UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISCAS

INGENIERIA CIVIL CURSO DE NIVELACION 1° SEMESTRE

SOLIDIFICACION DE UN LÍQUIDO

BRUNO DIAZ

BRYAN PILAGUANO

JAIRO PATIÑO

JEAN JAYA

JONATHAN MACIAS

DOCENTE: GRACIELA VAZQUEZ

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Tabla de contenidoIntroducción....................................................................................................3

Hipótesis.........................................................................................................4

Primera Hipótesis............................................................................................4

Segunda Hipótesis...........................................................................................4

Marco Teórico.................................................................................................5

¿Qué es el hielo instantáneo?..........................................................................6

Síntesis............................................................................................................6

Objetivos.........................................................................................................7

Planteamiento del problema............................................................................7

Materiales........................................................................................................7

Procedimiento.................................................................................................7

Resultado........................................................................................................8

Conclusiones...................................................................................................8

Anexos Fotográficos.......................................................................................9

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Introducción

Cuando se calientan cristales de acetato de sodio (punto de fusión 58 ºC) alrededor de 100 ºC, estos se funden. Si se enfría tras este proceso, se obtiene una disolución sobresaturada de acetato de sodio en agua. Esta disolución es capaz de sobre enfriarse a temperatura ambiente, es decir, por debajo de su punto de fusión, sin formar cristales. Algunos líquidos se pueden enfriar temporalmente a temperaturas más bajas que su punto de congelación; en este caso se dice que están sobre enfriados. Esto es debido a que cuando se alcanza la temperatura de fusión (en este caso, de solidificación) las moléculas del líquido están demasiado desordenadas y no tienen la orientación adecuada para alcanzar la estructura cristalina. En consecuencia, puede continuar descendiendo la temperatura del líquido por debajo del punto de fusión sin que llegue a producirse la solidificación. Un líquido sobre enfriado se encuentra en un estado metal estable, lo que implica un estado de equilibrio, en el que el sistema tiene mayor energía libre que la correspondiente al estado de equilibrio.

Dada la inestabilidad de los líquidos sobre enfriados cualquier perturbación, aunque leve, puede provocar que solidifique rápidamente. Basta con que un pequeño número de moléculas se ordenen y alcancen la estructura correcta formando un cristal mínimo que sirva como base de la cristalización, para que, sobre él, se acumulen moléculas adicionales y se produzca la solidificación del líquido. Esta perturbación se puede provocar, por ejemplo, por medio de una agitación leve o por la adición de un cristal de la misma sustancia que actúa como semilla de la cristalización.

En el momento en que se produce la solidificación del líquido sobre enfriado, se libera energía (el calor latente de solidificación) y aumenta la temperatura hasta alcanzar la temperatura de fusión. A partir de aquí la sustancia se comporta normalmente y sigue desprendiendo energía hasta la solidificación total.

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Hipótesis

Primera Hipótesis

Se tratara de obtener el hielo instantáneo mediante acetato de sodio obtenido en un laboratorio químico

C2H3NaO2

Segunda Hipótesis

Se sintetizara acetato de sodio a través de ácido acético y bicarbonato de sodio, pero no estamos seguro de que esta reacción sea tan pura para que el experimento resulto

CH3–COOH + Na+ [HCO3] → CH3–COO– + Na+ + H2O + CO2

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Marco Teórico

El punto de fusión es la temperatura a la cual la materia pasa de estado sólido a estado líquido, es decir, se funde.

Al efecto de fundir un metal se le llama fusión (no podemos confundirlo con el punto de fusión). También se suele denominar fusión al efecto de licuar o derretir una sustancia sólida, congelada o pastosa, en líquida.

En la mayoría de las sustancias, el punto de fusión y de congelación, son iguales. Pero esto no siempre es así: por ejemplo, el Agar-agar se funde a 85 °C y se solidifica a partir de los 31 °C a 40 °C; este proceso se conoce como histéresis.

En química, una disolución es una mezcla homogénea o heterogénea, la cual a nivel molecular o iónico de dos o más especies químicas no reaccionan entre sí; cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. Toda disolución está formada por un soluto y un disolvente.

También se define disolvente cómo la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución y en la cual se disuelve el soluto. Si ambos, soluto y disolvente, existen en igual cantidad, la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua).

Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes. Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración.

Un ejemplo claro de soluto es el acetato de sodio, utilizado en esta demostración, tiene muchos usos en la industria pero probablemente resulte más familiar su uso como saborizante, dado que es el compuesto químico que da sabor a las papas fritas. También se suele añadir a los alimentos como conservante y, asimismo, se utiliza en las bolsas térmicas auto activables ("hielo caliente").

