8/11/2019 09 Cambios de Fase de La Naftalina

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CAMBIOS DE FASE DE LA NAFTALINACAMBIOS DE FASE DE LA NAFTALINAEXPERIENCIA N° 09

 Josiah Willard Gibbs. (New Haven, EE UU, 1839-id., 1903) !si"o # $%!&i"o es'ado%nidense.

Dedujo la regla de las fases, que permite determinar los grados delibertad de un sistema sicoquímico en función del número de

componentes del sistema y del número de fases en que se presenta lamateria involucrada. También denió una nueva función de estado del

sistema termodinmico, la denominada energía libre o energía de !ibbs

"!#, que permite prever la espontaneidad de un determinado procesosicoquímico "como puedan ser una reacción química o bien un cambio de

estado# e$perimentado por un sistema sin necesidad de interferir en elmedio ambiente que le rodea.

I. OBJETIVO

Investigar sobre la curva de fusión y de solidicación de la naftalina.

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II. EQUIPOS / MATERIALES

1 Equipo de calentamiento 2 Termómetros

1 Soporte Universal 2 lamp oagarraderas1 Tubo de prueba 1 ronómetro1 !aso de p"re# $%&& ' (gitador de vidrio

)aftalina (gua  *apel milimetrado

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

(l cambio de fase de sólido a l"quido de una sustancia se ledenomina fusión+ la temperatura asociada a este cambio se ledenomina punto de fusión.

(l cambio de fase de l"quido a sólido se le denomina solidicación+ latemperatura asociada a este cambio se denominada punto desolidicación.

En estos cambios de estado necesariamente interviene una energ"ade naturale,a t-rmica la cual es absorbida o disipada por el cuerpo.Esta tiene como n acer m/s activas las mol-culas que se

encuentran ligadas por fuer,as atractivas0 o en todo caso areagruparlas.

El punto de solidicación coincide con el punto de fusión y durante lasolidicación+ el calor que fue absorbido en la fusión es liberado.

Naftal!a

Estructura qu"mica.

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Estructura tridimensional.

Ot"#$ !#%&"'$ )eftaleno

F("%)la

%#l'*)la"

1&

3a naftalina $nombre comercial del naftaleno+ 1&' es un sólido blancoque se volatili,a f/cilmente y se produce naturalmente cuando se quemancombustibles. Tambi-n se llama alquitrn blanco y se a usado en bolas yescamas para auyentar las polillas. 4uemar tabaco o madera producenaftalina. Tiene un olor fuerte+ aunque no desagradable. 3a 15metilnaftalina y la 25metilnaftalina son compuestos similares a lanaftalina. 3a 15metilnaftalina es un l"quido transparente y la 25

metilnaftalina es un sólido0 ambos pueden olerse en el aire y en el aguaen concentraciones muy ba6as. Su temperatura de fusión es & 7. alorlatente de fusión 38 9 :%+; cal<g. El calor espec"co es &+=1 cal<g 7 91+>2 ?@<Ag5? 9 &+2:B cal<g5? 9 &+=1 CTU<lb78. Es soluble en grasas.

•

P"#+)**(!

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3a mayor parte de naftaleno se obtiene a partir de alquitr/n de ulla.Desde la d-cada de 1B;& asta la d-cada de 1BB&+ importantescantidades de naftaleno tambi-n fueron producidos a partir de fraccionespesadas de petróleo durante el renado de petróleo+ en la actualidad elnaftaleno derivado del petróleo sólo representa un componente menor de

la producción de naftaleno.

El naftaleno es el componente m/s abundante del alquitr/n de ulla.(unque la composición var"a con el carbón del que se produce+ siendoapro#imadamente 1& en peso de naftaleno. En la pr/ctica industrial+ dela destilación de alquitr/n de ulla se obtiene un aceite que contieneapro#imadamente %& de naftaleno+ 6unto con una variedad de otroscompuestos arom/ticos. Este aceite+ despu-s de ser lavado con deidró#ido de sodio acuoso para eliminar los componentes /cidos$principalmente varios tipos de fenoles'+ y con /cido sulfFrico paraeliminar componentes b/sicos+ se somete a destilación fraccionada paraaislar naftaleno. El naftaleno bruto resultante de este proceso es dealrededor del B% en peso de naftaleno+ a menudo referido como > 7$punto de fusión'.

El naftaleno derivado del petróleo es generalmente m/s puro que elprocedente del alquitr/n de ulla. uando se necesita crudo de naftalenopuede ser puricado por re cristali,ación a partir de cualquiera de unavariedad de disolventes+ lo que resulta en BB en peso de naftaleno+denominado & 7 $punto de fusión'. (pro#imadamente 1 millón detoneladas se producen anualmente.

