Curva di fusione e solidificazione Beatrice Luoni cl. IV G a.s. 2010/2011 Data: 26/02/11 Luogo: laboratorio di fisica del liceo Curva di fusione e solidificazione dell’acido stearico

Indice Materiale utilizzato Premessa teorica Montaggio dell’esperienza Tabella dati Grafici Conclusioni

Materiale utilizzato Treppiede con applicata una pinza per provette Treppiede piccolo con reticella rompifiamma 2 baker (uno con capacità massima 600 ml l’altro da 400 ml ) 1 termometro a mercurio (già inserito nella provetta) Fornelletto ad alcool Patina Acqua Provetta Acido stearico Fiammiferi Cronometro Bacchetta di plastica come agitatore

Premessa teorica Il calore è il trasferimento dell'energia termica tra due o più sistemi fisici. Tale trasferimento può essere dovuto alla differenza di temperatura oppure al passaggio di fase, avendo rispettivamente il calore sensibile ed il calore latente. Unità di misura SI [J ] La temperatura è definita in vari modi, più semplicemente è la misura di quanto un corpo è caldo o freddo, quindi della velocità delle molecole che lo compongono. Oppure viene fornita la seguente definizione: Grandezza fisica che esprime la condizione termica di un corpo, cioè la sua capacità di scambiare calore con un altro corpo o con l'ambiente. I passaggi di stato sono delle trasformazioni fisiche (trasformazioni in cui l’identità delle sostanze non varia) in cui al variare della temperatura e della pressione le sostanze pure o miscele possono passare da uno stato fisico ad un altro.

Premessa teorica I passaggi di stato sono: fusione: passaggio da stato solido a quello liquido solidificazione: passaggio dallo stato liquido a quello solido evaporazione o ebollizione: passaggio dallo stato liquido a quello aeriforme condensazione: passaggio dallo stato aeriforme a quello liquido sublimazione: passaggio dallo stato solido a quello aeriforme brinamento: passaggio dallo stato aeriforme a quello solido Nei passaggi di stato è presente la condizione in cui la temperatura rimane costante ed è chiamata sosta termica. La sosta termica avviene durate la fusione o evaporazione perché il calore fornito serve a vincere le forze d’attrazione tra le particelle del solido o liquido che assumono maggiore libertà di movimento. Il calore fornito quindi non provocando aumento di temperatura della sostanza è detto calore latente, cioè nascosto. Le soste termica avviene anche durante le condensazione e la solidificazione.

Premessa teorica L’acido stearico (nome sistematico IUPAC : acido ottadecanoico) è un acido grasso saturo che si può ricavare da molti grassi ed olii animali e vegetali. Allo stato solido ha un colore cereo e la sua formula chimica è C18H36O2. Il suo nome viene dal greco ”stéar” (genitivo: stéatos), che significa sego. I sali e gli esteri dell’acido stearico sono chiamati stearati. Produzione L'acido stearico è preparato trattando il grasso animale con acqua ad alta pressione e alta temperatura, che produce l’idrolisi dei trigliceridi. Può anche essere ottenuto dall’idrogenazione di alcuni  oli vegetali insaturi. Il comune acido stearico è in realtà una miscela di acido stearico e acido palmitico. Lo si usa per realizzare candele, saponi e pastelli ad olio.

Premessa teorica L'acido stearico è utile come ingrediente nel fare candele,  saponi, plastica, pastelli dell'olio. E’ usato per indurire i saponi, specialmente quelli ha fatto con olio vegetale, per produrre un effetto madreperlaceo in shampoo, in saponi ed in altri prodotti cosmetici. Inoltre è utilizzato con semplice zucchero o sciroppo di amido come agente indurente dentro caramelle. L'acido stearico subisce le reazioni tipiche degli acidi carbossilici saturati, considerevolmente riduzione a alcool stearilico ed esterificazione con una gamma di alcool. Acido stearico Nome di IUPAC acido ottadecanoico Proprietà Formula molecolare C18H36O2 Massa molare 284.47724 Densità 0.847 g/cm3 a °C 70 Punto di fusione °C 69.6 Punto di ebollizione °C 383 L’acido stearico dai noi utilizzato probabilmente perché non era puro presentava temperatura di fusione tra 53-59° C.

Montaggio dell’esperienza Riempire il baker più grande con 350 ml di acqua circa. Posizionare questo baker sopra il treppiede (quello piccolo) e immergere nell’acqua la provetta contenente acido stearico, sorretta dalla pinza agganciata al treppiede più grande (l’acido stearico deve essere completamente immerso nell’acqua ma la provetta non deve toccare il fondo del baker). Accendere il fornelletto ad alcool e porlo sotto il treppiede. Predisporre una tabella in cui sia inserita la temperatura dell’acqua ogni minuto ( a tempo= 0 la temperatura deve essere quella dell’acqua a temperatura ambiente). Registrare quindi l’aumento della temperatura fino ad arrivare a 80° C circa ( ovvero far passare un minuto dopo il termine della sosta termica).

Montaggio dell’esperienza Raggiunta la temperatura di 80°C estrarre la provetta dal baker , riempire l’altro baker con 250 ml di acqua del rubinetto a temperatura ambiente più 50 ml di acqua calda del primo baker utilizzato, miscelare con l’agitatore. Compilare una tabella identica alla precedente, ma la registrazione della temperatura deve essere effettuata ogni 30 secondi. Realizzare rispettivamente una curva di fusione e una di solidificazione con i dati ottenuti

Tabelle dei dati raccolti Tabella Tabella fusione solidificazione Tempo (min) Temperatura (°C) 80 0,5 59 1 56 1,5 54 2 53 2,5 3 3,5 52 4 4,5 51 5 5,5 50 6 49 6,5 48 7 47 7,5 46 8 44 8,5 42 9 41 9,5 39 10 38 10,5 36 11 35 11,5 34 12 12,5 33 13 13,5 32 14 Tabelle dei dati raccolti Tabella solidificazione Tabella fusione Tempo (min) Temperatura (°C) 19 1 2 20 3 23 4 26 5 29 6 33 7 36 8 40 9 44 10 47 11 50 12 52 13 54 14 55 15 56 16 57 17 60 18 80

Grafico Nel seguente grafico sulle ascisse è presente il numero della misurazione, ogni misurazione è stata effettuata ogni minuto (misurazione n°1 = tempo 0).

Grafico Nel seguente grafico sulle ascisse è presente il numero della misurazione, ogni misurazione è stata effettuata ogni trenta secondi (misurazione n°1 = tempo 0), non ogni minuto, gli indicatori in blu si riferiscono alla sosta termica.

Grafico Nel seguente grafico sulle ascisse è presente il numero della misurazione, ogni misurazione è stata effettuata ogni minuto (misurazione n°1 = tempo 0).

Conclusioni Osservando i dati registrati si può capire che l’acido stearico, scaldato a bagnomaria, prima si sia fuso (punto fusione circa 58°C) e successivamente, dopo essere stato immerso in acqua tiepida, sia tornato velocemente allo stato solido. Inoltre, come si può notare dal secondo grafico, durante la solidificazione abbiamo registrato una sosta termica o pianerottolo (infatti alle misurazioni n° 5,6,7 la temperatura è costante), ciò non è evidente nel grafico della fusione perché non siamo in grado di effettuare delle misurazioni sufficientemente precise. Quindi possiamo dire che la sosta termica è una trasformazione isotermobarica. Fonti Stato solido Passaggio si stato Stato liquido Stato solido

Fonti Sito internet: www.fmboschetto.it www.worldlingo.com/ma/enwiki/it/Stearic_acid