Determinación del punto de fusión en laboratorio: método, equipos y ejemplos

El punto de fusión es una propiedad física fundamental de las sustancias sólidas. Se define como la temperatura a la cual un sólido pasa al estado líquido, bajo presión atmosférica normal. Esta característica permite identificar compuestos, evaluar su pureza y comprobar su calidad en distintas áreas como la química orgánica, la farmacología, la metalurgia y la industria alimentaria.

En el laboratorio, determinar el punto de fusión correctamente es esencial para comprobar la identidad de una sustancia o detectar impurezas que pueden alterar su comportamiento físico-químico. En este artículo exploraremos los principios del método, los equipos utilizados, el procedimiento estándar y ejemplos prácticos, además de resolver las preguntas más frecuentes sobre el tema.

¿Qué es el punto de fusión?

El punto de fusión (Tm) es la temperatura en la que la fase sólida y la fase líquida de una sustancia coexisten en equilibrio.
Durante este proceso, la sustancia absorbe calor sin que su temperatura aumente, hasta que todo el sólido se ha convertido en líquido.

 Importancia del punto de fusión

• Identificación de sustancias: cada compuesto puro tiene un punto de fusión característico.

• Control de pureza: las impurezas disminuyen y amplían el rango de fusión.

• Control de calidad: utilizado en industrias químicas, farmacéuticas y alimentarias.

• Determinación de estabilidad térmica: permite evaluar el comportamiento del material ante el calor.

Principio del método

El método de determinación del punto de fusión se basa en calentar una pequeña cantidad de sustancia de manera controlada y observar la temperatura en la que comienza a fundirse (inicio de fusión) y aquella en la que toda la muestra se ha derretido (fin de fusión).

En los compuestos puros, la fusión ocurre en un rango estrecho de 1–2 °C, mientras que las sustancias impuras funden en rangos más amplios y a temperaturas más bajas.

Equipos utilizados para determinar el punto de fusión

Existen diferentes equipos para realizar esta determinación, desde aparatos manuales hasta sistemas digitales automatizados.

 1. Aparato de Thiele

Un tubo de vidrio en forma de “U” modificado con brazos laterales, utilizado para calentamiento uniforme mediante baño de aceite.

• Económico y fácil de usar.

• Requiere observación visual y termómetro de mercurio o digital.

• Ideal para prácticas educativas.

 2. Aparato de Kofler

Consiste en una placa metálica calefactora con un gradiente de temperatura constante.

• Se coloca la muestra sobre la placa y se observa el punto donde comienza la fusión.

• Muy utilizado para determinaciones rápidas en sólidos orgánicos.

 3. Aparato digital o Melting Point Apparatus

Instrumento moderno con control automático de temperatura y cámara con visualización por pantalla o microscopio.

• Ofrece lecturas precisas y repetibles.

• Registra el rango de fusión de forma automática.

• Ideal para laboratorios de investigación o control de calidad.

 4. Capilares de fusión

Pequeños tubos de vidrio cerrados por un extremo donde se introduce la muestra pulverizada.

• Permiten una observación clara del proceso.

• Deben colocarse verticalmente dentro del equipo.

Materiales necesarios

• Sustancia sólida seca y pulverizada.

• Capilares de vidrio.

• Termómetro o sensor digital.

• Aparato de Thiele o equipo de punto de fusión.

• Aceite mineral o glicerina (como medio de calentamiento).

• Pinzas o guantes térmicos.

Procedimiento paso a paso

 Preparación de la muestra

• Triturar la sustancia hasta obtener un polvo fino y homogéneo.

• Introducir una pequeña cantidad (2–3 mm de altura) en un capilar de fusión.

• Compactar ligeramente golpeando el tubo contra una superficie.

 Calentamiento inicial

• Colocar el capilar en el equipo o en el baño de aceite.

• Calentar lentamente, aumentando la temperatura a razón de 1–2 °C por minuto cerca del punto de fusión estimado.

 Observación

• Anotar la temperatura de inicio de fusión (cuando aparecen las primeras gotas).

• Registrar la temperatura de fin de fusión (cuando toda la muestra se ha derretido).

 Registro de datos

El rango entre ambas temperaturas se denomina intervalo de fusión.
Ejemplo:

Sustancia X: Inicio = 120.2 °C / Fin = 121.4 °C → Intervalo de fusión = 1.2 °C.

Ejemplos prácticos de determinación del punto de fusión

Interpretación de resultados

• Rango estrecho (≤2 °C): sustancia pura o de alta pureza.

• Rango amplio (>3 °C): presencia de impurezas.

• Punto más bajo de lo esperado: contaminación o degradación térmica.

Un control adecuado de la velocidad de calentamiento y la preparación correcta de la muestra son esenciales para obtener resultados reproducibles.

Errores comunes

1. Calentar demasiado rápido.

2. No pulverizar correctamente la muestra.

3. Usar capilares sucios o mal compactados.

4. Falta de calibración del termómetro o del equipo.

5. Presencia de humedad en la sustancia.

Aplicaciones del punto de fusión

• Química orgánica: identificación de compuestos cristalinos.

• Farmacia: verificación de pureza de principios activos.

• Industria alimentaria: control de grasas y ceras.

• Investigación: caracterización de nuevos materiales.

Preguntas frecuentes (FAQ)

1. ¿Por qué se usa el punto de fusión para determinar la pureza?
Porque las impurezas interfieren con la estructura cristalina del sólido, reduciendo su punto de fusión y ampliando el rango de fusión.

2. ¿Qué diferencia hay entre punto de fusión y rango de fusión?
El punto de fusión es la temperatura exacta de transición, mientras que el rango indica la diferencia entre el inicio y el fin de la fusión.

3. ¿Qué precaución debo tener con el baño de aceite?
Evita sobrecalentarlo, ya que puede producir vapores o incendiarse si supera su punto de inflamación.

4. ¿Puedo usar una balanza analítica durante la prueba?
No directamente, pero es útil para pesar con precisión la muestra antes o después del experimento si se requiere exactitud en cálculos complementarios.

5. ¿Cómo se calibra un aparato digital de punto de fusión?
Se utilizan sustancias patrón con puntos de fusión conocidos (como el ácido benzoico o la anilina) para ajustar la lectura del equipo.

La determinación del punto de fusión es una técnica sencilla pero esencial en el análisis químico. Permite evaluar la pureza, identificar compuestos y controlar la calidad de productos químicos y farmacéuticos.

Con el uso adecuado de equipos como el aparato de Thiele o los sistemas digitales modernos, y aplicando un calentamiento controlado, se obtienen resultados precisos y reproducibles.
Dominar este procedimiento es una habilidad indispensable para todo técnico o investigador que trabaje en un laboratorio químico.