En (m-rica del )orte son productores basados en el alquitr/n de ullaG?oppers Inc. and Hecocem Inc.+ y derivado del petróleoG (dvanced(romatics+ 3*.

E$t")*t)"a , "'a*t-+a+

Una mol-cula de naftaleno se deriva de la fusión de un par de anillos debenceno. $En la qu"mica org/nica+ los anillos se funden+ por dos o m/s

/tomos comunes.' En consecuencia+ naftaleno est/ clasicado como unidrocarburo arom/tico polic"clico $(*'. ay dos con6untos de /tomos deidrógeno equivalentesG el alfa de posiciones son las posiciones 1+ =+ %+ y en el dibu6o a continuación+ la versión beta y posiciones son lasposiciones 2+ :+ ;+ y >.

( diferencia de benceno+ los enlaces de carbono5carbono en el naftalenono son de la misma longitud. 3os enlaces 152+ :+ =+ % y ;5>5 seacerca 1+:; $1:; pm' de longitud+ mientras que el resto de los bonos decarbono5carbono son apro#imadamente 1+=2 $1=2 pm' de largo. Esadiferencia+ que fue establecida por difracción de rayos5#+ es coerentecon los enlaces de valencia modelados en la vinculación de naftaleno quecomprende tres estructuras de resonancia $como se muestra a

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continuación'+ mientras que los enlaces de 152+ :+ =+ %+ ; y > 5dobles en dos de las tres estructuras+ los otros son el doble en sólo una.

omo el benceno+ el naftaleno puede someterse a sustitución electrolica

de arom/ticos. *ara mucas de estas reacciones+ el naftaleno reaccionaba6o condiciones m/s leves que el benceno. *or e6emplo+ mientras que elbenceno y el naftaleno reacciona con cloro en presencia de un clorurof-rrico o cloruro de aluminio catali,ador+ naftaleno y el cloro puedereaccionar para formar 15cloronaftaleno incluso sin un catali,ador. Delmismo modo+ el benceno y el naftaleno puede ser alquilados utili,andoreacciones de 8riedel5rafts+ el naftaleno tambi-n pueden ser alquiladopor reacción con alquenos o alcooles+ con el /cido sulfFrico o el /cidofosfórico como catali,ador.

U$#$

oy e#iste el mito de que la naftalina sirve para elevar los octanos de lagasolina comercial+ esto es parcialmente verdad+ ya que los compuestosmuy vol/tiles tienden a me6orar el octana6e $HJ)+ o KJ)'. *eroindustrialmente no ser"a factible utili,ar a la naftalina como un me6oradordel nFmero de octano porque es un idrocarburo arom/tico polic"clico+ ycomo tal+ un contaminante considerado peligroso. *or lo tanto se recurrea otros me6oradores del nFmero de octano.

IV. PROCEDIMIENTO

MONTAJE

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1.  oloque la naftalina y untermómetro+ que eventualmente pueda servir como agitador$agite con cuidado'+ dentro del tubo de prueba

2.   !ierta =&& ml de agua al p"re#

3. oloque en el tubo de ensayo la naftalina y el termómetro.Sumer6a el tubo de ensayo en el vaso de precipitado.

4. oloque un termómetro adicional en el agua para monitorear sutemperatura como se muestra en la gura )7 1.

5. aliente el agua y registre los valores de la temperatura del tubode ensayo cada 8igura 1:& segundos asta que la naftalina se funda y luego de6eenfriar asta que solidique $Hegistre la temperatura durante todoel proceso'.

TABLA N° t

%!

00.1

.0

.1

2.0

2.1

3.0

3.1

4.0

4.1

1.0

1.1

5.0

5.1

6.0

T°C

24.

2=.:

2%.2

2>.&

2B.B

:2.2

:=.%

:>.&

:B.B

=:.&

=%.;

=.1

%&.>

%:.:

%;.2

t

%!

6.1 7.0 7.1 9.0 9.1 0.0 0.1 .0 .1 2.0 2.1 3.0 3.1 4.0 4.1

naftalinam :.1gramos

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T°C

19.

;1.B

;=.2

;;.;

;B.:

>1.>

>=.2

>;.%

&.1

&.B

1.>

=.B

B&.&

B1.

;.%

t%!

1.0

1.1

5.0

5.1

6.0

6.1

7.0

7.1

9.0

9.1

20.0

20.1

2.0

2.1

22.0

T°C

7.4

&.B

&.;

&.;

&.;

&.%

&.=

&.:

&.1

>B.=

>B.=

>B.=

>.:

>%.=

;.2

Hegistre la temperatura de fusión.

