El punto de fusion de una sustancia es la temperatura a la cual sus fases solidas y liquidas están en equilibrio. El punto de ebullición de una sustancia es la temperatura a la cual su presión de vapor es igual a la presión externa. Una vez teniendo claro los puntos de fusión y ebullición es muy sencillo deducirlos e interpretarlos en una gráfica. Ambos puntos poseen una característica común a la que haremos mención. A su vez, una gráfica de calentamiento muestra la relación de la temperatura con respecto al tiempo. Dicho esto, una vez comprendiendo la característica que se alcanza cuando llega el punto de fusión o el punto de ebullición, se observará en una gráfica cómo se distinguen y se pueden deducir a partir de ella.
Qué es el punto de fusión
Es el punto de temperatura al cuál la materia pasa de encontrarse en un estado sólido para pasar a un estado líquido. Es decir, cuando se produce la fusión de la materia. Para ello es necesario recordar la materia se funda y se produce un cambio de fase con una temperatura constante y se considera intensiva. Con intensiva se pretende hacer referencia a que no depende del tamaño del cuerupo, tampoco de la cantidad de materia.
El punto de fusión tiene muy poca afectación por la presión y esta característica hace posible la comprobación de la pureza en compuestos orgánicos. Cuanto más pura sea la materia tendrá un punto de fusión más alto.
Por poner un ejemplo, el punto de fusión del H2O (agua) es de 0ºC. De este modo, cuando el agua se encuentra a temperaturas inferiores a 0º se encuentra en estado sólido (congelada) y entre los 0 y los 99º se encuentra en estado líquido. A partir de los 99º pasa a estado gaseoso, tal y como veremos en el apartado posterior.
Como regla general, el punto de fusión y el punto de congelación de una determinada materia es equivalente. Aunque existen claras excepciones.
Qué es el punto de ebullición
Se trata del instante en el cual la materia pasa de estar en una estado líquido para pasar a estar en un estado gaseoso. Al hablar de punto de ebullición, hacemos referencia a la temperatura exacta que necesita una determinada materia para que se de tal cambio.
En términos más comunes, con el punto de ebullición hacemos referencia a la temperatura en la cual una materia líquida hierve. Para que esto sea así, dependerá de varios factores, como la temperatura y las propiedades específicas del líquido (masa molecular de la sustancia). No a su cantidad, la cantidad resulta irrelevante.
Una vez que el líquido hierve, la temperatura no sufre variación alguna. Se mantiene constante.
La explicación científica es que la presión que alcanza el líquido con la temperatura es igual a la presión de vapor del medio, es decir, en este caso sí que se ve afectado por la presión. Normalmente cuando se refiere al vapor del medio se está haciendo mención a la atmósfera. El punto de ebullición en condiciones atmosféricas, adquiere el nombre de punto de ebullición normal. De hecho se utilizan indistintamente los conceptos de punto de ebullición cuando se quiere hacer referencia a punto de ebullición normal, en condiciones de presión atmosférica.
Volviendo al ejemplo del agua, ésta se mantiene en estado líquido hasta los 99ºC. Una vez alcanza los 100º pasa a estado gaseoso. El punto de ebullición (normal) del agua es de 100ºC
Qué es una gráfica de calentamiento
Una gráfica de calentamiento es el resultado que se obtiene al graficar los incrementos de temperaturas de un elemento con respecto al tiempo en el que se encuentra frente al calor. Se trata de una representación gráfica en la cual se puede observar la relación matemática que dos variables guardan entre sí. En este caso que nos ocupa las variables son temperatura y tiempo.
Se llama también curva de calentamiento porque la gráfica va formando una curva según aumenta la temperatura con respecto al tiempo. Para obtenerla se traza una línea vertical (eje Y), el cual representará la temperatura. El eje de coordenadas (eje Y), se entrelaza con la línea horizontal, o eje de abcisas que representa al tiempo (eje X). Al ir uniendo los puntos de coincidencia entre temperatura y tiempo se obtendrá la curva de calentamiento.
La gráfica, al principio, va obteniendo una curvatura muy vertical, para después ir aplanándose. Aquí es dónde pasamos a deducir cuando se llega al punto de fusión y el punto de ebullición.
Cómo deducir el punto de fusión y de ebullición
Anteriormente, cuando hemos tratado lo relativo al punto de fusión y punto de ebullición hemos hecho mención a una característica común a ambos. La temperatura se mantiene constante al alcanzar el punto de fusión y el punto de ebullición.
Esa es la clave para poder deducirlo en una gráfica de calentamiento. El hecho de que la temperatura se mantiene constante en el tiempo dará a la curva de calentamiento una horizontalidad. Esos períodos en los que la curva se aplana y queda casi horizontal es la clave para deducir el punto de fusión, así como el punto de ebullición.
La curva se mantiene plana porque el tiempo transcurre y la temperatura es constante, debido a que la materia ha experimentado un cambio de estado (de sólido a líquido, o bien a gas).
Si la curva de calentamiento se realiza con un elemento sólido podemos afirmar cuál es el punto de fusión, porque con la temperatura pasará a líquido. Si por el contrario el elemento se encontraba en estado líquido pasará a un estado gaseoso y lo que se producirá es el punto de ebullición.
Una vez finalizada la transformación, la curva inicia de nuevo una escalada de temperatura y adquiere bastante verticalidad, pero se observará muy claramente la pérdida de esta verticalidad tan pronunciada al producirse el cambio de estado.
Es muy sencillo observar en una representación gráfica los cambios de estado, así a qué temperatura se produce el punto de fusión y el punto de ebullición, una vez se han comprendido los conceptos tratados en estas líneas. En concreto la necesidad de una temperatura constante cuando se alcanzan los puntos de temperatura para un cambio de estado.
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