Informe 03 Punto De Ebullicion Del Tolueno 141q3j

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación"

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA DEL GAS NATURAL Y ENERGIA

CATEDRÁTICO: Ing. ABEL INGA DIAZ Tema : “DETERMINACION DEL PUNTO DE EBULLICION TOLUENO” ALUMNO: JIMENEZ CHUQUIMANTARI JAVIER JIMMY SEMESTRE: II - B

HUANCAYO 2015

I.- INTRODUCCIÓN

La definición formal de punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se encuentra. Coloquialmente, se dice que es la temperatura a la cual la materia cambia del estado líquido al estado gaseoso. La temperatura de una sustancia o cuerpo depende de la

energía

cinética media de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de ebullición sólo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene energía suficiente para romper la tensión superficial y escapar. Este incremento de energía constituye un intercambio de calor que da lugar al aumento de la entropía del sistema (tendencia al desorden de las partículas que componen su cuerpo). En esta práctica se determinara el punto de ebullición del tolueno, en un medio aceitoso (aceite mineral )con una temperatura elevada que será determinada con un termómetro adecuado.

II.- OBJETIVOS

 Conocer el análisis de las constantes físicas que gobiernan a la química.  Determinar el punto de ebullición del tolueno en la práctica.

III.- MARCO TEORICO 3.1.- CONSTANTES FISICAS Una sustancia química pura posee un conjunto de propiedades físicas y químicas propios, mediante ellas pueden ser identificados y conocer su grado de pureza o establecer su criterio de pureza. La identidad de un conjunto queda determinada cuando sus propiedades físicas y químicas son idénticas a las registradas para dicho compuesto en la literatura química. Las propiedades físicas o constantes físicas son: propiedades organolépticas (color, sabor, olor, etc, en el punto de fusión y para solidos), punto de solidificación (para los sólidos y líquidos), punto de ebullición (para los líquidos). Estas constantes físicas son las masas empleadas en el laboratorio de química orgánica. 3.2.- PUNTO DE FUSION La definición formal de punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se encuentra. Coloquialmente, se dice que es la temperatura a la cual la materia cambia del estado líquido al estado gaseoso. La temperatura de una sustancia o cuerpo depende de la energía cinética media de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de ebullición, sólo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene energía suficiente para romper la tensión superficial y escapar. Este incremento de energía constituye un intercambio de calor que da lugar al aumento de la entropía del sistema (tendencia al desorden de las partículas que componen su cuerpo). El punto de ebullición depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia. Para ello se debe determinar si la sustancia es covalente polar, covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces (dipolo permanente - dipolo inducido o puentes de hidrógeno). El punto de ebullición no puede elevarse en forma indefinida. Conforme se aumenta la presión, la densidad de la fase gaseosa aumenta hasta que, finalmente, se vuelve indistinguible de la fase líquida con la que está en equilibrio; ésta es la temperatura crítica, por encima de la cual no existe una fase líquida clara. El helio tiene el punto normal de ebullición más bajo (−268,9 °C) de los correspondientes a cualquier sustancia, y el carburo de tungsteno, uno de los más altos (5555 °C).

3.3.- CALCULO DEL PUNTO DE EBULLICION El punto de ebullición normal puede ser calculado mediante la fórmula de Clausius-Clapeyron:

donde: = es el punto de ebullición normal en Kelvin = es la constante de los gases, 8.314 J · K−1 · mol−1 = es la presión de vapor a la temperatura dada, atm = es la entalpía de vaporización, J/mol = la temperatura a la que se mide la presión de vapor, K = es el logaritmo natural

3.4.- EL TOLUENO El tolueno o metilbenceno (C6H5CH3) es un hidrocarburo aromático a partir de la cual se obtienen derivados del benceno, elácido benzoico, el fenol, la caprolactama, la sacarina, el diisocianato de tolueno (TDI), materia prima para la elaboración de poliuretano, medicamentos, colorantes, perfumes, TNT y detergentes. Su nombre deriva del bálsamo de Tolú extraído del árbol Myroxylon balsamum, del cual Henri Etienne Sainte-Claire Deville lo obtuvo por primera vez en 1844 mediante destilación seca

APLICACIONES El tolueno se adiciona a los combustibles (como antidetonante) y como disolvente

para

pinturas,

revestimientos, caucho, resinas,

diluyente

en lacas nitrocelulósicas y en adhesivos. El tolueno es el producto de partida en la síntesis del TNT (2,4,6trinitrotolueno), un conocido explosivo. De igual modo, el tolueno es un disolvente ampliamente utilizado en síntesis. También se puede utilizar en la fabricación de colorantes.

