en condición de plagio o que constituya una copia total o parcial del reporte de otro, se le asignará una nota de CERO.

LABORATORIO DE QUÍMICA

GENERAL II

QU-0103

II SEMESTRE 2018

INFORME DE LABORATORIO

ESTUDIANTE: Byron Gutiérrez Fernández

CARNÉ: B83667

ASISTENTE: Alberto Chaves

GRUPO: 8

Propiedades del estado líquido

INTRODUCCIÓN (15 %):

En el experimento se trabajó con diferentes líquidos y a éstos se le hicieron diferentes pruebas a cada uno. Los líquidos utilizados fueron agua, glicerina, acetato de etilo, etanol y aceite vegetal. El agua, cuya fórmula molecular es H2O, es el disolvente universal, que además tiene una masa molar de 18 g/mol, un punto de fusión de 0 grados Celsius y un punto de ebullición de 100 grados Celsius, su densidad es de 1 g/cm3 (Sanz, 2015). Por su parte, la glicerina, cuya fórmula molecular es C3H8O3, es muy soluble en agua, tiene una masa molecular de 92,01 g/mol, un punto de fusión de 18oC y un punto de ebullición de 290oC y su densidad es de 1,26 g/cm3. También, el acetato de etilo, cuya fórmula molecular es C4H3O2, es un líquido poco soluble en agua, tiene una masa molecular de 88,11 g/mol, un punto de fusión de -84oC y un punto de ebullición de 77oC y su densidad es de 900 kg/m3 (Sanz, 2015). Además, el etanol, cuya fórmula molecular es C2H6O, es un líquido muy soluble en agua, tiene una masa molecular de 46,07 g/mol, un punto de fusión de -114oC y un punto de ebullición de 78,4oC y su densidad es de 7,89 kg/m3. Por último, el aceite vegetal, cuya fórmula molecular es C18H34O2, es insoluble en agua, tiene una masa molecular de 282 g/mol, un punto de fusión de 15oC y un punto de ebullición de 360oC y su densidad es de 0,895 g/cm3.

Se trabajará con diferentes propiedades del estado líquido como la presión de vapor, punto de ebullición y viscosidad en diferentes condiciones.

Primero se busca descubrir la relación entre presión y punto de ebullición, se hizo para ver la manera en que se comporta el agua en relación con su presión de vapor y punto de ebullición y como este varía a diferentes temperaturas. La presión de vapor es la presión que ejercen las moléculas de un líquido que escaparon a la fase gaseosa sobre la superficie del mismo líquido. Para que esto ocurra tiene que haber energía cinética que es lo que provoca que las moléculas rompan las fuerzas intermoleculares. Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas de atracción que existen entre las moléculas y permiten que los átomos permanezcan unidos. Éstas influyen en las propiedades del estado líquido, tales como la viscosidad, el punto de ebullición y la presión de vapor. El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión externa. Por lo que si hay una presión externa constante, el líquido que tenga más presión de vapor es el que va a tener el punto de ebullición más bajo y así si la presión externa aumenta el punto de ebullición también aumentará. (Brown, 2004)

En la segunda parte se trabajará con la viscosidad. Esta procedimiento se realizará para observar cómo esta propiedad varía con la temperatura y también con el tipo de sustancia con la que se esté trabajando. La viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir. Cuando aumentan las fuerzas intermoleculares, aumenta la viscosidad por el contrario con la temperatura, que al aumentar esta, la viscosidad disminuye, ya que la energía cinética promedio aumenta, ya que permite que las fuerzas intermoleculares se rompan más fáciles.
(Chang y Goldsby, 2013).

Y en la tercera parte se verá la relación entre presión de vapor, fuerzas intermoleculares y temperatura. Esto se hace con el objetivo de poder observar la presión ejercida por las diferentes sustancias que se trabajaron en este caso acetato de etilo y etanol, en el manómetro, es decir, cuanto varía la altura del agua; también observar la variación de presión de vapor a diferentes temperaturas y así comprobar la regla de que la presión de vapor aumentará al aumentar la temperatura. (Brown, 2014).

