CALENTAMIENTO DE SUSTANCIAS

INSTITUCIÓN EDUCATIVA MARISACAL SUCRE

AREA DE CIENCIAS NATURALES

ASIGNATURA QUÍMICA

DÉCIMO GRADO

PRACTICA Nº 2

CALENTAMIENTO DE SUSTANCIAS

1. PROPÓSITO:

·      Efectuar calentamientos directos e indirectos, usando las diferentes fuentes de calor en el laboratorio.

·      Adquirir destrezas en el manejo del mechero y distinguir las diferentes zonas de la llama.

·      Determinar algunas propiedades físicas como el punto de fusión, punto de ebullición y solubilidad en la identificación de sustancias puras.

2. FUNDAMENTO TEORICO

§  Mechero, planchas de calentamiento, estufas y hornos.

Los mecheros que comúnmente se utilizan en el laboratorio son el tipo Bunsen o los de Fischer. Este mechero está diseñado de manera que el gas combustible se puede mezclar con una cantidad adecuada de aire para obtener una llama y producir el calor adecuado.

La calidad de la llama depende de la adecuada proporción de gas y aire para la combustión. Cuando hay abundancia de oxígeno, la combustión es completa. La llama es de color azul y se hace casi invisible y el calor obtenido es el máximo. Los productos finales son el CO₂ y el H₂O.

En presencia de una cantidad insuficiente de oxígeno, la combustión es incompleta y la llama es de color amarillo luminoso (debido a las partículas de carbón incandescente y en algunos casos la formación de monóxido de carbono), aquí el calor obtenido es mucho menor que en el primer caso.

Las partes del mechero son: Base, tubo lateral de entrada de gas, llave externa de regulación de la entrada del gas, anillo y ventanilla para la entrada del aire y tubo de combustión (figura 3.1)

                                  

Figura 3.1  Mecheros: a. Bunsen   b. Tirril  c. Fischer

1. Base  2. Entrada de gas  3. Llave externa  4. Ventanillas  5. Tubo de combustión

Además del mechero que es el principal medio de calentamiento en el laboratorio, existen otras fuentes de calor de tipo eléctrico, como son las planchas, estufas y los hornos. Estos actúan convirtiendo la energía eléctrica en energía calórica usando resistencias.

Las planchas se utilizan para hacer calentamientos moderados indirectos (sin llama) de líquidos especialmente inflamables, usando recipientes como vasos de precipitados o erlenmeyers de vidrio ordinarios. Estas planchas carecen de controles de temperaturas.

Las estufas tienen control manual de temperaturas la cual se registran en un termómetros y pueden alcanzar hasta 250 ºC o algo más. Algunas poseen aire forzado para expulsar vapores por arrastre. Las estufas se utilizan principalmente para analizar secados o en la determinación de humedad parcial o total, sin que se descomponga la muestra. Pueden utilizarse también como incubadoras en el manejo de cultivos a nivel microbiológico. Los hornos tienen control de temperatura hasta 1200 ºC lo cual se registra en una escala térmica llamada pirómetro. Se utilizan principalmente para incinerar minerales o materiales, es decir, llevarlos hasta cenizas.

§  Propiedades Físicas:

La identificación de sustancias en química, se hace mediante la aplicación de métodos de análisis cualitativos, que además de pruebas químicas específicas, se basan también en la determinación de algunas propiedades físicas importantes; estas comprenden inicialmente un análisis preliminar de características generales como estado físico, olor, etc.; y luego de propiedades físicas como la densidad, punto de fusión, punto de ebullición, solubilidad, etc.

§  Punto de Fusión (p.f)

Llamado también punto de congelación y se define como la temperatura a la cual una sustancia pura puede coexistir en equilibrio en la fase sólida y la fase líquida.

§  Punto de ebullición (p.e)

Es la temperatura de un líquido a la cual su presión de vapor se iguala a la presión exterior; el líquido tenderá a formar burbujas y vaporizarse en su punto de ebullición; corrientemente se da a una atmósfera de presión.

Tabla Nº 3.1 Propiedades físicas de algunas sustancias a 25 ºC

Sustancias	Densidad (g/ml)	Punto de ebullición normal (ºC)	Punto de fusión normal (ºC)
Agua	1.00	100	0
Etanol	0.79	78.5	-117
1-propanol	0.80	97.4	-126.5
2-propanol	0.78	82.4	--89.05
Tolueno	0.87	110.8	-95
Naftaleno	1.14	218	80
Acetanilida	1.21	305	114
Ac. Benzoico	1.26	249.2	121.7
Ac. Maleico	1.61	136	130

§  Variación de la solubilidad con la temperatura.