SINTESIS Existe en forma natural en el petróleo crudo y en el árbol tolú. También se produce durante la manufactura de gasolina y de otros combustibles a partir de petróleo crudo y en la manufactura de coque a partir de carbón. También está presente en el humo de los cigarrillos. Químicamente se genera en el ciclo de hidrogenación del n-heptano en presencia de catalizadores y pasando por el metilheptano. Además se obtiene como subproducto en la generación de etileno y de propeno. Es un metilbenceno La producción anual de tolueno mundialmente es de 5 a 10 millones de toneladas.

TOXICIDAD El tolueno es una sustancia nociva aunque su toxicidad es muy inferior a la del benceno. Los epóxidos generados en la oxidación del anillo aromático (y al que se atribuye el poder cancerígeno del benceno) sólo se forman en una proporción inferior al 5%. El cuerpo elimina el tolueno en forma de ácido benzoico y ácido hipúrico. El tolueno puede afectar al sistema nervioso. Niveles bajos o moderados pueden producir cansancio, confusión, debilidad, pérdida de la memoria, náusea, pérdida del apetito y pérdida de la audición y la vista. Estos síntomas generalmente desaparecen cuando la exposición termina. Los vapores de tolueno presentan un ligero efecto narcótico e irritan los ojos. Inhalar niveles altos de tolueno durante un período breve puede hacer que uno se sienta mareado o somnoliento. Puede causar, además, pérdida del conocimiento y, en casos extremos, la muerte. La concentración máxima permitida de los vapores del tolueno en los lugares de trabajo es de 50 ppm (partes por millón) (192 mg/m³). El tolueno es biodegradable, hecho que se aprovecha por ejemplo en los biofiltros para la eliminación de sus vapores. Sin embargo presenta una cierta toxicidad sobre la vida acuática y por lo tanto es catalogado como sustancia peligrosa para estos sistemas. Se han encontrado pequeñas cantidades de Tolueno en el humo de tabaco.

IV.- PARTE EXPERIMENTAL

4.1.- MATERIALES -Soporte universal -Capilares de vidrio -Termómetro de rango adecuado -Mechero de bunsen -Vaso de precipitación

4.2.- REACTIVOS -Tolueno

-Aceite mineral -Benceno -Agua

4.3.- PROCEDIMIENTO 1.- Cerrar el capilar (solo un extremo) por medio del fuego . 2.- Se adhiere el tubo de ensayo al termómetro con la cinta adhesiva o anillo de goma, de manera que dentro del tubo se introduzca la muestra a analizar (tolueno, benceno u otros ( cloroformo, n-hexano, tetracloruro de carbono)) 4.-En el tubo de ensayo colocar 0,3 – 0,5 g del líquido (tolueno) , sumerja el líquido el tubo capilar de 5 cm de largo con el extremo cerrado hacia arriba ( invertido). 5.- Sujetar el tubo al termómetro, mediante una cinta adhesiva o anillo de goma, tratando que el líquido o el bulbo del termómetro queden a la misma altura. Todo el conjunto sumergir en el baño adecuado (agua, aceite mineral o vaselina liquida).

6.-Cuando la temperatura se aproxima al punto de ebullición. Empiezan a desprenderse burbujas desde el extremo inferior (abierto) del capilar en este momento retírese la llama. La velocidad de salida de estas burbujas aumentara progresivamente.

7.- En el momento en que las burbujas se desprenden como una corriente interrumpida o chorro, anote la temperatura que registra el termómetro que será el punto de ebullición de la muestra.

Calentamos el aceite de manera que podamos determinar el punto de ebullición del tolueno. Lo determinamos mediante la lectura del termómetro: En este caso a la presión de la ciudad de Huancayo, el punto de ebullición del tolueno es de 98 °c. También podemos usar el benceno, con medio de agua para determinar el punto de ebullición pero a temperaturas bajas.