Este experimento nos ayuda a entender problemas desde el día a día hasta situaciones químicas más complejas, como entender por qué el aceite no se disuelve en agua o por qué el etanol si lo hace. También nos aclara el término viscosidad, que es la resistencia de las moléculas a separarse unas de otras. También nos ayuda a comprender la relación que tienen los factores como la presión atmosférica y la temperatura en un líquido. (Kurzweil y Scheipers, 2012)

SECCIÓN EXPERIMENTAL (5 %):

1. Parte

Lo primero que se hizo en la práctica fue asegurarse de que el tapón conectado con un tubo de vidrio a una manguera con prensa tapara bien el Erlenmeyer de 250 mL y luego asegurarse de que el Erlenmeyer cabía bien en el anillo de soporte. A ese Erlenmeyer se le agregó 125 mL de agua, se destapó la manguera y se tapó el Erlenmeyer. Se puso a calentar con el mechero, sin llegar a una ebullición violenta.

Al bullir se apagó el mechero, se tapó la manguera y se invirtió el Erlenmeyer, se midió el tiempo en el cuál el agua seguía en ebullición. Mientras tanto, se tomó agua con hielo y cuando la ebullición se detuvo, se tomó un paño y se sumergió en el agua con hielo y se puso sobre el Erlenmeyer.

1. Parte

Posteriormente, se calentó agua para usarlo como baño maría. Mientras tanto, se rotularon 12 tubos de ensayo, 4 con “agua”, 4 con “glicerina” y 4 con “aceite vegetal”. Se utilizó agua en vez de miel. Además se hizo una marca a 1 cm de la boca del tubo. Se agregaron 3 gotas de cada sustancia en su respectivo tubo, tratando de evitar que tocara las paredes.

Cuando el agua estuviera caliente, se sumergieron 2 tubos de ensayo de cada sustancia por unos minutos. Y los otros 2 tubos de ensayo de cada sustancia se sumergieron en el agua con hielo utilizada para la parte 1. Se midió la temperatura de cada agua. Después de unos minutos, se tomaron los tubos de ensayo y se les dio vuelta en un beaker y se midió el tiempo que le tomó al líquido llegar hasta la marca previamente hecha. Luego se promediaron los tiempos.

1. Parte

Esta sección se dividió en parejas, yo y mi pareja hicimos el experimento con etanol y la otra pareja con acetato de etilo. Se rotuló un Erlenmeyer con el respectivo líquido. Se tapó el Erlenmeyer con el tapón conectado al manómetro y se hizo una marca hasta donde llegaba el tapón. Se añadió agua al manómetro y se abrió la prensa de la manguera. Luego se añadió 10mL del líquido asignado y se tapó fuertemente el Erlenmeyer.

Se puso el Erlenmeyer en el baño maría y se dejó por unos minutos. Se midió la temperatura. Luego se cerró la prensa de la manguera y se hizo una marca en el brazo del manómetro, cada vez que hubiera una diferencia medible a la vez que se medía la temperatura. Finalmente se intercambiaron los datos con la otra pareja.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN (60%):

En la primera parte el agua llegó al estado de ebullición y posteriormente se volcó el Erlenmeyer, la ebullición continuó por 9,04 minutos, es decir, 544 segundos; al terminar la ebullición se pone el paño con agua fría sobre el Erlenmeyer y se notó que el agua comenzó a bullir de nuevo. Esto se puede explicar ya que el incremento de la temperatura hace que la presión de vapor aumente, porque el incremento de la temperatura hace que haya más energía cinética por lo que es más fácil que las partículas pasen a estado gaseoso, por lo tanto el agua va a llegar a su punto de ebullición cuando la presión externa iguale a la del agua, que esto ocurre a los 100 oC, pero al bajar la temperatura del contenedor, la presión de vapor va a disminuirse también, porque los gases se condensan y por esto el punto de ebullición va a ser más bajo y de esta manera el agua va a bullir de nuevo, ya que su punto de ebullición cambia (Brown, 2004).

En la segunda parte se obtuvieron los siguientes resultados:

Cuadro I. Resultados del experimento de viscosidad con agua fría

Cuadro II. Resultados del experimento de viscosidad con agua caliente

Como se puede ver en los resultados, los líquidos que tardaron más en bajar fueron los que estuvieron en agua fría, esto sucede ya que las fuerzas intermoleculares aumentan a temperaturas más bajas por lo que la viscosidad será mayor (Petrucci et al., 2011). Se puede observar que en todas las veces el aceite vegetal fue el que más tardó más en bajar y en cuanto a la glicerina y el agua, cuando estuvieron en agua fría hubo mucha diferencia, pero al estar en agua caliente la diferencia fue muy poca.

