Informe Orgánica

CONSTANTES FÍSCAS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS: PUNTO DE FUSIÓN, DE EBULLICIÓN, DENSIDAD E ÍNDICE DE REFRACCIÓN Laboratorio de principios de química orgánica, Bogotá, D. C 

 Diagrama de f!"# $ P!%&# de f!'i(% 1.5mm longitud de capilar  con m. s.

Introducir a capilar  previamente sellado por un extremo.

Muestra sólida m.s

Fijar capilar a termómetro

Dividida y seca m.s. a la altura del bulbo del termómetro

alentamiento ! ("!)# Mantener tasa calentamiento en !$%s &asta 'undición

Introducir capilar * termómetro en tubo de "&iele

alentamiento 1 ("1)# ("emperatura de 'usión  1 $)

+,-/ D0 F2I3-4 ("!  "1)

Diagrama de f!"# ) P!%&# de e*!i+i(% ! m6 muestra problema

 ,dicionar a tubo de ebullición

olumna del l78uido a la altura del bulbo del termómetro

2e desprende rosario de burbujas 2uspender  calentamiento

alentamiento gradual (!9$%min)

+eportar temperatura en al 8ue el l78uido asciende por el capilar  Diagrama de f!"# $ De%'idad

:icnómetro con agua destilada a ;

Fi ar a termómetro termómetro

Introducir capilar  sellado a tubo de ebullición

Introducir a tubo de "&iele con aceite mineral

:icnómetro con sustancia desconocida

:icnómetro vac7o :esar 

:esar 

:esar 

M,2, !

M,2, 1

M,2, 9

+estar 

+estar 

Masa de agua destilada

Masa de sustancia desconocida

 I ual ?olumen

T   Masasustancia ∗ Densidad H  O (° C )  DT =  Masa 2

Re'!&ad#':

P!%&# de f!'i(% de '(id# de'+#%#+id#: < 6ectura

Inicio de 'usión ($)

Fundición "otal ($)

6ectura r=pida ! 9

 1 1!

1! 1> 1>

Intervalo de Fusión ($)  > !

P!%&# de e*!i+i(% de -!id# de refere%+ia .a+e&#%a/: ). Fundamentals of analytical chemistry.  Aed. Kelmont@ 2,. engage 6earning. KroQn ". 6.@ 6eMay@ L. 0. r.@ Kursten K. 0. P Kurdge . +. (!>). Qumica! la ciencia central. MGxico. :earson 0ducación.

C!e'&i#%ari#:  A temperatura de fusi"n coexisten! en equilibrio! el lquido y el s"lido. #escriba en qu$ consiste dicho equilibrio.

0l e8uilibrio de las dos 'ases en la temperatura de 'usión se explica por el juego 8ue &acen las 'ueras de expansión en la dilatación del sólido &acia su 'ase l78uida y la 'uera opuesta en la 8ue se mantiene la estructura del sólido. , una presión constante@ la constante administración de energ7a a travGs del calor posibilitara romper la estructura molecular y dar mayor libertad a las molGculas conduciendo al estado siguiente@ de modo 8ue en el transcurso de una 'usión se encuentra un punto en el 8ue existe cero energ7a liberada de una 'ase a otra (estableciendo proporciones de 5 a 5 entre la 'ase l78uida y sólida) logrando el e8uilibrio de la mecla. %&or qu$ es aconseable usar un ba(o de aceite para la determinaci"n de la temperatura de fusi"n %&or qu$ debe ser muy lento el calentamiento del ba(o de aceite

0l aceite acta como un medio de regulación tGrmica &omogGnea para todo el sistema@ esto depende de la capacidad calor7'ica de la sustancia utiliada para el baRo en este caso aceite mineral@ y posibilita la distribución uni'orme del calor sobre el sólido a 'undir. %Adem*s del aceite es posible usar otros lquidos para esta misma pr*ctica! %qu$ criterios se deben tener en cuenta para su selecci"n

0l par=metro de mayor importancia en la selección de otros l78uidos es su punto de ebullición@ punto de 'usión@ (ambos mayores 8ue la sustancia a evaluar) y una paulatina conductividad tGrmica. n l78uido con punto de ebullición alto ser= capa de almacenar  mayor calor antes de 8ue sus molGculas se rompan (capacidad calor7'ica) permitiendo asegurar dispersión &omogGnea del calor sobre el sólido en la determinación del punto de 'usión o del l78uido en la determinación del punto de ebullición. eneralmente l78uidos 8u7micamente inactivos podr7an servir para el mismo 'in@ por ejemplo# aceites re'inados derivados del petróleo (aceites paran7n'icos@ na'tGnicos y arom=ticos) o glicerina. %&or qu$ el punto de fusi"n de muchos s"lidos se reporta como un rango

0l punto de 'usión en sólidos depende en un principio de la purea del sólido 8ue se &a evaluado@ para sólidos de alta purea se obtienen rangos de'inidos@ generalmente muy cercanos entre los extremos del intervalo de temperatura reportada como rango de 'usión@ mientras 8ue meclas de componentes puros o simplemente meclas de di'erentes componentes tienden a iniciar la 'usión en un punto y 'inaliarla dependiendo del componente de mayor punto de 'usión o como la cantidad de impureas delimite. %+strictamente hablando! por qu$ no debera llamarse punto de fusi"n

