Puntos de ebullición

Fuente: Lara Al Hariri y Ahmed Basabrain en la Universidad de Massachusetts Amherst, MA, EE.UU

1. Determinación del punto de ebullición de acetona y etanolExpandir

   La temperatura a la que una sustancia orgánica pura pasa de la fase líquida a la fase gaseosa se conoce como punto de ebullición. El punto de ebullición de un líquido se puede determinar utilizando el método capilar, donde se coloca un capilar invertido en el líquido de interés y se calienta el líquido. A medida que aumenta la temperatura, el aire en el capilar escapa y es reemplazado por el vapor del líquido. La presión de vapor en el capilar aumenta con la temperatura. Una vez que supera la presión atmosférica, el vapor escapa del capilar en una corriente de burbujas. Cuando se elimina el calor, el líquido se enfría y la presión de vapor en el capilar disminuye. Cuando la presión del vapor alcanza la presión atmosférica, el líquido comienza a llenar el capilar. La temperatura a la que esto ocurre es el punto de ebullición.

   • Ponte una bata de laboratorio, gafas de seguridad a prueba de salpicaduras y guantes de nitrilo. Este experimento debe llevarse a cabo en una capucha.
   • Conecte un pequeño tubo de ensayo al termómetro con una banda elástica y asegure el termómetro en la abrazadera.
   • Obtén acetona y llévala de vuelta a tu capucha. Con su pipeta de vidrio y una pera, mida 1 ml de acetona y transfiéralo al pequeño tubo de ensayo.
   • Alinea el extremo del termómetro para que quede al nivel de la acetona en el tubo de ensayo, manteniéndolos cerca el uno del otro. Invierta un tubo capilar y colóquelo en el tubo de ensayo de modo que el extremo abierto quede hacia abajo.
   • Usa un vaso de precipitados de 250 ml para crear un baño de agua. Agregue aproximadamente 180 ml de agua al vaso de precipitados y colóquelo en la placa calefactora.
   • Baje el termómetro y el tubo de ensayo en el baño de agua. Encienda la placa calefactora a la configuración más baja, aproximadamente 30 ° C.
   • Aumente lentamente la temperatura en la placa calefactora entre 10 y 20 °C cada 10 minutos y observe de cerca el líquido en el tubo de ensayo. Cuando comiences a ver burbujas ocasionales en el líquido, aumenta el ajuste de calor solo 5 ° C cada 10 minutos.
   • Observe de cerca el tubo capilar dentro del tubo de ensayo. Informe la temperatura a la que un flujo rápido y continuo de burbujas sale del capilar.

     Tabla 1: Punto de ebullición de la acetona y el etanol

     	Temperatura del punto de ebullición (°C)
     	Bubbles	Líquido en capilar
     acetona
     etanol

     Haga clic aquí para descargar la Tabla 1
   • Apaga el fuego y deja que el baño de agua se enfríe. Siga observando el capilar a medida que la producción de burbujas disminuye hasta que no salgan burbujas del capilar. El líquido comenzará a subir en el capilar. Registre la temperatura a la que esto ocurre.
   • Etiqueta un vaso limpio de 25 ml como 'residuo orgánico'. Una vez que el baño de agua se haya enfriado a unos 35 °C, retire el termómetro y el tubo de ensayo del baño. Separe el tubo de ensayo del termómetro y vierta la acetona en el vaso de precipitados.
   • Utilice un tubo de ensayo y un capilar limpios y repita el experimento utilizando 1 mL de etanol.
   • Después de haber medido el punto de ebullición del etanol, deje que el baño de agua se enfríe. Una vez que se haya enfriado lo suficiente, retire el tubo de ensayo y el termómetro del baño de agua, separe el tubo de ensayo del termómetro y vierta el etanol en el vaso de precipitados de residuos orgánicos.
   • Desecha el agua del baño de agua por el fregadero y coloca los capilares y tubos de ensayo en el triturador de vidrio. Deseche los residuos orgánicos en el contenedor proporcionado por su instructor.
   • Lava toda tu cristalería con detergente y agua.
2. Resultadosexpandir

   En este experimento, medimos que el punto de ebullición de la acetona era de 56 °C, lo que se compara bien con el valor informado. Del mismo modo, se midió que el punto de ebullición del etanol era de 78 °C. Los errores en la medición del punto de ebullición pueden atribuirse a muchos errores experimentales, como calentar el baño de agua demasiado rápido o una mala alineación del termómetro y la muestra.

   El punto de ebullición de una sustancia orgánica está directamente relacionado con su estructura, donde las fuerzas intramoleculares más fuertes dan como resultado un punto de ebullición más alto, ya que las moléculas pueden aferrarse entre sí y permanecer en la fase líquida por más tiempo. El punto de ebullición más alto para el etanol se observa debido a la estructura OH que provoca el enlace de hidrógeno entre las moléculas. La acetona tiene un doble enlace polar de CO, lo que da como resultado fuerzas dipolo-dipolo. Dado que el enlace de hidrógeno es más fuerte que las fuerzas dipolo-dipolo, el etanol tiene un punto de ebullición más alto.

   Además, el etanol tiene un peso molecular más bajo que la acetona. Sin embargo, el peso molecular tiene menos impacto en el punto de ebullición que la estructura molecular. Por ejemplo, el butano es un gas a temperatura y presión ambiente, ya que tiene un punto de ebullición inferior a 25 °C. El etanol tiene una masa molecular ligeramente inferior al butano, pero es líquido a temperatura ambiente y, por lo tanto, tiene un punto de ebullición superior a la temperatura ambiente. Esto se debe al enlace de hidrógeno entre las moléculas de etanol, que es más fuerte que las fuerzas de van der Waals entre las moléculas de butano.