UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFacultad de Ingeniera Elctrica y ElectrnicaEspecialidad de Ingeniera de TelecomunicacionesDepartamento Acadmico de Ciencias Bsicas(Qumica General)

Laboratorio N3: Estados de agregacin de la materia: SLIDOS Y LQUIDOS

ProfesoraMARIA ISABEL RODRIGUEZ MORALES

Seccin: p

Alumnos:

*CHRISTIAN JOEL LOPEZ CAVEZ (L1)*DANIEL MENDOZA CHUMIOQUE (L1)*KEVIN PEREZ QUIROZ (L1)*RONAL POMA SOLIS (L1)

Fecha de presentacin:

Jueves 21 de mayo de 2015

Experimento 1: Diferencia entre Slido amorfo y Slido cristalino

EXPERIMENTO FUSIN DEL SLIDO AMORFO. Izquierda: Trozo de brea fundido. Derecha: Pedazos de plstico fundidos.

EXPERIMENTO FUSIN DEL SLIDO CRISTALINO. Sistema termmetro-capilar con naftalina siendo calentado.

A. EL Slido Amorfo:Presentan un acomodo estructurado en el espacio, pero su acomodo es ms desarreglado.Sus puntos de fusin son bajos y tambin no son exactos, pero se les puede ubicar en un rango de temperatura.En general no son tan duros estos solidos.Los slidos amorfos son ms estables, gracias a la ley de entropa que dice que el "desorden" es ms estable que el "orden".Un ejemplo de ellos es Carbn (Grafito) es un slido amorfo tiene un Punto de Fusin muy bajo y es blandito (velo en la punta de un lpiz).

B. EL Slido Cristalino:Bueno el slido cristalino es, como se dice, cristales, redes cristalinas teniendo una estructura peridica y ordenada. En general son compuestos inicos o covalentes puros cuyos puntos de fusin son mucho ms altos que los slidos amorfos y ms duros.Un ejemplo de ellos es el Carbn (Diamante) es un slido cristalino, presentan Punto de Fusin muy alto y exacto, y es extremadamente duro.

FUSIN DE UN SLIDO AMORFO:Hallaremos la temperatura de fusin un trozo de brea y un trozo de plstico, pero como son solidos amorfos sus temperaturas de fusin no son exactas, as que las hallaremos por un rango aproximado.-Para el trozo de brea, se hall que a la temperatura de 52C algunos pedazos de labrea ya estn fundidos, y aproximadamente a la temperatura de 130C ya todos los pedazos de brea se encuentran fundidos, pues de aqu se deduce el rango aproximado de la temperatura la brea y nos damos cuenta tambin por que presenta un desordenamiento irregular.-Para el trozo de plstico, se encontr que a la temperatura de 73C empieza por los bordes a fundirse, y aproximadamente hasta la temperatura de 140C ya todo el componente estara fundido.

FUSIN DE UN SLIDO CRISTALINO:Hallaremos la temperatura de fusin una muestra de naftaleno.En este proceso, se pudo determinar experimentalmente que la temperatura de fusin del naftaleno es 84C.

Diagrama aproximado de la distribucin de los materiales a usar en el experimento fusin de un slido cristalino.

El naftaleno posee una temperatura de cambio, esto se debe a que el naftaleno posee un ordenamiento que hace que sus propiedades sean uniformes, por lo que se le conoce como solido cristalino.

CONCLUSIONES:

Los datos que obtuvimos no concuerdan exactamente con los datos tericos esto es debido a los factores externos que intervinieron, como son la temperatura del ambiente, la humedad, etc.

Experimento 2: Propiedades de los slidos cristalinos

2.1 HigroscopiaIzquierda: Sulfato de cobre anhidro al iniciar el experimento. Derecha: Sulfato de cobre luego de una hora.

Reacciones involucradas:

En este experimento, se observa la reaccin de hidratacin del sulfato de cobre anhidro a sulfato de cobre pentahidratado al interactuar con la humedad del ambiente.