-o deber7a llamarse punto de 'usión por8ue la temperatura en la 8ue se da la 'usión de cual8uier sólido nunca es simplemente puntual. 0n cambio el punto de 'usión o mejor  llamado rango de 'usión es un intervalo en el 8ue la sustancia presenta su 'ase l78uida y sólida por lo 8ue se aprecia un inicio y una 'inaliación de la 'usión. %,u*l es la influencia de una impure-a insoluble en la temperatura de fusi"n de un s"lido

0l rango de 'usión aumenta con'orme se aumenten las impureas. 6a presencia de impureas insolubles acta como almacenes extras de la energ7a a nivel inter e intramolecular de modo 8ue el calor suministrado al sistema activa el movimiento de las part7culas generando un mayor volumen y 'inalmente un cambio de 'ase. %,"mo son comparatiamente los puntos de fusi"n de un s"lido i"nico! coalente polar  y no polar

6os puntos de 'usión di'erir=n dependiendo de las 'ueras intermoleculares 8ue actan en cada tipo de compuesto y de la estructura molecular@ en el caso de un sólido iónico el punto de 'usión y ebullición es generalmente alto@ por ejemplo el cloruro de sodio con estructura cristalina cuando sólido tiene un punto de 'usión de C1$ y un punto de ebullición de 1>19$. :ara sólidos covalentes generalmente depende de la con'iguración y peso molecular@ entre mayor peso mayor punto de 'usión@ pero siguen

siendo bajas temperaturas con respecto a la de sólidos iónicos. 6a distinción entre polar o no polar se da dependiendo de las 'ueras 8ue mantienen unidas a varias molGculas@ el agua por ejemplo como compuesto polar (adem=s de puentes de &idrógeno) posee mayor punto de ebullición 8ue un compuesto no polar. %Qu$ es un diagrama de fases! %c"mo se interpreta cada punto del diagrama %,u*l  es el significado del punto triple

n diagrama de 'ases es un diagrama 8ue muestra como distintas 'ases termodin=micas ocurren en un e8uilibrio. ada 'ase es delimitada por l7neas de e8uilibrio en las 8ue se muestran los l7mites entre las 'ases y como distintas 'ases coexisten. :or ejemplo el punto triple muestra la temperatura y presión en la 8ue las tres 'ases (sólido@ l78uido y gaseoso) pueden coexistir en e8uilibrio. %,u*les son las escalas m*s comunes para medir temperatura

6as escalas m=s comunes en las mediciones de temperatura son# ent7grados ($)@ Fa&ren&eit ($F) y Jelvin (J).  Analice el porqu$ de la forma particular del tubo de /hiele

6a curvatura de uno de los extremos del tubo de "&iele permite la aparición de corrientes de convección dentro del tubo@ por lo 8ue la temperatura del baRo de aceite es casi uni'orme. +xplique porqu$ una me-cla eut$ctica se puede confundir con una sustancia pura.

na mecla eutGctica se puede con'undir con una sustancia pura dado a 8ue la temperatura de 'usión para la eutGctica se da a temperatura constante cuando la presión es constante a lo largo del cambio de estado. 0ste tambiGn es el caso de una sustancia pura@ la temperatura permanece constante en el cambio de 'ase por lo 8ue se representar7a como un pico en la temperatura al igual 8ue la eutGctica cuando esta alcano el punto de 'usión m7nimo para la mecla.  Algunos compuestos no presentan un rango de fusi"n definido sino que sufren descomposici"n! tal es el caso de muchos amino*cidos. %&or qu$ cree que ocurre esto

0l rango de 'usión se ve a'ectado por la descomposición tGrmica 8ue su're un compuesto en la exposición a un ambiente con condiciones SextremasT para la sustancia en descomposición. 6a reacción de descomposición es endotGrmica dado 8ue el calor es necesario para romper los enlaces 8ue mantienen unida a la molGcula@ aun8ue la descomposición tambiGn puede conducir a la liberación de energ7a o explosiones. 0n el caso de los amino=cidos@ la descomposición produce el rompimiento de largas cadenas moleculares y reducción de estas en componentes m=s simples@ por  lo 8ue cuando se alcana el rango de 'usión@ la mayor parte de cadenas de amino=cidos es inexistente por lo 8ue se recurre a una reducción de presión para establecer una 'usión a menor temperatura. • 

 Algunos compuestos subliman antes de fundirse lo que hace difcil determinar su temperatura de fusi"n empleando el tubo capilar est*ndar de punto de fusi"n. %,"mo modificara el tubo capilar para obtener el punto de fusi"n de esta clase de compuestos

na posible solución ser7a cerrar el tubo capilar por los dos extremos con el sólido de la 'usión adentro@ en este caso se crear7a un sistema cerrado 8ue obligar7a al estado gaseoso generado por la sublimación condensarse y llegar al estado l78uido re8uerido para establecer el rango de 'usión. 2in embargo se re8uiere en'riamiento en el extremo del capilar al 8ue llega la 'ase gaseosa con el 'in de realiar la condensación r=pidamente adem=s de aumentar la longitud del capilar para 8ue se produca la condensación@ siguiendo el proceso similar 8ue se lleva a cabo en las destilaciones. •

0ombre seis sustancias generalmente utili-adas para la calibraci"n de un term"metro en el laboratorio.

     

pdiclorobenceno :lomo Ucido benoico Indio (met=lico) Ucido salic7lico 0staRo

•

,"mo 2 2 2 2

afectan el punto de fusi"n1 3na sustancia soluble1 3na impure-a no soluble1 Mucha cantidad de sustancia problema en el capilar1 ,alentamiento r*pido1