miércoles, 13 de abril de 2016

Punto de fusión. Práctica virtual

Publicado por Ciudad Universitaria Virtual de San Isidoro
Fusión del cobre

El punto de fusión es la temperatura en la que una sustancia pasa de sólido a líquido. Es una propiedad intensiva, ya que no depende de la cantidad de sustancia (al contrario que las extensivas) y es intrínseca a la misma sustancia.

Las sustancias cristalinas tienen un punto de fusión definido, mientras que las amorfas tiene un rango de variación e indefinición. Las sustancias puras tienen un punto de fusión más definido, con menos variación, que las sustancias impuras y cuanto más impura es una sustancia, es más bajo el punto de fusión y la variación es más grande.

Se considera un punto de fusión bien definido el que tiene un rango de oscilación de sólo un grado, 1 ºC. Por ejemplo un sólo compuesto químico, cuando posee impurezas, puede varias el punto de fusión en unos 3 ºC, como ocurre con el ácido banzoico, que impuro tiene un punto de fusión que va de 117 ºC a 120 ºC.

Lo normal es que el punto de fusión coincida con el solidificación o congelación, pero no siempre es así. Algunas sustancias pueden exhibir histéresis, que es la tendencia de un material a conservar sus propiedades, no coincidiendo el punto de fusión con el solidificación, como ocurre en el agar, que funde a 85 °C y solidifica a 32-40 °C.


Introducción

- Lectura: Wikipedia. Punto de fusión
- Presentación: Carolina del Carmen César. Practica 1. Determinación del punto de fusión


Guión de la práctica

- Lectura: Químicaorganicafaz. Práctica de laboratorio nº 1. Determinación de constantes físicas (pdf)


Material necesario

- Tubo de Thiele
- Soporte universal
- Pinzas y nueces
- Termómetro
- Capilares
- Vaso de precipitados y vidrio de reloj
- Tubo de vidrio de aproximadamente 30cm
- Mechero de Bunsen (con manguera)
- Mortero, cuerda o goma, espátula
- Opcional: Aparato de Fischer-Jonhs


Procedimiento

1. Se toma un tubo capilar de vidrio. Se puede usar uno ya hecho, como los tubos de hematocrito, o hacerlo en el laboratorio con un tubo de vidrio y un mechero Bunsen.

2. Se cierra un extremo con un mechero Bunsen.

3. Se toma la sustancia de la que vamos a determinar el punto de fusión. Deberá ser sólida, cristalina y sin características peligrosas, ejemplos ácido benzoico, benzofenona, ácido succínico. Introducimos la sustancia en el capilar, removiéndolo en la misma de forma circular.

4. Para llevar la sustancia al fondo cerrado del tubo capilar, se golpeará de forma vertical de manera que esta se vaya desplazando al mismo. La manera usual es introduciendo el capilar en un tubo de vidrio y dejándolo caer en el mismo.

5. Atamos el capilar al termómetro, con una cuerdecita, hilo o goma, de forma que el fondo donde se halla la sustancia está contacto con el bulbo del termómetro

Tubo de Thiele
Tubo de Thiele

6. Colocamos el tubo de Thiele en un soporte con peana uniéndolo con una pinza y una nuez. Lo llenamos con aceite de silicona, que es un líquidos que admite altas temperaturas sin descomponerse.

Hace un tiempo también se usaba el ácido sulfúrico, pero hoy día prácticamente no se usa por existir líquidos menos peligrosos.

7. Con otra pinza y otra nuez, situamos el termómetro y el capilar dentro del tubo de Thiele, más o menos a la altura de la abertura superior de la V.

8. Con un mechero Bunsen, calentamos el extremo de la V.

Tubo de Thiele

La forma del tubo de Thiele, ideado por el alemán Johnannes Thiele, es para originar una corriente de convección que caliente uniformemente el líquido que contiene.

9. En el momento que se funda la sustancia, comprobamos la temperatura en el termómetro, que será el punto de fusión.

Aparato de Fisher-Johns para determinación del punto de fusión

10. Otra forma de determinar el punto de fusión es mediante el aparato de Fisher-Johns. Su funcionamiento es relativamente sencillo, ya que consta de un portaobjetos circular que se coloca sobre una platina que se calienta con una resistencia eléctrica, regulándose la temperatura con un reostato, por lo que se puede comprobar fácilmente cuando funde la sustancia. Además lleva como ayuda una lente de aumento.


Formas de realizar la práctica

1. En laboratorio.

Se necesita el material antes indicado y seguir las buenas prácticas de laboratorio, teniendo precaución porque se utiliza fuego. El tubo de Thiele no es caro, viene a ser unos 15-20 euros o dólares. Más caro es el aparato de Fishers-Johns, que cuesta unos 1200-1400 euros o dólares.

2. En laboratorio casero.

En principio no hay problema para hacer esta práctica en laboratorio casero, pero hay que tener en cuenta que es potencialmente peligrosa, ya que se usa fuego y sustancias calientes.

Se puede usar un mechero Bunsen o un mechero de alcohol. En todo caso, conviene usar material de laboratorio que se coloque de forma estable, en un local despejado y siempre con las debidas precauciones. Además del peligro del fuego, está el posible derrame del aceite caliente.

3. De manera virtual

Viendo con detenimiento y aprovechamiento los siguientes vídeos:





Preguntas y actividades

1.- ¿Por qué es tan importante determinar el punto de fusión de una sustancia?

2.- ¿Se podría determinar los componentes de una mezcla de sustancias a partir de su punto de fusión?

3.- Buscar en Internet puntos de fusión de distintas sustancias.

4.- Buscar en Internet sustancias que exhiban histéresis en su punto de fusión


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Bienvenido a la Química. Punto de ebullición y fusión
- Lectura: Guadalupe Vianey Pérez Lugo. Determinación de punto de fusión
- Lectura: Introducción a la Biología ExperimentalDeterminación del punto de fusión (docx)
- Lectura: Kare. Determinación del punto de fusión
- Lectura: Química Orgánica I. Determinación del punto de fusión
- Lectura: Wikipedia. Melting point apparatus
- Lectura: Wikipedia. Tubo de Thiele
- Presentación: Alba Martínez Santoyo. Aparato de Fisher-Johns
- Presentación: Carolina del Carmen César. Practica 1. Determinación del punto de fusión


Principios de Química y Estructura de la Materia

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