(Reaccin de hidratacin del sulfato de cobre)

Anlisis de lo sucedido en el experimento:

Al dejar expuesto al ambiente el sulfato de cobre por espacio de una hora, se empez a notar un paulatino pero constante cambio en la coloracin del mismo, evidencia de una reaccin qumica (cambio de propiedades organolpticas), de un celeste plido a un azul marino de tonalidad fuerte. Qu sucedi? Recordamos una propiedad de algunos slidos cristalinos: higroscopia, la cual se define como la capacidad de algunas sustancias de hidratarse, es decir, aadir en su composicin qumica molculas de agua, que en muchos casos, provienen de la humedad ambiental. Para el caso particular del sulfato de cobre, si solamente est expuesto a la humedad ambiental, este hidrata en sulfato de cobre pentahidratado, lo cual se observa al final de la exposicin, es decir, al final del experimento. Si se desea regresarlo a sulfato de cobre anhidro, tan solo basta someterlo a un proceso de calentamiento, las molculas de agua se evaporarn y se tendr de vuelta la sustancia anhidra.2.2 Delicuescencia

Izquierda: Hidrxido de sodio al iniciar el experimento. Derecha: Hidrxido de sodio luego de una hora.

Reacciones involucradas:

El hidrxido de sodio absorbe agua o humedad del ambiente, y, si la absorbe en suficiente cantidad, es capaz de pasar a ser una solucin saturada de hidrxido de sodio, por lo que su estado aparente a simple vista sera el de un lquido.

Anlisis de lo sucedido en el experimento:

Al dejar expuesto el hidrxido de sodio al ambiente por espacio de una hora, a los pocos minutos de iniciado el experimento se observa como si este se estuviera derritiendo, para luego secarse y formar una especie de pasta slida que se encuentra distribuida alrededor de lo que queda de la pepita de hidrxido slido. Qu sucedi? Podemos explicar este fenmeno por una propiedad de los slidos cristalinos: delicuescencia, la que se define como la capacidad de algunas sustancias (especialmente cloruros e hidrxidos) de absorber molculas de vapor de agua del aire hmedo para formar hidratos o soluciones saturadas de los mismos. Este fenmeno ocurre si la presin parcial de vapor de agua en el aire es mayor a la presin del vapor del sistema hidrato a la temperatura dada, y en esto radica su mayor diferencia de la anterior propiedad, higroscopia. Esto tambin explica por qu, a diferencia de la anterior experiencia, no toda la sustancia reacciona con la humedad del ambiente, debido probablemente a no alcanzar la suficiente presin de vapor de agua del ambiente para superar la del sistema hidrato.

2.3 Sublimacin

Izquierda: Pepita de yodo en el tubo de ensayo. Derecha: Vapor producto del calentamiento del yodo.

Observacin:

Tener especial cuidado al momento de iniciar y concluir el experimento con el, evitar tener contacto con el yodo slido puesto que es muy corrosivo y puede generar lesiones en la piel, y tambin evitar inhalar los vapores de yodo, puesto que son muy irritantes tanto para los ojos como para la mucosa nasal.

Reacciones involucradas:

Este experimento trata de un simple cambio fsico: la sublimacin, que consiste en el paso directo de una sustancia de una fase slida a la fase gaseosa, sin pasar por la fase lquida. Este paso normalmente recibe tambin el nombre de sublimacin directa, mientras que el sentido contrario (de fase gaseosa a fase slida) recibe el nombre se sublimacin inversa. As, en un sistema en equilibrio qumico:

(Sublimacin directa del yodo)

Anlisis de lo sucedido en el experimento:

Luego de calentar el agua en el vaso, e introducir el tubo tapado con la pepita de yodo, se observa que en el interior del tubo de ensayo el yodo en estado slido (de color gris violceo), desprende un vapor de color violeta tenue, hasta que el tubo de ensayo es retirado y la temperatura vuelve a su medida anterior. Qu sucedi? Si recurrimos a informacin adicional, nos daremos cuenta rpidamente que el fenmeno observado corresponde al desprendimiento de vapor de yodo, el cual tiene este color caracterstico. Esto nos quiere decir que aqu ocurri un cambio qumico: sublimacin de tipo directa (de fase slida a fase gaseosa) lo cual es fcilmente verificable si revisamos las propiedades fsicas del yodo (presin y temperatura) en su diagrama de fasesDiagrama de fases para el yodo en ingls (no est a escala).