La solubilidad de muchas sales como el nitrato de potasio KNO₃ en agua, aumenta rápidamente con la temperatura, mientras que otras como el cloruro de sodio permanece constante (figura 3.2) esta propiedad es la base para los procesos que conllevan a la  purificación  de las sales de residuos contaminantes por disolución caliente.

Figura    Nº  3.2  Variación de la solubilidad del KNO₃ y del NaCl en agua en función de la temperatura.

MATERIALES Y REACTIVOS

Balanza                                                            Pasto picado

Mechero                                                           Sulfato Cúprico

Estufa                                                               Nitrato de potasio

Horno                                                                Sólido problema

Soporte U                                                          Líquido problema

2 crisoles                                                           Agua destilada

1 Vidrio de reloj                                                 Tubos de laboratorio

Capilares                                                           Termómetro

4 tubos de ensayo                                              Beackers

PROCEDIMIENTO

. EL MECHERO Y LA LLAMA

Con base en la figura reconozca las partes del mechero con que usted va a trabajar. Para encender el mechero proceda de la siguiente forma:

§  Conecte el mechero a la salida del gas o llave madre.

§  Cierre las ventanillas de aire del mechero

§  Encienda el fósforo y aproxímelo al extremo superior del tubo de combustión.

§  Abra la llave madre de salida del gas y simultáneamente la llave del mechero que regula la entrada del gas hasta que se encienda.

§  Abra las ventanillas reguladoras de la entrada de aire y en combinación con la entrada de gas obtenga la llama deseada.

Para apagar el mechero proceda de la siguiente madera:

§  Cierre la llave madre de salida del gas. De esta manera combustirá todo el gas presente en la manguera y el mechero se apagará.

§  Apagado el mechero cierre la llave que regula la entrada del gas.

§  Cierre las ventanillas

Regulando la entrada de gas y aire obtenga:

§    La llama de color amarillo y caliente suavemente durante unos minutos una tapa de crisol.

§    La llama de color azul y repita el proceso anterior.

3. DETERMINACIÓN DE ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICAS DE MATERIALES PUROS

DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE FUSION:

§  Monte un equipo como el que aparece en la figura 3.3:

§  Introduzca una pequeña porción de muestra del sólido problema finamente pulverizado en un tubo capilar sellado en uno de los extremos. El capilar se ata al termómetro mediante un alambre delgado de cobre, (o un hilo), y el conjunto se introduce en un baño de aceite, cuidando que este no entre al capilar.

§  Caliente suavemente el conjunto. La temperatura de fusión es aquella en la cual el sólido empieza a fundirse. De acuerdo a la tabla identifique el sólido problema.

DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN:

§  Monte un equipo como el que aparece en la figura 3.4:

§  Vierta 1 ml del líquido problema en un tubo de ensayo pequeño.

§  Parta un capilar por su parte media, séllelo por uno de sus extremos e introdúzcalo en el líquido con el extremo sellado hacia arriba.

§  Caliente suavemente el conjunto en un baño de aceite

§  Suspenda el calentamiento cuando aparezca una corriente ascendente y continua de burbujas en el tubo de ensayo. Apenas el líquido comience a elevarse dentro del capilar anote la temperatura correspondiente, la cual es el punto de ebullición. No olvide suspender el calentamiento cuando aparezca el flujo continuo de burbujas en el tubo de ensayo.

SOLUBILIDAD Y PURIFICACIÓN DE UNA SAL

§  Tome en sendos tubos de ensayo 4, 8, 12 y 16 g de nitrato potásico KNO₃. (Utilice cantidades equivalentes)

§  Agregue en el primer tubo 10 ml de agua destilada y caliente suavemente sin hervir hasta desaparición del sólido. Introduzca luego el termómetro y deje enfriar. Agite con suavidad y registre la temperatura a la cual se inicia la cristalización.

§  Repita exactamente el procedimiento anterior con el resto de los tubos.

§  Con los datos obtenidos construya la curva solubilidad (g/10 ml de agua) vs Temperatura (ºC).

§  Usando la curva obtenida en el punto anterior prediga cuanta agua sería necesaria para purificar por disolución a 60 ºC 10 g de sal del 75% en KNO₃.

CUESTIONARIO

1.     ¿Qué aplicaciones tienen los procedimientos realizados en el campo en un laboratorio?

2.     ¿Qué aplicaciones tienen las curvas de calibración (figura 3.2) en un laboratorio?

3.     ¿El punto de ebullición y el punto de fusión varían en forma lineal con la concentración de las soluciones?