V.- CUESTIONARIO

1.- El punto de ebullición es afectado por la presión atmosférico, explique

El punto de ebullición es directamente proporcional a la presión atmosférica. A más presión atmosférica, entonces más elevado el punto de ebullición. Por consiguiente a menor presión atmosférica, menor punto de ebullición. Conocido es que por la altitud, en la cúspide del Everest, 8848 metros s.n.m, el agua hierve a mucho menos de 100ºC, esto es porque existe menos presión atmosférica. Por cada 10m de elevación (cerca al mar), la presión atmosférica disminuye 1mmHg=1Torricheli.

Este fenómeno es porque el equilibrio líquido - vapor se hará más fácil si la presión es baja 2.- En la serie homologa de los alcanos, los puntos de ebullición de cada compuesto

aumentan

al

aumentar,

el

número

de

carbonos

y

consecuentemente su peso molecular. Encuentre los puntos de ebullición de los isómeros: n-pentano, isopentano y neo pentano y explique por qué tiene diferentes puntos de ebullición y tienen el mismo peso molecular. El punto de ebullición aumenta con el tamaño del alcano por que las fuerzas intermoleculares son más efectivos cuando las moléculas presentan mayor superficie, debido a la cantidad de carbonos.

-Pentano punto de ebullición 36,1 °C

-Iso-Pentano punto de ebullición 36,1 °C

-Neo-pentano punto de ebullición 9,5 °C

3.- Explique por que el etanol ( P.M = 46) y el éter dimetilico (P.M = 46), tiene puntos de ebullición diferentes : 78,8 °C y 42,1 °C respectivamente.

El etanol es capaz de formar enlaces "puente de hidrógeno", mientras que el éter dimetílico no. Esto hace que el punto de fusión y ebullición sean mayores en el alcohol que en el éter. A temperatura ambiente, el alcohol es líquido, mientras

el

éter

es

gaseoso.

Además, al tener grupos funcionales diferentes, ambas sustancias poseen propiedades químicas distintas, siendo el alcohol más reactivo que el éter. 4.- En la siguiente tabla anota los valores obtenidos en la determinación del punto de ebullición

SUSTANCIA

PUNTO EBULLICION

PUNTO

EXPERIMENTAL

EBULLICION TEORICO

Tolueno Benceno

98 °C

111 °C

72° C

80 °C

Identifique las propiedades (temperatura de ebullición, temperatura de fusión, cristalización, etc, ) y usos más importantes de los siguientes compuestos: Urea, Sacarina, Acetona, Benceno, Cloroformo, n-hexano, tetracloruro de carbono, tolueno.

Urea Propiedades físicas Apariencia

blanco

Densidad

1340 kg/m3; 1,34 g/cm3

Masa molar

60,06 g/mol

Punto de fusión

405,8 K (133 °C)

Sacarina Datos físicos Densidad

0,828 g/cm³

P. de fusión

228,8-229,7 °C

Solubilidad en agua

1/290 mg/mL (20 °C)

Acetona Propiedades físicas Apariencia

Incoloro

Masa molar

58.08 g/mol

Punto de fusión

178,2 K (-95 °C)

Punto de ebullición

329,4 K (56 °C)

Viscosidad

0,32 a 20 °C (293 K)

Índice de refracción (nD)

1.35900 (20 °C)

Benceno Propiedades físicas Apariencia

Incoloro

Densidad

878.6 kg/m3; 0,8786g/cm3

Masa molar

78,1121 g/mol

Punto de fusión

278,6 K (5 °C)

Punto de ebullición

353,2 K (80 °C)

Viscosidad

0,652

Cloroformo Propiedades físicas Apariencia

Incoloro

Densidad

1483 kg/m3; 1,483 g/cm3

Masa molar

119,38 g/mol

Punto de fusión

209,5 K (-64 °C)

Punto de ebullición

334,2 K (61 °C)

Estructura cristalina

Tetraédrica

Índice de refracción (nD)

1.4459

Tolueno Propiedades físicas Apariencia

incoloro

Densidad

866,9 kg/m3; 0.8669g/cm3

Masa molar

92.1381 g/mol

Punto de fusión

178,2 K (-95 °C)

Punto de ebullición

383,8 K (111 °C)

Temperatura crítica

591,64 K (318 °C)

Viscosidad

0.590

Índice de refracción(nD)

1.497 (20 °C)

VI.- CONCLUSIONES

 Se conoció conceptos y terminologías básicas en los puntos de ebullición .  El punto de ebullición del tolueno experimentalmente fue de 98 °C.