Propiedades físicas: Identificación de sólidos y líquidos Ileana Nieves Martínez QUIM 3003
Objetivos
Medir las propiedades físicas básicas de sólidos y de líquidos puros para:
su identificación y caracterización la comparación con especies patrones o estándares de naturaleza física semejante.
Manejar las técnicas de identificación:
Solubilidad Punto de fusión Punto de ebullición Índice de refracción Densidad
Marco teórico
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Especies Químicas
Son sustancias formadas por moléculas iguales (Químicamente homogénea).
Sustancia pura
posee un conjunto de propiedades físicas y químicas propias, mediante las cuales puede:
caracterizarse o identificarse (Criterio de Identidad) conocer su grado de pureza (Criterio de Pureza).
Propiedades o constantes físicas y químicas
Son prácticamente inalterables y características de la sustancia Se usan como Criterio de Identidad y Criterio de Pureza
La identificación de un compuesto consiste en probar que este es idéntico a otro ya conocido, descrito y registrado en la literatura química.
Nos permiten seguir y controlar los procesos de purificación:
cristalización, destilación, sublimación
Propiedad física (1): Solubilidad, s
Es la cantidad máxima de un compuesto que puede ser disuelta en un disolvente dado a una temperatura y presión dadas.
Se expresa como la masa de una sustancia (g) que se disuelve en una cantidad fija de disolvente (100 g). Para agua como disolvente: s = gsoluto/100 mL agua Términos cualitativos utilizados:
Insoluble (i) Poco soluble (ps) Soluble (s)
Factores que la afectan:
Temperatura (s aumenta cuando T aumenta) Estructura molecular de la sustancia (iónica, covalente, etc.) Naturaleza del disolvente (polaridad)
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Propiedad física (2): Punto de fusión (Temperatura de fusión) es la temperatura, (Tf):
de equilibrio entre sólido y líquido: líquido sólido
donde la rapidez fusión(sólido) = rapidez congelamiento(líquido) líquido rapidez sólido fusión rapidezcongelamiento
Tf = Tc (pto. congelación de su líquido).
Sirve como criterio de pureza.
Punto de fusión normal es el punto de fusión a una atmósfera de presión.
Compuesto impuro:
Tf = Tc
Punto de fusión como criterio de pureza
tiene mayor intervalo de temperatura (varios grados) de fusión.
se funde a una temperatura menor que la del compuesto puro.
Las impurezas amplían el rango de fusión.
Compuesto puro
Compuesto con impurezas
Propiedad física (3): Punto de ebullición, (Temperatura de evaporación o ebullición, Tv)
Punto de ebullición:
Es la temperatura en la que:
la fase líquida y gaseosa de una sustancia están en equilibrio : (l) ⇌ (g) la presión de vapor de un líquido es igual a la presión externa (atmosférica) ejercida sobre dicho líquido.
Presión de vapor - la tendencia de las moléculas a salir de la superficie del líquido y pasar al estado de vapor.
Varía con la presión atmosférica.
El punto de ebullición normal es la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido es igual a 1 atm (760 mm Hg).
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Características del Punto de ebullición
depende de:
la masa de sus moléculas
la intensidad de las fuerzas de atracción entre las moléculas.
aumenta al incrementar:
el peso molecular la polaridad del compuesto la presencia de puentes de hidrógeno
Propiedad física (4): Indice de refracción, (η)
Es la razón entre la velocidad de la luz en el aire (o al vacío) a la velocidad de la luz en el líquido estudiado . Frentes de onda de una fuente puntual en el contexto de la ley de Snell. La región debajo de la línea gris tiene índice de refracción mayor y velocidad de onda proporcionalmente menor que la región por encima de la línea.
Parte C – Punto de fusión del sólido desconocido (˚C) ___ s(conocido) ___ mezcla ___ Parte D –Punto de ebullición del líquido desconocido (˚C) _____________ Parte E – Índice de refracción (observado) _______
(corregido) _______
Basado en los datos de las partes A, B, C, D y E El desconocido sólido es : _________________ El desconocido líquido es : _________________ % de error de densidad (l) _____ % de error de pto. fusión (s) _____
% de error de pto. ebullición (l) _____
Preguntas Guías
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Asignación Preliminar adicional a la del manual. I. Defina los términos a continuación: 1. Punto de ebullición normal – 2. “Igual disuelve igual” – 3. Solubilidad – 4. Índice de refracción II.
Las propiedades de metano se enumeran a continuación. Indique si son propiedades físicas o químicas. 1. Es un gas incoloro a temperatura de salón 2. Reacciona explosivamente con oxígeno. 3. Su punto de fusión es –182oC 4. Tiene una masa molar igual a 6.04 g/mol
III. Dibuje los recuadros de identificación de los siguientes según sus hojas de MSDS). a) éter Salud b) etanol # Fuego # # Reactividad # Protección personal
# # # #
Preguntas de discusión en el informe 1. Indique si su líquido desconocido es polar o no polar. Explique su respuesta 2. Si se cololca el termómetro en el fondo del envase donde se determina el punto de ebullición, el punto de ebullición que se determina, ¿será más alto o más bajo que el correcto 3. Si su líquido desconocido: 1. Es insoluble en agua, ¿formó una capa arriba o abajo de la capa de agua? Explique su respuesta. 2. Es insoluble en éter, ¿formó una capa arriba o abajo de la capa del éter? Explique su respuesta. 3. Es soluble en ambos (éter y agua), índiquelo así. 4. ¿Cuál de todas las medidas que hizo se afecta más si se hacen en el Monte Everest o en el Cerro Puntita de Jayuya? 5. ¿A cuáles de las propiedades medidas se el debe dar mayor importancia al decidir la identidad del desconocido? Explique su respuesta.
Tabla 1: Constantes Físicas para algunos compuestos mp (°C)