A presiones menores a 1 atm. y a temperatura ambiente, vemos que es posible con un simple calentamiento pasar al yodo de estado slido a gas sin necesidad de pasar por el lquido, lo cual sucede en este experimento.

Experimento 3: Obtencin de slidos cristalinos a partir de una solucin sobresaturadaIzquierda: Cristales de sulfato de cobre antes del calentamiento. Derecha: Cristales de sulfato de cobre despus del calentamiento.

Reacciones involucradas:

Para obtener los cristales de sulfato de cobre pentahidratados (pequeos cristales de tonalidad azul marina), en este caso se sigue un proceso diferente al de exponerlos al ambiente y esperar su formacin. Se sumergen los cristales anhidros en agua para luego calentarlos y formar una solucin sobresaturada de sulfato de cobre. Al ser una solucin sobresaturada, esta contiene mas sulfato de cobre del que puede disolver, siendo la nica manera de mantener disuelto todo el soluto tener la solucin a alta temperatura, por lo que al enfriarse, la cantidad que est por encima del lmite de solubilidad permitida a temperatura ambiente solidificar y sedimentar, son estos cristales (en este caso tambin pentahidratados) los que se obtienen. Se observa que, a diferencia de los anteriores cristales obtenidos por higroscopia, estos tienen ms tamao, unas especies de lneas o trazos sobre su superficie y una tonalidad ms plida que los anteriores, que se relacionan con el mtodo de obtencin empleado.

Experimento 4: Confeccin de los modelos de celdas unitarias de empaquetamientos ms comunes

Esta parte del informe de laboratorio, es un apndice grfico de algunas de las principales estructuras cristalinas cuyas maquetas se observaron en el laboratorio.

Empaquetamiento cbico simple: Por celda unitaria hay 1/8*8 = 1 tomo.

Modelo de empaquetamiento cbico simple a base de vidrio y pelotas de tecnopor.

Empaquetamiento cbico de cuerpo centrado: Por celda unitaria hay 1 + 1/8*8 =2 tomos.

Modelo de empaquetamiento cbico de cuerpo centrado a base de vidrio y pelotas de tecnopor.

Empaquetamiento cbico de cara centrada: Por celda unitaria hay *6 + 1/8*8 = 4 tomos.

Modelo de empaquetamiento cbico de cara centrada a base de vidrio y pelotas de tecnopor.

Empaquetamiento hexagonal compacto: Por celda unitaria hay 1 + *2 + 12*1/8 = 3.5 tomos.

Modelo de empaquetamiento hexagonal compacto a base de vidrio y pelotas de tecnopor.

Experimento 5: Determinacin de la temperatura de ebullicin del alcohol etlico

Izquierda: Grfico del experimento armado.Derecha: Sistema usado en el experimento

OBSERVACIONES:

Al introducir el tubo capilar en el tubo de prueba, el alcohol etlico comenz a ascender hasta el extremo cerrado del tubo capilar, esto debido a la diferencia de presiones en la parte de alcohol libre y la parte de alcohol debajo del capilar. Mientras el sistema se iba calentando se observo pequeas burbujas, tanto como en el agua como en el alcohol. Cuando en el termmetro la temperatura media aproximadamente 90C, se apag la estufa y se observo que las burbujas en el agua najaron considerablemente, pero en el tubo capilar, desde el extremo abierto, las burbujas de alcohol salan hasta la superficie muy rpidamente. Al momento de salir la ltima burbuja del capilar, el termmetro midi aproximadamente 80 C, que corresponde a nuestro valor experimental del punto de fusin del alcohol etlico. Finalmente se observo que el alcohol etlico nuevamente ascendi hasta el extremo cerrado del capilar.

COMPARACION DE LOS DATOS OBTENIDOS:

Consultando informacin, se sabe que la temperatura de ebullicin terica del alcohol etlico vale 78,4C, por lo tanto nuestro porcentaje de error es:

%ERROR = [(Valor Terico Valor Experimental) / (Valor terico)]*100

% ERROR = [(78,4C 80C) / ( 78,4C)] * 100 % ERROR = - 2,0408%

Considerando el valor absoluto, podemos decir que nuestro valor experimental se desva un 2.0408% de nuestro valor experimental.

A continuacin damos algunas causas que produjeron el error obtenido:

La incertidumbre del termmetro, el error inevitable en todos los aparatos de medida.

