Determinación de constantes físicas

   Determinación de constantes físicas

Informe de laboratorio no. 1

Determinación de constantes físicas de líquidos y sólidos

Mariana Camila Duran Piñeros1*, Luis Carlos Bravo Escobar1**

1Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ciencias, Departamento de Farmacia, Cra 45 N.º 26-85, Bogotá-Colombia

* Correo electrónico: mduranpi@unal.edu.co  Id:1004922362

**  Correo electrónico: lbravoe@unal.edu.co  Id: 1085950119

Recibido para evaluación: 10 de noviembre de 2021

RESUMEN

Palabras Clave: Punto de fusión, punto de ebullición, refractómetro, picnómetro

Para la determinación de constantes físicas tanto de líquidos cómo de solidos se han hecho una serie de procesos sencillos, los cuales en el laboratorio de química son rutinarios. Como primera instancia se ha determinado el punto de fusión de un sólido desconocido teniendo en cuenta el rango de temperatura que se registraba en el termómetro, el primer proceso se realizó en el montaje experimental utilizando un tubo Thiele en donde junto al termómetro se colocaba un capilar con la muestra problema. También se utilizó un fusiómetro en donde se pretendía determinar el punto de fusión mixto de las muestras dadas, en el cual se colocaban 3 capilares en donde uno contenía la sustancia desconocida, otro con la sustancia conocida y por ultimo uno con la mezcla de las dos, hay que tener en cuenta que la sustancia conocida fue escogida por el resultado del rango de temperatura que nos dio como resultado en el primer montaje experimental. Después de determinar los puntos de fusión se procedió a determinar las constantes físicas de un líquido, aquí se hizo como primera instancia la determinación del punto de ebullición, el cual se determinó en un montaje donde se adhería dentro del tubo Thiele, previamente lleno de aceite mineral, un tubo Durham y dentro de este un capilar vacío, y junto al tubo adherido el termómetro. La determinación de esta constante se la tomaba en cuenta cuando el rosario de burbujas dejaba de ser constante y la última gota de estas empezaba a subir por el capilar. También se ha determinado la densidad con un picnómetro, dichos método está descrito más adelante, y por último el índice de refracción el cual se hizo con un refractómetro en donde se dispuso la muestra problema en el prisma de refracción. Este método también será descrito más adelante. Hay que tener en cuenta que las variaciones de los resultados se dan por errores experimentales tales como calibración de los instrumentos de medición, impurezas en la muestra tales como el aire y en el caso del punto de fusión mixto el no mezclar bien las muestras.

Como resultado de dichos experimentos se ha determinado los puntos de fusión aproximados del ácido sórbico y del ácido benzoico. Como se nombró anteriormente la determinación de los puntos de fusión vino ligada a un proceso del otro. No olvidemos tener en cuenta que las variaciones se derivan de los errores de medición y los aspectos influyentes que se nombró al final del anterior párrafo. Los resultados de las propiedades físicas de los líquidos desconocidos se han tenido en cuenta en condiciones de temperatura normales, pero con una presión atmosférica muy por debajo de la normal (760 mmHg) entonces hay que tener en cuenta que la influencia de la baja presión atmosférica afecta la temperatura de ebullición y así como afecta dicha propiedad también afecta la densidad de las muestras analizadas. Con los resultados aproximados y corregidos del punto de ebullición se ha concluido que las muestras correspondían a tolueno y propanol. Por ultimo con el índice de refracción se ha observado que la muestra 3 es muy semejante a la del tolueno y así mismo para la muestra 4 con el propanol.

INTRODUCCIÓN

El punto de fusión es la temperatura en la cual un compuesto en estado sólido cristalino se transforma en líquido bajo presión atmosférica. Hay que tener en cuenta que para las sustancias puras el cambio de estado sólido a líquido ocurre en un rango pequeño de la variación de la temperatura. Cuando una sustancia pasa de estado sólido a líquido implica que existe un desorden del sistema, es muy característico que en los sólidos cada partícula se encuentre ubicada en el cristal de tal forma de tener un mínimo de energía potencial o sea es más estable con respecto a las partículas vecinas, pero esto no quiere decir que dichas partículas están inmóviles, puesto que a bajas temperaturas existe una pequeña vibración  y en el momento en que se le agregue calor al sistema  la amplitud vibratoria de las partículas dentro del cristal comiencen a deformarse, hasta que en un punto las partículas adquieran suficiente energía para lograr movilidad. Entonces, toda entrega de calor que se suministre al sistema será consumida por las partículas restantes que requieran energía para superar las fuerzas que las mantienen fijas. Con base en lo anteriormente anunciado podemos decir que, durante la fusión, la temperatura se mantiene constante. [1]

En cuanto al punto de ebullición es la temperatura en la que la presión de vapor de un líquido es igual a la presión atmosférica. La variación del punto de ebullición normal con la presión normal está relacionada con el cambio de dicho volumen asociado a la transición entre el estado líquido y gaseoso. Dicho cambio de volumen es grande y, por lo tanto, cambios en la presión externa afectarán notablemente el punto de ebullición de una sustancia. En el siguiente informe se tendrá en cuenta dichas variaciones en un líquido asociado, no asociado y como afecta esta característica en el punto de ebullición. [2]

Por ultimo otras constantes físicas no menos importantes como la densidad, la cual describe la relación inversamente proporcional entre la masa y el volumen en donde se ha medido a temperatura ambiente, hay que tener en cuenta que la variación de temperatura hace que el volumen aumente y por consecuencia la masa disminuya, es por esto que se ha hecho la medición con base a la temperatura registrada en laboratorio, que en este caso fue 20° C. Para terminar el índice de refracción nos indica a través de la medición del espectro el índice de refracción de una muestra medida. Se define como el cambio de dirección de una onda electromagnética al pasar de un medio a otro, debido al cambio de velocidad que experimenta, se mide con un instrumento llamado refractómetro de Abbe, entonces cuando un haz de luz pasa de un medio a otro se le llama ángulo de incidencia al formado por el rayo incidente y la normal. La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de separación de los medios en el punto de contacto del rayo. El ángulo de reflexión es el formado por el rayo reflejado y la normal, es el ángulo de refracción del rayo con respecto a la normal en el medio. [3]

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