Por lo tanto, se puede concluir que el aceite vegetal es la sustancia más viscosa es el aceite vegetal y la glicerina es muy viscosa a bajas temperaturas, pero no tanto a altas temperaturas, en cuanto al agua, su viscosidad a altas temperaturas y a bajas temperaturas es muy similar. Se tienen que tomar en cuenta las posibles fuentes de error tales como que un tubo de ensayo estuviera más inclinado que otro, que no se midiera el tiempo con exactitud y precisión o que una gota haya tocado antes las paredes por lo que fluiría con más facilidad (Patiño, 2000).

Figura 1. Relación entre la presión de vapor con la temperatura para el acetato de etilo y el etanol

[pic 3]

En la figura 1 se pueden observar los resultados de la tercera parte de la práctica donde se puede ver la relación que hay entre la temperatura y la altura en las sustancias ya que cuando aumenta la temperatura significativamente, aumenta la altura. La presión de vapor del líquido se verá reflejado en los brazos del manómetro, por lo que al aumentar la presión de vapor, crece la altura en los brazos del manómetro como se observa al aumentar la temperatura, aumenta la presión de vapor, ya que se liberan más partículas a estado gaseoso (Brown, 2004).

A partir de la figura 1, se puede observar que el acetato de etilo es el más volátil, ya que los líquidos más volátiles son los que tienen fuerzas intermoleculares más débiles y tienen una mayor presión, que se logró descubrir ya que en este tiene una diferencia de altura mayor (Brown, 2004).

Se deben considerar las diferentes fuentes de error como que no se incrementara la temperatura suficiente o que el tapón tuviera algún tipo de fuga (Patiño, 2000).

CONCLUSIONES (10 %):

En conclusión, los resultados de la práctica nos permitieron comprobar la relación entre el punto de ebullición y la presión externa, ya que al disminuir la temperatura externa la ebullición de agua continúa a pesar de que ésta se había detenido previamente ya que la temperatura externa igualó la presión de vapor (Chang y Goldsby, 2002)

En cuanto a la viscosidad, esta depende de la temperatura, entre mayor sea la temperatura, menor será la viscosidad, esto lo podemos observar con la diferencia de tiempo que necesitó la misma sustancia para recorrer el mismo espacio a diferente temperatura, 3oC y 70oC. Además entre más fuertes sean las fuerzas intermoleculares, mayor será la viscosidad de la sustancia, esto lo podemos observar en la diferencia de tiempo que necesitó el agua y la glicerina a una misma temperatura, ya que la glicerina presenta fuerzas intermoleculares mayores. También la geometría y masa de la molécula influyen en la viscosidad de una sustancia, ya que entre más ramificaciones tenga la molécula y mayor masa molar, más viscosa será, por ejemplo la diferencia entre glicerina y aceite vegetal (Bartz, 1994).

Finalmente, con respecto a la presión del vapor, se logra observar las propiedades del gas; por ejemplo, al querer ocupar el volumen total del recipiente, empuja el líquido dentro del manómetro, de esta manera podemos medir la presión que está ejerciendo ese gas. Además es un fenómeno relacionado con la energía cinética que varía con el aumento de la temperatura y éstos son directamente proporcionales, ya que al aumentar la temperatura de un líquido, este se convierte en gas y crea la diferencia de altura reflejada en el manómetro. El acetato de etilo tiene fuerzas intermoleculares dipolo-dipolo, tiene un punto de ebullición bajo, en comparación con el agua, por lo que también tiene una presión baja, ya que el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual o similar a la presión externa (Chang y Goldsby, 2002).

BIBLIOGRAFÍA (10 %):

Bartz, J. “Viskosität und Fließverhalten: Glossary”, Bd. 7; Die Deutsche Bibliothek – CIP – Einheitsaufnahme: Alemania, 1994.

Brown, T. “Química, la ciencia central”, 9th ed; Pearson: México, 2004.

Chang, R y Goldsby, K. Química. Editorial: McGrawHill Education. México, 2013.

Kurzweil, P. y Schneipers, P. “Chemie: Grundlagen, Aufnauwissen, Anwendungen und Experimente”, 9. Erweitere Auflage; Vieweg + Teubner Verlag: Alemania, 2012. P. 106.

Patiño, A. “Introducción a la ingeniería química: balances de masa y energía”. Tomo 1; Universidad Iberoamericana: Madrid, 2000.

Petrucci, R, et al. “Química General, Principios y Aplicaciones Modernas”, 10ma ed; Pearson Education: Madrid, 2011.

Sanz, J. “Química”. Vision Libros: España, 2015.