CONSTANTES FÍSICAS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS: PUNTO DE FUSIÓN, PUNTO DE EBULLICIÓN, DENSIDAD E ÍNDICE DE REFRACCIÓN

CONSTANTES FÍSICAS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS: PUNTO DE FUSIÓN, PUNTO DE EBULLICIÓN, DENSIDAD E ÍNDICE DE REFRACCIÓN

1Curso de Laboratorio de principios de Química Orgánica, Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá, Colombia 29 octubre de 2021.

RESUMEN

La determinación práctica de las constantes físicas permite clasificar e identificar las sustancias químicas, además de determinar su grado de pureza. Esto es posible gracias a los valores reportados en la literatura derivados de estudios previos. En principio, para identificar una sustancia es necesario llevar a cabo pruebas de constantes físicas (densidad, solubilidad, fusión y ebullición), con esta información de la muestra problema. Se determinó el punto de fusión para las muestras sólidas por medio del método del tubo de Thiele donde el aceite mineral funciona como transferencia de calor a la sustancia en un capilar hasta que pasa a líquido, recolectando aquí un rango de temperatura de fusión de 108°C - 110°C para la muestra No. 9. Para la muestra líquida, el acetato de isopropilo, se observó la presencia de burbujeo de la sustancia en un capilar como determinación del punto de ebullición experimental en un punto de 90°.

Palabras clave: Constantes físicas, densidad, acetato de isopropilo.

[pic 1]

1. DIAGRAMA DE PROCEDIMIENTO

[pic 2]

Diagrama 1. Determinación punto de fusión por fusiómetro

[pic 3]

Diagrama 2. Determinación de densidad con picnómetro

[pic 4]        [pic 5]

Diagrama 3. Determinación de punto de ebullición

Diagrama 4. Determinación de índice de refracción

[pic 6]

Diagrama 5. Determinación de punto de fusion

1. RESULTADOS

1. Constantes físicas de sólidos y líquidos

Tabla 1. Condiciones experimentales

Tabla 2. Punto de fusión de sólido problema

[pic 7]

Tabla 3. Punto de ebullición.

[pic 8]

*Calentamiento rápido

[pic 9]        [pic 10]        [pic 11]        [pic 12]        [pic 13]

Tabla 4. Densidad de acetato de isopropilo

Tabla 5. Índice de refracción del acetato de isopropilo

[pic 14]

Tabla 6. Datos para la calibración de termómetro

[pic 15]

T = temperatura de ebullición determinada experimentalmente.

➔ Punto de ebullición normal (760 mm Hg) del acetato de isopropilo:

𝑃𝑒 = 𝑡 + ∆

𝑃𝑒 = 90°𝐶 + 8,712

𝑃𝑒 = 98,712 °𝐶

B. Cálculos para determinar la densidad relativa de la sustancia problema líquida:

➔ Fórmula de la densidad relativa de una sustancia líquida:

𝐷𝑡[pic 16]

𝑃𝑆 − 𝑃𝑉

=[pic 17]

𝑃𝐻2𝑂 − 𝑃𝑉

𝑡

𝐻2𝑂[pic 18]

Gráfica 1. Calibración de termómetro

1. Cálculos para determinación de constantes físicas.

1. Cálculos para realizar la corrección del punto de ebullición del acetato de isopropilo.

➔ Fórmula para la corrección debida a la presión:

∆ = 𝐾 (760 − 𝑃)(𝑡 + 273)

∆ = 0.00012 (760𝑚𝑚𝐻𝑔

− 560𝑚𝑚𝐻𝑔)(90°𝐶

+ 273)

∆ = 8,712

Donde, ∆ = corrección debida a la presión. K = constante de 0,00012 para líquidos

asociados / 0,00010 para líquidos no asociados

P = presión atmosférica del ambiente, en mmHg.

Donde, 𝐷𝑡 = es la densidad relativa de la sustancia problema a temperatura t.

𝐷𝑡        = es la densidad del agua a[pic 19]

temperatura t.

𝑃𝑉 = Peso picnómetro limpio y seco.

𝑃𝑆 = Peso picnómetro lleno de muestra a temperatura t.

𝑃𝐻2𝑂 = Peso picnómetro lleno de agua

destilada a temperatura t.

➔ Densidad relativa del acetato de isopropilo con factor de densidad del agua a 17°C:

𝐷17  = 11,080𝑔−9,118𝑔 ∗ 0,99979 𝑔/𝑐𝑚3[pic 20][pic 21]

11,328𝑔−9,118𝑔

𝐷17 = 0,887 𝑔/𝑐𝑚3[pic 22]

1. Cálculo para determinar porcentaje de error de las mediciones experimentales de la muestra problema en sólido y el acetato de isopropilo.

➔ Error absoluto (Ea) de la medición de punto de ebullición de muestra de acetato de isopropilo:

𝐸𝑎

= |𝑇𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎

− 𝑇𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 (𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜)|

𝐸𝑎 = |88,6 − 90|

𝐸𝑎  = 1,4

➔ Error relativo (Er) de la medición de punto de ebullición de muestra patrón alcohol isoamílico:

Luego, para el punto de ebullición fue necesario tener presente que el montaje tenía como objetivo proporcionar la mayor presión de vapor de líquido posible ya que el cambio de líquido a gaseoso sólo puede darse en cuanto esta presión supera la presión de vapor del sistema. Este paso de las primeras moléculas del líquido a estado gaseoso corresponde al primer dato del rango de punto de ebullición con la

𝐸𝑟 =

𝐸𝑎

𝑇    𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜[pic 23]

1,4

= 88,6[pic 24]

= 0,0158

evidencia de mínimo burbujeo y finaliza en cuanto al retirar el calentamiento, se evidenciaba un ascenso del líquido dentro

➔ Porcentaje de error de la medición de punto de ebullición de muestra patrón alcohol isoamílico:

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