Determinación Experimental de Puntos de Fusión y Clasificación de Sustancias

Propiedades Físicas Fundamentales: El Punto de Fusión

Definición de Punto de Fusión

El punto de fusión se define como la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido. En este punto, las fases sólida y líquida coexisten en equilibrio termodinámico a una presión determinada (generalmente la atmosférica).

Clasificación de las Sustancias

Sustancias Puras

Las sustancias puras se caracterizan por estar formadas por partículas idénticas. Poseen propiedades específicas bien definidas que no varían, incluso si la sustancia pura forma parte de una mezcla. Estas propiedades incluyen:

• El calor específico.
• La densidad.
• El olor y el sabor característicos.
• La temperatura de fusión (constante).
• La temperatura de ebullición (constante).

Sustancias Impuras (Mezclas)

Las sustancias impuras, que en realidad son mezclas (ejemplo: $\text{H}_2\text{O}$ azucarada), son aquellas que pueden separarse en dos o más sustancias constituyentes por medios mecánicos. Además, su descomposición o transición de fase es variable. (Nota: Los términos "judios", "jere", "palio" no son términos químicos estándar y se han omitido/corregido implícitamente al definir mezclas).

Métodos para la Determinación del Punto de Fusión

Existen varios métodos experimentales para determinar el punto de fusión, cada uno adecuado para diferentes tipos de muestras:

Método de Kofler

Este método utiliza el aparato de Kofler para la determinación del punto de fusión. Es especialmente útil para sustancias que tienden a descomponerse al ser calentadas gradualmente utilizando el método del tubo capilar.

Método de Fisher-Johns

Este procedimiento consiste en:

1. Colocar una pequeña cantidad de cristalitos de la muestra sobre un disco de metal (placa calefactora).
2. El disco se calienta a una velocidad regulable.
3. Se observa la fusión con la ayuda de una lupa.
4. La temperatura se lee directamente del termómetro integrado en el aparato.

Método Capilar

Este es uno de los métodos más comunes y requiere los siguientes pasos:

1. Preparar un tubo capilar, cargándolo con la sustancia previamente pulverizada y libre de humedad.
2. El capilar se introduce en un sistema de calentamiento (a menudo un baño de aceite o ácido sulfúrico). Tradicionalmente, se utiliza un matraz de 100 ml con tubos laterales y un cuello largo, parcialmente lleno de ácido sulfúrico.
3. Los capilares se introducen en el medio calefactor y se colocan en contacto con el bulbo del termómetro, el cual debe estar fijado firmemente (por ejemplo, con un tapón de corcho).
4. Se procede al calentamiento, registrando la temperatura exacta en la que la sustancia comienza y termina de fundirse.

Consideraciones sobre el Punto de Fusión

El punto de fusión es una propiedad intensiva; por lo tanto, no varía con la cantidad de materia analizada, ya que es una característica intrínseca de cada sustancia pura. Esto se debe a las fuerzas de unión intermoleculares que deben superarse para el cambio de fase. Además, la presión no afecta significativamente la medición, dado que el cambio de volumen durante la fusión es generalmente pequeño.

Ventajas y Desventajas del Procedimiento

Ventajas

• Es un método ecológico (dependiendo del disolvente usado).
• Generalmente es muy económico en términos de reactivos.

Desventajas

• Puede consumir mucho tiempo.
• Es susceptible a errores humanos.
• La presencia de impurezas provoca una disminución y un ensanchamiento del rango de fusión.

Precauciones de Seguridad

Se debe tener especial cuidado al trabajar con temperaturas altas y al manipular sustancias corrosivas como el ácido sulfúrico.