¿De qué se trata?
En el tema anterior viste que, mientras una sustancia pura cambia de estado, la temperatura no cambia. Ahora lo vas a comprobar en el laboratorio: vas a fundir naftalina, dejarla enfriar y registrar su temperatura cada cierto tiempo. Con los datos armás un gráfico de temperatura en función del tiempo: la curva de enfriamiento. Si todo sale bien, en el gráfico aparece una parte horizontal, la meseta, justo a la temperatura de solidificación.
La experiencia
Materiales
- Naftalina en escamas o bolitas molidas (unos 10 g), en un tubo de ensayo seco.
- Vaso de precipitados con agua (baño María), tela metálica, trípode y mechero (o calentador eléctrico).
- Termómetro de laboratorio (hasta 110 °C), soporte y agarradera.
- Reloj o cronómetro (puede ser el celular).
- Anteojos de seguridad y guantes.
Seguridad
- La naftalina se calienta siempre a baño María, nunca a la llama directa: sus vapores son inflamables.
- Trabajar con ventilación y no inhalar los vapores. No tocarla con las manos.
- No tirar la naftalina por la pileta: el docente indica cómo descartarla.
- El termómetro no se usa para revolver.
Procedimiento
- Calentar el tubo con naftalina en el baño María hasta que se funda toda y el termómetro (dentro de la naftalina, sin tocar el fondo) marque unos 90-95 °C.
- Sacar el tubo del baño, sujetarlo al soporte y empezar a cronometrar.
- Leer la temperatura cada 30 segundos y anotarla en la tabla. Anotar también lo que se ve: líquido transparente, aparición de cristales, todo sólido.
- Seguir registrando hasta que la temperatura baje de unos 60-65 °C.
- Para volver a usar el termómetro, se vuelve a fundir la naftalina a baño María y se lo retira.
Tabla de registro (ejemplo de datos esperables)
| Tiempo (min) | 0 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 7,5 | 8 | 8,5 | 9 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura (°C) | 92 | 89 | 86,5 | 84 | 82 | 80,5 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 79 | 76 | 73 | 70,5 | 66 |
Los valores son orientativos: cada grupo obtiene los suyos.
Cómo hacer el gráfico
- Eje horizontal (x): tiempo, con su unidad (min o s). Eje vertical (y): temperatura (°C).
- Elegí una escala pareja en cada eje (por ejemplo, 1 cuadradito = 0,5 min; 1 cuadradito = 2 °C). El eje de temperatura puede empezar en 60 °C.
- Marcá cada punto y unilos con una línea suave. No “corrijas” los datos para que queden perfectos.
- Ponele título: “Curva de enfriamiento de la naftalina”.
Cómo se interpreta
🔍 Lo que vemos
La curva tiene tres tramos:
- Bajada inicial: la naftalina está líquida y se enfría (la temperatura baja).
- Meseta: aparecen cristales y la temperatura se queda en unos 80 °C mientras conviven líquido y sólido. Es la temperatura de solidificación, igual al punto de fusión.
- Bajada final: la naftalina ya está toda sólida y sigue enfriándose.
⚛️ Lo que pasa con las partículas
Durante la meseta la naftalina sigue cediendo energía al ambiente, pero esa energía sale porque las partículas se acomodan y se atraen formando el sólido (se libera calor latente de solidificación). Por eso su rapidez promedio, y la temperatura, no bajan hasta que se solidificó todo.
✏️ Cómo lo escribimos: naftalina (l) → naftalina (s) a ≈ 80 °C.
Detalles que pueden aparecer
- Sobreenfriamiento: a veces la temperatura baja un poco de 80 °C antes de que aparezcan los primeros cristales y luego vuelve a subir hasta la meseta. Es normal.
- Meseta inclinada o corta: puede deberse a naftalina impura, a un termómetro mal ubicado o a lecturas muy espaciadas.
- Comparación con una mezcla: si se repite con parafina (vela), que es una mezcla, no aparece una meseta nítida sino una bajada más gradual. La meseta es una “huella” de las sustancias puras.
Si se calentara naftalina sólida de forma pareja y se registrara la temperatura, se obtendría la curva de calentamiento: es como la de enfriamiento “al revés”, con la meseta a la misma temperatura (fusión).
Errores frecuentes
| Lo que muchos piensan | Qué pasa en realidad |
|---|---|
| La meseta es un error de medición. | Es el cambio de estado: la temperatura no cambia mientras se solidifica. |
| Durante la meseta la naftalina ya no pierde energía. | Sigue cediendo energía: es el calor latente de solidificación. |
| En el gráfico conviene unir los puntos con regla, en zigzag. | Se traza una línea suave que siga la tendencia de los puntos. |
| La temperatura de solidificación es distinta de la de fusión. | Para una sustancia pura, son la misma. |
Autoevaluación
1. En la tabla de ejemplo, ¿entre qué tiempos se solidifica la naftalina? ¿A qué temperatura?
Ver respuesta
Aproximadamente entre los 3 y los 7 minutos, a 80 °C.
2. ¿En qué estado está la naftalina a los 9 minutos? ¿Y al minuto 1?
Ver respuesta
A los 9 minutos, sólida. Al minuto 1, líquida.
3. Un grupo obtuvo una curva sin meseta clara. Nombrá dos causas posibles.
Ver respuesta
Muestra impura o mezclada; termómetro fuera de la naftalina o tocando el vidrio; lecturas demasiado espaciadas; enfriamiento muy rápido.
Resumen
La curva de enfriamiento de la naftalina muestra tres tramos: líquido que se enfría, meseta a unos 80 °C (solidificación, conviven líquido y sólido) y sólido que se enfría. La meseta aparece porque se libera calor latente sin que cambie la temperatura. Es característica de las sustancias puras.
Notas para el docente. Redactado nuevo según la propuesta del NES (curva de enfriamiento con naftalina). Los datos de la tabla son ilustrativos, no de un registro real del curso. Por la toxicidad e inflamabilidad de los vapores, se insiste en baño María y ventilación. Alternativa si no se consigue naftalina: ácido esteárico (estearina, solidifica cerca de 69 °C). La comparación con parafina conecta con sistemas materiales (U3).