Práctica: la curva de enfriamiento del ácido láurico

Criterios: 1.2, 2.1, 2.3

Objetivo

Registrar la curva de enfriamiento de una sustancia pura, identificar en ella el cambio de estado y obtener su temperatura de solidificación con su incertidumbre. Explicar con el modelo cinético-molecular por qué la temperatura se mantiene constante mientras la sustancia solidifica, aunque siga cediendo energía.

Planteamiento

El ácido láurico es un ácido graso presente en el aceite de coco. A temperatura ambiente es un sólido blanco y funde por encima de 40 °C, así que su cambio de estado se puede estudiar con agua caliente, sin llama.

Antes de medir, cada grupo dibuja cómo cree que será la gráfica temperatura-tiempo mientras el ácido láurico líquido se enfría hasta solidificar, y lo justifica en una frase. Al final se compara la predicción con los datos.

Normas de seguridad específicas

• Gafas de seguridad obligatorias durante toda la práctica. El ácido láurico puede causar lesiones oculares graves (clasificación de peligro H318 en su ficha de PubChem). Guantes de nitrilo al manipular el sólido.
• Nunca se calienta el tubo directamente con una llama ni en la placa: solo en el baño de agua caliente. El agua no debe superar los 70 °C; no hace falta más para fundirlo.
• El vaso con agua caliente se coloca en el centro de la mesa, lejos del borde y de los cables. El tubo se sujeta siempre con la pinza del soporte, no con la mano.
• No se remueve con el termómetro de vidrio, si lo hay: se mueve el tubo con suavidad.
• El ácido láurico no se tira por el desagüe: al solidificar lo obstruye. El tubo se guarda tal cual, con el sólido dentro, para volver a usarlo. Al terminar, lavado de manos.

Procedimiento

1. Fundir. Sujetad el tubo con el ácido láurico en el soporte e introducidlo en el baño de agua caliente hasta que todo el sólido se haya fundido. Introducid la sonda en el líquido, en el centro del tubo y sin tocar el fondo.
2. Esperar. Dejad el tubo en el baño hasta que la temperatura del líquido supere los 55 °C.
3. Preparar la medida. Poned en marcha el cronómetro y, en ese mismo instante, pasad el tubo al vaso con agua a temperatura ambiente. Anotad la temperatura inicial (t = 0 s).
4. Registrar. Anotad la temperatura cada 30 s durante al menos 12 minutos, o hasta que la temperatura esté 2 °C por debajo de la meseta. Moved la sonda arriba y abajo con suavidad mientras el ácido aún sea líquido; cuando empiece a solidificar, dejadla quieta.
5. Observar. Anotad en la tabla en qué momento aparecen los primeros cristales y en qué momento todo el contenido está sólido.
6. Repetir. Si da tiempo, volved a fundir el tubo en el baño y repetid la medida; así podréis comparar las dos mesetas.
7. Gráfica. Representad la temperatura (eje vertical) frente al tiempo (eje horizontal). Marcad el tramo de la meseta.
8. Tratamiento. Con las lecturas de la meseta, calculad el valor medio, la incertidumbre tipo A (u_A = s/√n), la tipo B (u_B = 0,1 °C/√12) y la combinada, como en la unidad 1.

Tabla de datos

Cuestiones

1. Describid la forma de vuestra curva en tres tramos. ¿Coincide con vuestra predicción? Si no, ¿qué esperabais y por qué?
2. Durante la meseta, el tubo sigue cediendo energía al agua, que está más fría. ¿Por qué no baja la temperatura del ácido láurico? Explicadlo con el modelo de partículas.
3. ¿Qué demuestra esta práctica sobre la diferencia entre calor y temperatura?
4. Un compañero dice: «En la meseta las moléculas se están solidificando». Corregid la frase con lo que dice el modelo cinético-molecular.
5. Comparad vuestro resultado con el valor de referencia (en torno a 43-44 °C). Si la diferencia es mayor que vuestra incertidumbre, proponed una causa concreta: ¿calibración del termómetro?, ¿impurezas? ¿Cómo sería la curva de una mezcla?
6. Redactad el informe con la estructura de la unidad 1: objetivo e hipótesis, material, procedimiento, resultados (tabla y gráfica), análisis y conclusiones.

Alternativa virtual

Si no hay laboratorio disponible, la parte cualitativa puede hacerse con la simulación Estados de la materia de PhET (Universidad de Colorado, en español): se elige una sustancia, se enfría poco a poco y se observa a la vez el termómetro y la disposición de las partículas al pasar de líquido a sólido. La simulación no produce una curva con incertidumbre real, así que la cuestión 5 y el tratamiento de datos se hacen con los datos de ejemplo que facilite el profesorado.

Rúbrica