Previo. Punto de fusion y sublimación.

Titulo: Punto de fusión y sublimación 
Equipo: 2        8/09/2016

Objetivos.

• Identificar un solido orgánico problema, determinando su punto de fusión  y asi obtener un criterio de pureza.
• Utilizar la propiedad de sublimación como una técnica de purificación para algunos compuestos orgánicos.
• Se aprenderá a diferenciar dos procesos de cambio de fase: fusión y sublimación.

Preguntas a desarrollar.

        Punto de fusión.
El punto de fusión de un sólido cristalino se define como la temperatura en la que el sólido se trasforma en liquido a presión de una atmosfera.
En una sustancia pura el cambio de estado es muy rápido y la temperatura es característica, no afectándose por el cambio de presión. Por esto, el punto de fusión es una constante muy utilizada en la identificación de sólidos. Además, debido a que el punto de fusión se altera sensiblemente por la presencia de impureza, esta constante contribuye a un valioso criterio de pureza.

        Punto de fusión mixto.
El punto de fusión mixto es una técnica empleada cuando una sustancia desconocida tiene un punto de fusión que coincide con el de dos o más sustancias conocidas. Para identificarlos se toma en cuenta que generalmente los puntos de fusión de una mezcla son inferiores al de cualquiera de sus componentes. Por lo que se procede a mezclar la sustancia desconocida con alguna de las sustancias que se sospecha pudieran ser idénticos.

        Sublimación
Este fenómeno consiste en el paso del estado sólido a vapor y en la condensación de este vapor para obtener un sólido puro. La técnica funciona bien para compuestos no polares que presentan una estructura altamente simétrica, los cuales son más volátiles que los polares de peso molecular similar.  Al vibrar las moléculas con mucha rapidez, vencen las fuerzas de cohesión y escapan como gases al medio ambiente.

Es uno de los métodos más convenientes para la purificación de pequeñas cantidades de solidos orgánicos, siempre que estos tengan una presión de vapor relativamente alta.

Existen dos formas por las que la sublimación de una sustancia térmicamente estable se puede consumar.

1. Si la sustancia bajo condiciones normales puede fundirse a una temperatura definida, y por el aumento de temperatura, ebullir como líquido ordinario.
2. Si la sustancia es sólida bajo condiciones normales puede volatizarse sin fusión a una temperatura definida por encima de la presión atmosférica.

La facilidad con la que se puede modificar una sustancia en su estado sólido, está determinada por la resistencia de sus fuerzas intermoleculares. Las estructuras moleculares simétricas tienen una distribución relativamente uniforme de densidad electrónica y un momento dipolar resultante, pequeño. Lo que implica que una presión de vapor alta debido a fuerzas electroestáticas bajas en el cristal

                Métodos para determinar experimentalmente el punto de fusión y la sublimación.
Para determinar el punto de fusión de una sustancia es necesario recurrir a un aparato.
Un aparato que parecería primitivo pero que funciona eficazmente, consiste en un vaso de precipitados parcialmente lleno de aceite mineral, un termómetro suspendido de una pinza sobre una hornilla que sostiene el vaso y esta fijo al soporte, una varilla de vidrio de modo de agitador y un dispositivo para calentar el baño de aceite. La muestra dentro del capilar se adhiere al termómetro. La disolución se agita de modo que produzca una trasferencia uniforme de calor a medida que se calienta el aceite. Dado que la muestra está en contacto con el bulbo, su temperatura  y la del bulbo son iguales.
El aparato de Thiele es un aparato mejor diseñado y también barato. Consta de un tubo de ensayo con un brazo en forma de U unido al cuerpo de modo que el  aceite pueda  circular por él. El termómetro se inserta con una muestra adherida y se calienta el brazo lateral.  A medida que se calienta el brazo lateral, el calor se distribuye por el aceite por convección y por conducción.
El aparato de Thomas-Hoover tiene un diseño más elaborado, consta de un vaso de precipitados, un medio de calefacción y un termómetro. Dicho aparato posee un alto nivel de automatismo.
Otro tipo de aparato comúnmente empleado, es el denominado de placa caliente. Aunque existen muchos diseños, todos ellos utilizan un bloque de calefacción macizo (aluminio o acero inoxidable) sobre el que se coloca la muestra y en el que se inserta el termómetro para registrar la temperatura. La ventaja de este tipo de dispositivos es que no tiene aceite que se descomponga al calentarse. Mientras que estos dispositivos pueden alcanzar temperaturas cercanas a los 350°C, ningún aceite soporta mas allá de los 250°C.
En el aparato de Fisher-Johns, se inserta horizontalmente el termómetro en el bloque, y la muestra se coloca sobre esta ultima entre dos cubre objetos, el proceso de fusión se observa desde arriba mediante una lupa.[pic 1]

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