Introducción
Con este experimento se pretende observar los cambios de
estado de un compuesto de (agua salada).
La idea fundamental es analizar el comportamiento de esta
sustancia en primer lugar cuando se hace la mezcla de agua + sal (NaCl + H2O) y
en segundo lugar cuando a esta mezcla se aumenta la temperatura mediante la
inducción de una fuente de calor.
En el experimento se solicita el uso de agua de mar, por no
contar con ella se realizó una mezcla de agua purificada (250 ml.) y 25 gr. de
sal común.
Un aspecto importante de destacar que en este experimento
observaremos en la preparación el método para mezclar las dos sustancias,
posteriormente, se podrá observar el cambio de estado de estas mismas y por
ultimo un método de separación de un líquido y un sólido aprovechando las
características físicas y químicas del agua.
Modelo teórico
Al
disolver el Cloruro de Sodio NaCl en el agua, sucede que los iones de sodio
(Na+) y de Cloro (Cl-) permiten que los cristales de sal se mezclen por
separado entre las moléculas de agua, estos iones afectan las moléculas de agua
y la temperatura de congelamiento y de ebullición de formas diferentes:
En el
caso del agua sus moléculas se cristalizan cuando se congelan (su temperatura
llega a los 0 °C),
la acción de los iones del Sodio (Na) + cloro (Cl-) de la sal se interponen en el
camino de las moléculas de agua, lo que les provoca dificultades para
reagruparse en cristales.
Lo anterior
significaría que el agua salada permanece por mas tiempo en estado liquido a
medida que desciende la temperatura.
Cuando
elevamos su temperatura del agua las moléculas de esta se mueven mas rápido,
chocando con mayor frecuencia y liberando así mayor cantidad de moléculas de
gas de vapor de agua. Cuando la temperatura alcanza el punto de ebullición (100°C y 98 °C para la Ciudad de México), la presión del
vapor comienza a ser mayor que la presión atmosférica y el vapor de agua
comienza a escaparse en forma de burbujas con lo que se liberan las moléculas.
Como
mencionamos anteriormente los iones de de Na+ y Cl- ocupan el lugar entre las
moléculas de agua, al aumentar la temperatura las moléculas de agua se mueven
mas rápido lo que significa menor numero de moléculas y por lo tanto menos
colisiones, menos moléculas de vapor de agua liberadas y la presión de vapor es
mas baja comparada con el agua dulce a la misma temperatura, es de suponerse
que se requiere mayor energía (temperatura) para que la presión del vapor del
agua salada alcance y exceda la presión atmosférica y comience a hervir, en
nuestro experimento, y como se indicó en la introducción se utiliza 250 ml de
agua y 25 gr de NaCl, por lo que para un incrementar 1°C la temperatura de punto de
ebullición en un litro de agua se requiere de 58 gr de sal. Por lo que
esperamos que el proceso de ebullición de nuestro experimento se de en el
momento que el agua este a 100°C
aproximadamente, debido a el punto de ebullición del agua en la ciudad de
México es a los 98° C.
• Desarrollo
Preparación de la
disolución salina:
1.
En
un recipiente de vidrio limpio y seco se puso 250 ml. Agua
2.
Se
agregó 25g de sal al agua y se hizo la disolución.
Experimento:
3.
En
un recipiente seco se vació la disolución salina en un recipiente seco y libre
de polvo y grasas
4.
Se
colocó el recipiente con la disolución en el fuego.
5.
Sea cubrió
con la tapa de forma que quede inclinada hacia el plato colocado a un lado.
6.
Se
procuro que el fuego no caliente la tapa ni el plato, esto con el objeto de que
el vapor se condensara.
7.
Al calentar
el recipiente con la solución el agua se evapora, condensándose en la tapa y cayendo
sobre el plato.
8.
El
calentamiento de la disolución del recipiente se efectuó a fuego lento esto con
el fin de evitar el arrastre de partículas de Cloruro de Sodio.
9.
Se
comprobó que se producía la separación entre el agua y el cloruro de sodio
probando mediante la prueba del líquido del plato.
Datos
·
250
ml Agua
·
25
gr de sal común
Análisis de datos
En este caso se
esperaba obtener los 250 ml de agua una vez que se evaporo el agua, mas sin
embargo existe una perdida derivada de las condiciones del experimento.
− Resultados
Al concluir el
experimento se obtuvo la separación del agua y el Cloruro de sodio, este quedo
depositado en el fondo del recipiente después de haberle aplicado una fuente de
calor pequeña (esta no pudo ser medida), durante 45 minutos.
• Conclusiones
La sal de mesa o
cloruro sódico, cuya fórmula química es NaCl., tiene una estructura de de un
cristal con forma de cubo, en la que los
átomos de cloro y de sodio, dispuestos alternadamente, forman una red
cúbica que se va repitiendo con la misma
orientación en toda la sustancia,
formando una red cristalina. ver (Fig.
1.- Aspecto y estructura del cloruro de Sodio)
Fig. 1.- Aspecto y estructura del cloruro de
Sodio
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En el
caso del agua la carga parcial que se desarrollan a través de la molécula la
convierte en un excelente solvente. El agua disuelve muchas substancias al
rodear partículas cargadas (empujadas hacia la solución).
El
cloruro de sodio, es una sustancia iónica que contiene iones alternos de sodio
y cloro Cuando se añade sal de mesa al agua, las cargas parciales en la
molécula de agua se sienten atraídas al Na+ y a los iones Cl−.
Las
moléculas de agua se encaminan hacia la estructura de cristal y entre los iones
individuales, rodeándolos y disolviendo lentamente la sal.
Las
moléculas de agua van en realidad a alinearse de manera diferente dependiendo
en los iones que están siendo empujados en la solución.
La
parte negativa de oxígeno de las moléculas de agua rodearan los iones de sodio
positivos; las partes de hidrógeno positivas rodearán los iones de cloro
negativos. Ver Fig 2.
Fig 2. Aspecto de la
molécula del Agua y el Cloruro de Sodio
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El
proceso inverso resulta cuando por efecto del calor el agua el Agua, se evapora
lo que permite que el las moléculas de Cloruro de sodio retomen su aspecto
normal sedimentándose por de la evaporación del agua
