Soy Científico Natural

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Para la página 18

Pregunta problematizadora

• ¿Cómo se puede identificar un sólido cristalino puro mediante la determinación de su punto de fusión?

• ¿De qué manera se establece la pureza un sólido orgánico de interés?

Objetivos

1. Determinar el punto de fusión de un sólido cristalino puro.

2. Calibrar el termómetro de mercurio para mediciones posteriores de temperatura.

Conceptos clave• punto de fusión• pureza• identificación de sólidos puros• termómetro de mercurio• constantes físicas de sólidos

puros

Materiales• aceite mineral o vegetal• ácido salicílico • ácido benzoico• urea• soporte universal• pinzas y nueces• tubo de Thiele• mechero • termómetro de mercurio• capilares de punto de fusión• alambre de cobre o banda

de caucho• espátula • papel filtro

Metodología de trabajoen grupo

1. Sometan a llama directa uno de los extremos abiertos del tubo capilar para sellarlo.

El análisis orgánico exige determinar algunas constantes físicas que permitan identificar y establecer la pureza de una sustancia orgánica sólida de interés. El punto de fusión normal es una constante física de sólidos orgánicos que se define como la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido a 1 atmósfera de presión. Para una sustancia pura, el cambio de estado ocurre en un rango de temperatura estrecho no mayor a 2 °C, de allí su utilidad en la identificación de sólidos puros desconocidos.

Las moléculas de un sólido puro presentan una vibración mínima y se encuentran en su estado de agregación unidas por fuerzas intermoleculares del tipo de dipolos transitorios, dipolos inducidos, ion dipolo, etc. Si se suministra calor al sistema, la amplitud vibracional de las moléculas aumenta hasta que se vencen las fuerzas que mantienen unido al sólido y pasa al estado líquido. Debido a que un sólido puro tiene las mismas fuerzas intermoleculares que vencer para cambiar de estado, la medición se considera una aproximación a la pureza de una sustancia orgánica de interés.

Por otra parte, el termómetro de mercurio sufre desviaciones del valor real que se quiere medir debido a su uso excesivo o inadecuado. Para asegurar precisión en las mediciones de temperatura, calibrarás el termómetro mediante la determinación del punto de fusión de tres sustancias conocidas y graficarás la correspondiente curva de calibración, cuya ecuación te servirá para corregir tus mediciones.

Procedimiento

Determinar el punto de fusión de un sólido cristalino puro y calibrar el termómetro de mercurio.

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Conclusiones

Profundiza

Análisis de resultados

2. Coloquen el sólido puro (ácido salicílico, ácido benzoico o urea) en un papel filtro y pulverícenlo con ayuda de una espátula, hasta que obtengan un montículo de sólido fino.

3. Introduzcan el extremo abierto del tubo capilar en el montículo, inviértanlo y golpéenlo suavemente con una superficie para compactar el sólido en el extremo sellado del tubo. Sujétenlo al termómetro como aparece en la figura. Observen y registren lo que sucede.

7. Observen y registren las temperaturas a las que el sólido comienza a fundirse y termina de hacerlo. Registren la Tf como un rango.

• Este procedimiento se debe repetir para las 3 sustancias.

• Utilicen el límite superior del rango para calcular el promedio.

1. Según sus observaciones, completen la siguiente tabla:

2. Grafiquen, sobre un plano cartesiano, el valor teórico de temperatura de fusión de la sustancia conocida (en x) y el promedio del valor de temperatura de fusión medido con tu termómetro para la misma sustancia (en y).

Analiza y responde.

1. ¿Son puros los sólidos que fundieron? ¿Corresponden las sustancias que se registraron a las que marca la etiqueta del reactivo?

2. Las desviaciones medidas por tu termómetro están por encima o por debajo del valor real que debería medir?

3. ¿Qué relación existe entre las fuerzas intermoleculares, el peso molecular y el punto de fusión de las sustancias sólidas que mediste?

1. ¿Cuáles fueron los valores de temperatura de fusión que obtuviste y para qué sustancias?

2. ¿Qué ecuación obtuviste a partir de la curva de calibración que graficaste?

Investiga qué otras constantes físicas son utilizadas para caracterizar un sólido orgánico.

En este laboratorio se trabaja con sustancias que pueden ser nocivas para la salud, así que no te olvides de usar tu bata de laboratorio, gafas, guantes y mascarilla mientras realizas la práctica.

4. Llenen el tubo de Thiele completamente seco con aceite hasta 1 o 2 cm más arriba de la entrada del brazo lateral del tubo y ajústenlo al soporte universal con la ayuda de las pinzas y nueces.

5. Introduzcan el termómetro con el capilar sujeto en el aceite mineral del tubo de Thiele. Ajusten el termómetro al soporte universal, de manera que la posición del bulbo de mercurio y la muestra queden a la altura de la entrada del brazo lateral del tubo de Thiele.

6. Calienten con el mechero a la altura de la salida del brazo lateral del tubo de Thiele, distribuyendo el calor uniformemente para evitar sobrecalentamientos.

Resultados

SustanciaPunto de fusión

Medida 1 Medida 2 Promedio Teórico

ácido salicílico

urea

Compuesto dentro del tubo

Muestra

Muestra

Termómetro

Aceite

Capilar

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