El valor terico se calcula en base a una presin y constante, pero nuestro calculo es en realidad lo con la presin variable del ambiente.

Se hubiese enviado un valor ms exacto si al apagar la estufa, hubiramos retirado al equipo de la misma. No se hizo esta operacin debido a que el termmetro/tubo colgaban de un soporte, mientras que el vaso no.

El alcohol etlico debi tener algn porcentaje de impureza.

CUESTIONARIO

1) DEFINIR LOS TERMINOS:

Higroscopia: Es la capacidad de algunas sustancias de absorber o ceder humedad al medioambiente, Algunos de los compuestos higroscpicos reaccionan qumicamente con elaguacomo loshidruroso losmetales alcalinos. Otros la atrapan como agua de hidratacin en su estructura cristalina como es el caso delsulfato de sodio.

Delicuescencia: Es la propiedad que presentan algunas sales y xidos, principalmente de absorber molculas de vapor de agua del aire hmedo para formar hidratos. Este fenmeno ocurre si la presin parcial de vapor de agua en el aire es mayor a la presin del vapor del sistema hidrato a latemperaturadada.

Sublimacin: Es el proceso que consiste en elcambio de estadode la materia slida al estado gaseoso sin pasar por el estadolquido. Un ejemplo clsico de sustancia capaz de sublimarse a presin y temperatura ambiente es elhielo seco.

Solido Amorfo: Slido cuyo acomodo interno de tomos, molculas o iones carecen de una estructura ordenada. Estos slidos carecen de formas y caras bien definidas.

Solido Cristalino: Slido cuyo acomodo interno de tomos, molculas o iones muestra una repeticin regular en todas las direcciones dentro del slido.

Anisotropa: es la propiedad general de lamateriasegn la cual determinadas propiedades fsicas, tales como: elasticidad,temperatura,conductividad,velocidadde propagacin de la luz, etc. varan segn la direccin en que son examinadas.

Isotropa: Es la caracterstica de los cuerpos cuyas propiedades fsicas no dependen de la direccin. Es decir, se refiere al hecho de que ciertasmagnitudesvectorialesconmensurables, dan resultados idnticos con independencia de la direccin escogida para dicha medida.

Alotropa: Es la propiedad que poseen determinadoselementos qumicosde presentarse bajo estructuras qumicas diferentes, como eloxgeno, que puede presentarse como oxgeno atmosfrico (O2) y comoozono(O3), o con caractersticas fsicas distintas, como elcarbono, que lo hace comografito,diamante,grafenoyfulereno. Para que a un elemento se le pueda denominar como altropo, sus diferentes estructuras moleculares deben presentarse en el mismoestado fsico.

Polimorfismo: Es la capacidad de un material slido de existir en ms de una forma oestructura cristalina, todas ellas con la misma composicin de elementos qumicos. Por ejemplo, el diamante y el grafito son polimorfos delcarbono. La -ferrita, la austenita y la -ferrita son polimorfos delhierro. Cuando esta propiedad se da en compuestos formados por un nico elemento se denomina tambinalotropa.

Punto de Fusin: es latemperaturaa la cual encontramos el equilibrio de fases slido - lquido, es decir la materia pasa deestado slidoa estado lquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. El punto de fusin es unapropiedad intensiva.

Punto de Ebullicin: Es aquellatemperaturaen la cual la materia cambia de estado lquido a estado gaseoso, es decir hierve. Expresado de otra manera, en un lquido, el punto de ebullicin es la temperatura a la cual la presin de vapor del lquido es igual a la presin del medio que rodea al lquido.1En esas condiciones se puede formarvaporen cualquier punto del lquido.

Presin de Vapor: Para una temperatura dada, es la presin que ejerce la fase gas de una sustancia pura, cuando est en equilibrio con su fase solida o liquida.