Indique en que instantey a qu- temperatura se reali,a el proceso de solidicación.

 t 1B.& segundos

=ción solidificaT  ;.27

V. EVALUACIÓN

. T"a*' la 8":*a +' la *)"-a +' $#l+:*a*(!; t'%<'"at)"a  -'"$)$ t'%<# ' = , +$*)ta *a+a t"a%# +' la 8":*a.

2. >C#!*+' 'l <)!t# +' f)$(! , $#l+:*a*(! '! 'l <"#*'$#?

En el e#perimento reali,ado el punto de fusión y ebullición sediferencian en una m"nima cantidad de grados elsius.

3. S 'l <)!t# +' $#l+:*a*(! +' la !aftal!a $' *#!$+'"a a70°C >A @) $' +'&' la +f'"'!*a *#!$'"-a+a '! la 8":*aL

4. >C)l'$ $#! la$ <#$&l'$ f)'!t'$ +' '""#"'$ '! '$t'

'<'"%'!t#?

  fusiónT  &.B7

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o omo se sabe la acción de la temperatura ar/ que varia

aunque sea muy poco la temperatura de fusión y ebullición+

el lugar en donde agamos el e#perimento tambi-n ar/

variar la temperatura debido a la presión atmosf-rica.

o El suministro de energ"a t-rmica por unidad de tiempo no fue

e#actamente constante.

o Errores de paralela6e.

o 3as condiciones ambientales

o 3as malas condiciones en que estaban los tubos de ensayo

$algunos residuos'+ que afectaron de alguna manera en las

propiedades de la naftalina.

VI. TAREA

. >E$ <#$&l' +'t'"%!a" la *a!t+a+ +' *al#" <#" )!+a+ +'t'%<# @)' $' +'$<"'!+' '! 'l <"#*'$# +' $#l+:*a*(!?

Si se puede determinar la cantidad de calor por unidad de tiempo+siempre y cuando se cono,ca su calor espec"co y la masa.

2. E<l@)' '! @) *#!$$t' la f)$(! f"a!*a , la f)$(! <a$t#$a.

3a fusión franca y la pastosa es un proceso que se dan ala ve, estoace referencia cuando la geometr"a del solido+ por e6emplo lanaftalina que tiene cristales en su estructura cuando estos cambiande estado solido a liquido+ es decir de6an de ser cristales ocurre esteproceso de fusión.

VI. CONCLUSIONES

3a naftalina es un sólido blanco que cambia de fase r/pidamente+

pasa del estado liquido al estadio sólido debido a que las

mol-culas pierden energ"a cin-tica muy r/pido puesto que la

naftalina tiene a igualarse con la temperatura del ambiente

$cumpli-ndose Mla ley cero de la termodin/micaN'.

3a temperatura de la naftalina aumenta normalmente asta

alcan,ar el punto de fusión donde permanece constante.

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En el proceso de solidicación la cantidad de calor por unidad de

tiempo se mantiene un poco variable.

(segurar el tr"pode+ al igual que la re6illa+ puesto que esto

evitara futuros accidentes+ por e6emplo que se caiga elequipo+ derrame de sustancias+ etc.

Instalar adecuadamente el mecero+ para evitar quemaduras.

olocar muy bien las sustancias+ a n de lograr el n del

e#perimento.

*esar bien las sustancias+ antes de pesar asegurarse que este

calibrada+ puesto que esto ayudara a tener una medida

muco m/s e#acta. Tomar correctamente la medida+ es decir el termómetro no

debe cocar las paredes del recipiente+ solo debe estar en

contacto con la sustancia.

VII. OBSEVACIONES RECOMENDACIONES

olocar una cantidad moderada de )aftalina en el tubo de

ensayo+ que entre sin estar apretado y al ser colocado en

baOo Kar"a el agua tapa toda la masa de la naftalina. 3a cantidad de naftalina no debe sobrepasar el nivel de

agua en el p"re# +porque la parte que sobrepasa este nivel+

no logra cambiar de estado

Kedir la temperatura de la naftalina liquida dentro del tubo

de ensayo+ sacar con cuidado el termómetro este podr"a

romperse.

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(l poner tubo de ensayo en el recipiente+ usando la

agarradera no a6ustar demasiado el tubo de ensayo+ podr"a

ra6arse o quebrarse pudiendo terminar en el agua ervida

rompi-ndose.

 Tratar no tener muco contacto con la naftalina este sólido

desprende un olor muy to#ico provocando nauseas u otros

malestares que no solemos contraer.