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¿Qué es el hielo instantáneo?

Es una mezcla hecha por una disolución sobresaturada de acetato de sodio y agua que al solidificarse libera calor (exotérmico), pero necesita de un agente externo para iniciar la reacción.

Cuando el acetato de sodio (cuyo punto de fusión son 58 ºC) se calienta a unos 100 ºC, se funde; al enfriarse, da una solución súper saturada de acetato de sodio en agua.

Esta solución es capaz de súper enfriarse (proceso de enfriar un líquido por debajo de su punto de congelación sin que este se haga sólido) a temperatura ambiente sin que se formen cristales.

Al tocarla, lo que sucede es que la punta del dedo sirve de núcleo alrededor del cual se empiezan a juntar las moléculas, formando cristales y generando una reacción en cadena exotérmica (libera calor), esto quiere decir que no es hielo, pero en apariencia o a simple vista puede pensarse lo contrario.

Síntesis

El acetato de sodio es muy económico, y es comúnmente comprado a los distribuidores de productos químicos en vez de ser sintetizado en el laboratorio. Es algunas veces producido en el laboratorio experimentalmente por la reacción del ácido acético con carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, o hidróxido de sodio, por nombrar unas pocas bases que contienen sodio.

CH3–COOH + Na+ [HCO3] → CH3–COO– + Na+ + H2O + CO2

Esta es una reacción conocida como "burbujeo" entre el bicarbonato de sodio y el vinagre. 84 gramos de bicarbonato de sodio reaccionan con 750 g de vinagre con 8% de concentración de ácido

Acético para hacer 82 g de acetato de sodio en solución. Por la posterior evaporación del agua, se puede obtener una solución más o menos pura de Acetato de sodio o sus cristales.

También:

CH3-COOH + Na(OH). Para conseguir cantidades industriales. 100 g de Hidróxido de sodio (Na OH ) reaccionan con 150 g de ácido acético puro (1875 g de vinagre al 8%), para dar 45 g de agua y 205 g de Acetato de sodio.

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Objetivos

Realizar una solución sobresaturada de acetato de sodio de tal manera que cuando se supere su punto de fusión este logre saturarse para luego ser enfriado y conseguir el hielo instantáneo, pero no es un hielo normal q se pueda consumir ya q esta hecho de una sal obtenida a través de síntesis con ácido acético y bicarbonato de sodio.

Demostrar que se puede crear o solidificar este líquido a una temperatura no mayor a 27°C , cabe destacar que el acetato de sodio se puede obtener de manera casera pero resultaría ineficaz ya que el compuesto no sería muy puro como se necesita en este caso

Planteamiento del problema

Materiales

Agua Acetato de Sodio ( obtenido en un laboratorio) Vaso Hornilla, Calentador o Mechero

Procedimiento

1. Disolver en agua caliente suficiente acetato de sodio.2. Ir revolviendo hasta que no se disuelva más acetato. Esto indica que la solución llegó a su punto de saturación.3. Retirar del fuego, dejar enfriar unos minutos.4. Colocar la disolución en un vaso de paredes lisas a enfriar en el congelador durante 20 minutos.5. Asegurarse que la sal que no alcanzó a disolverse se quede en el sartén.6. Retirar el vaso del congelador y verter con cuidado en algún recipiente.7. Tocar la superficie del líquido con el dedo 8. Hielo instantáneo.

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Resultado

Primer Prueba

Se realizó todos los paso pero no se logró obtener el hielo, debido a que no logro saturarse o a condiciones de la proporción de acetato de sodio y agua.

Debido a la baja concentración del acetato de sodio no logro solidificarse, pero haremos otra prueba.

Segunda Prueba

En nuestra segunda prueba utilizamos 150gr de acetato de sodio en 50ml de agua y esperamos más tiempo para que la solución logre enfriarse lo suficiente

Conclusiones

En nuestra primera prueba concluimos que se necesita más acetato de sodio para que la solución se sature de manera que ya no se pueda disolverse, además que la solución debe hervir y enfriarse mas

En la segunda prueba utilizamos una relación de150gr de acetato de sodio por cada 50ml de agua, luego de realizar todos los pasos conseguimos una solución más saturada también obtuvimos datos muy interesante como que nuestra solución luego de pasar toda la noche en el congelador a menos de 0°C no se cristalizo como el agua normal más bien obtuvo una consistencia viscosa, pero luego de sacar nuestro primer tubo y abrirlo este comenzó a solidificarse de manera instantánea y tenía una consistencia un poco blanda, luego de limpiar el tubo de acetato de sodio con agua este empezó a enfriarse. Además esta solución resulta es muy interesante para nosotros

Anexos Fotográficos

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