2) MEDIANTE UN CUADRO, ESTABLEZCA LAS CARACTERISTICAS DE LOS SOLIDOS COVALENTE, IONICO, MOLECULAR, METALICO, INDICAR ADEMAS, NATURALEZA DE ENLACE Y UNOS EJEMPLOS:

Tipo de SolidoInicoCovalenteMolecularMetlico

Partculas de la celda unidadMolculas u tomostomosIonesIones metlicos con nubes de electrones

Naturaleza de EnlaceDipolo-Dipolo y Puente HidrogenoEnlace CovalenteElectrostticaEnlace Metlico ( atraccin elctrica entre cationes y electrones)

CaractersticasBlandos, malos conductores elctricos y trmicos, bajo peso molecularMuy duros, malos conductores elctricos y trmicos, alto peso molecularDuros, frgiles, malos conductores elctricos y trmicos, alto peso molecularDe blandos a muy duros, buenos conductores del calor y la electricidad, amplio rango de pesos moleculares

EjemplosP4, S8, H2OC (diamante)SiO2 (cuarzo)NaCl, CaBr2, K2SO4(sales Tpicas)Li, K, Ca, Cu, Cr; Ni

3) BUSCAR EN LA BIBLIOGRAFIA LA TEMPERATURA DE EBULLICION NORMAL DEL ACOHOL ETILICO Y LA TEMPERATURA DE FUSION DEL NAFTALENO. COMPARE CON SUS DATOS EXPERIMENTALES. DETERMINAR EL PORCENTAJE DE ERROR Y QUE FACTORES PARA QUE EXISTA DICHO ERROR:

Alcohol Etlico: Consultando informacin, se sabe que la temperatura de ebullicin terica del alcohol etlico vale 78,4C, por lo tanto nuestro porcentaje de error es:

%ERROR = [(Valor Terico Valor Experimental) / (Valor terico)]*100

% ERROR = [(78,4C 80C) / ( 78,4C)] * 100 % ERROR = - 2,0408%

Considerando el valor absoluto, podemos decir que nuestro valor experimental se desva un 2.0408% de nuestro valor experimental. A continuacin damos algunas causas que produjeron el error obtenido:

La incertidumbre del termmetro, el error inevitable en todos los aparatos de medida. El valor terico se calcula en base a una presin y constante, pero nuestro calculo es en realidad lo con la presin variable del ambiente. Se hubiese enviado un valor ms exacto si al apagar el mechero, hubiramos retirado al equipo de la misma. No se hizo esta operacin debido a que el termmetro/tubo colgaban de un soporte, mientras que el vaso no. Algn porcentaje de impureza debi tener el alcohol etlico

Naftaleno: no tengo ese dato al que le toco que ponga esa informacin.T fusin naftaleno: 80 C

4) (Esta pregunta es igual a la 6.)

5) MOSTTRAR MEDIANTE UN ESQUEMA LOS SOLIDOS VISTOS EN EL LABORATORIO:

BREAPLASTICONAFTALENOSULFATO DE COBREHIDROXIDO DE SODIOYODO

GRAFICO

RED CRISTALINANo presentaNo presentaTriclnicaOrtorrmbica

TIPO DE CELDANo presentaNo presenta

# DE ATOMOS POR CELDANo definidoNo definido

FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO ATOMICONo definidoNo definido

# DE COORDINACIONNo definidoNo definido

DENSIDAD TEORICANo definidoNo definido1.14 g/cm33,603g/cm32,1g/cm34,94g/cm3

6) DIAGRAMA DE FASE DEL H2O

DIAGRAMA DE FASE DEL CO2:

Punto Triple: Elpunto triplees aquel en el cual coexisten en equilibrio el estadoslido, el estadolquidoy el estadogaseosode unasustancia. Se define con unatemperaturay unapresin de vapor. Punto Crtico: Punto en el diagrama de fases de una sustancia determinada por algn valor de Temperatura y presin por encima de la cual no se puede condensar un gas de la sustancia dada. Curvas de Equilibrio: Curvas del diagrama de fases en las cuales para diferentes valores de presin y temperatura la sustancia se puede encontrarse en dos estados diferentes. Estados de agregacin: para cualquier sustancia o elemento material, modificando sus condiciones detemperaturaopresin, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominadosestados de agregacin de la materia, en relacin con las fuerzas de unin de las partculas (molculas, tomos o iones) que la constituyen.

Bibliografa

http://www.galeon.com/ Enciclopedia Microsoft Encarta 2002 http://es.wikipedia.org/wiki/Etanol Gua de Laboratorio de Qumica. UNI-FIEE, Ciclo 2012-1.

INFORME DE LABORATORIO N3