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Preparacion de metano
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LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA I
PREPARACIÓN DE METANO POR REDUCCION DE CLOROFORMO
Valeria Arias, Miguel Barba, Daniela Boada, María Cristina Nevárez
Escuela Politécnica Nacional, Ingeniería Química y Agroindustria, Ingeniería Química
[email protected], [email protected], [email protected],
RESUMEN EJECUTIVO
En el desarrollo de esta práctica se buscó preparar metano a partir de la reducción del cloroformo.
Así, rápida y cuidadosamente se armó el equipo para la reducción y una vez listo se partió de un
mezcla de 10 ml de agua destilada, 10 ml de alcohol etílico, 20 gr de Zinc a la cual se le agregaron
25 ml de cloroformo y 6 ml de una solución de sulfato de cobre(10%).
El metano obtenido fue recogido dentro de tres Erlenmeyers donde se realizaron tres pruebas para
verificar su existencia y pureza. Se determino que el metano era puro puesto que no reacciono con
una solución de KMnO4 (0,3%) y su existencia al quemarlo.
1. INTRODUCCIÓN
El metano es uno de los compuestos
orgánicos más importantes que se hallan,
desde el punto de vista industrial; debido a la
gran cantidad de compuestos que se pueden
sintetizar.
Las principales fuentes de obtención del
metano son: gases residuales del refinado de
petróleo, gas natural, gases de hornos de
coque, y biogás, resultado de la fermentación
anaerobia de desechos orgánicos.
Sin embargo su preparación, a partir de otros
compuestos, generalmente no se considera
muy rentable, sino más bien se la realiza con
fines experimentales.
La síntesis de metano puede darse de varias
formas, mediante la reacción de compuestos
orgánicos e inorgánicos; así como por la
unión directa de sus componentes en el arco
voltaico, siendo el rendimiento bajo en este
caso (Beyer y Walter, Manual de Química
Orgánica, 1987).
Algunos de los procesos más conocidos son:
la obtención de metano a partir de acetato de
sodio (NaC2H3O2) y cal sodada
(NaOH,CaO); y también la preparación de
metano por “deshalogenación o
hidrogenólisis” de halogenuros de metilo, que
es un proceso químico mediante, el cual se
procede a separar un enlace carbono-
halógeno (C-X) y reemplazar átomos de
halógeno por hidrógenos, para dar enlaces C-
H y H-X.
En este proceso se emplean tanto,
catalizadores, tales como los óxidos de
platino, de níquel, o el cromato cúprico
(CuSO4); así como metales (p.ej. Zn) que
permitan la separación de los halógenos del
compuesto inicial. Así también puede darse la
presencia de alcohol que facilite la reacción
de deshalogenación.
( ) ( ) ( )
→ ( )
( ) ( )
Una vez obtenido el gas, si se requiere probar
que el compuesto obtenido es realmente un
metano (alcano) se procede a realizar las
pruebas de reacción con varios reactivos; uno
de los más empleados es el reactivo de
Baeyer (KMnO4 (ac)); el cual es una solución
alcalina bastante oxidante; la que en
presencia de dobles o triples enlaces, se
reduce y cambia su coloración (rosa-púrpura
a marrón). En el caso de metano puro:
( ) ( )
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. MATERIALES:
o 1 balón de fondo redondo o 1 tubo de desprendimiento
(manguera) o 1pinzas de asbesto o 1 soportes universales. o 1 vaso de precipitación o 2 probeta de 10ml o 3 matraces Erlenmeyer o 1 mechero de Bunsen o 4 corchos o 1 tina
2.2. REACTIVOS:
o Zinc en polvo (20 gr)
o Alcohol etílico (10 ml)
o Agua destilada (10ml)
o Cloroformo (25ml)
o Solución de Sulfato de cobre
(10 %) (6 ml)
o Solución de permanganato de
potasio (0,3 %) (1 ml)
2.3. MÉTODO:
1. En un soporte universal montar un
matraz de fondo redondo con ayuda
de pinzas de asbesto.
2. En el matraz de fondo redondo
colocar 20 g de zinc en polvo, añadir
10 ml de alcohol etílico y 10 ml de
agua destilada.
3. Tapar el matraz con un tapón de
goma o corcho, adaptar un tubo de
desprendimiento (manguera) para
recoger el gas sobre agua.
4. Añadir a la mezcla 25 ml de
cloroformo y 6 ml de solución de
sulfato de cobre (10 %).
5. Llenar la tina con agua hasta la
mitad, meter la manguera dentro de
uno de los Erlenmeyer y sumergirlos
en la tina del agua de manera
inclinada.
6. Esperar varios minutos para que la
reacción se inicie, de lo contrario
enfriar exteriormente.
7. Dada inicio la reacción esperar 20
minutos por cada Erlenmeyer hasta
que este se llenen los mismos con
metano.
Con el metano recogido se realizarán los
siguientes ensayos:
1. Llevar la boca de uno de los
Erlenmeyer con metano a la llama,
observar el carácter de la reacción y
de la llama.
2. Dejar abierto el segundo Erlenmeyer
con metano en posición normal
durante 15 segundos. A continuación
aplicar una llama en la boca del
frasco y observar el carácter de la
reacción y de la llama.
3. En el tercer Erlenmeyer con metano,
añadir 1 ml de una solución de
permanganato de potasio (0,3 %),
observar si el color del permanganato
desaparece o no.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se obtuvo una alta cantidad de gas al cabo de
la realización de la práctica, el cual se
depositó en tres Erlenmeyers. Se efectuaron
pruebas para verificar el contenido gaseoso.
En primer lugar se aplicó fuego a la boca del
Erlenmeyer y se obtuvo una llama amarilla.
Al segundo Erlenmeyer se volvió a aplicar
fuego pero luego de quince segundos de
espera, con lo que se consiguió una llama
amarilla más intensa que la anterior debido a
que la concentración del gas se redistribuyó
hacia la parte superior del recipiente. A
continuación, al tercer Erlenmeyer se colocó
un mililitro de solución de permanganato de
potasio el cual no decoloró. Finalmente, se
realizó una prueba directa de llama sobre el
balón, donde se intensificaron los resultados,
siendo la llama de mayor intensidad.
Por los resultados obtenidos con las pruebas a
la llama se determinó que el gas obtenido fue
metano y que no estuvieron presentes
residuos de etanol ya que la solución de
permanganato no decoloró.
4. CONCLUSIONES
o El método empleado para la obtención
de metano fue bastante bueno, pues se
consiguió una alta cantidad del gas en
el tiempo empleado para la reacción.
o Los ensayos sobre el gas obtenido
permitieron afirmar que este era
metano.
o Las pruebas a la llama confirmaron el
carácter inflamable del metano.
o La prueba a la llama de mejor
apreciación fue la efectuada sobre el
balón que contenía las sustancias en
reacción, debido a una mayor
concentración de metano.
o El ensayo con permanganato de potasio
permitió determinar la ausencia de
residuos de etanol puesto que el
metano no oxida con la solución
mencionada y por lo tanto no decoloró.
5. RECOMENDACIONES
o En caso que la reacción de la mezcla se apacigüe o no se de (deje de burbujear) en el desarrollo de la experimentación, agitar el matraz de fondo redondo para volverla a activar la reacción.
o Es recomendable tratar los gases emanados con las debidas precauciones, no derramar las soluciones ya que esta también tiene un carácter ácido y evitar en lo posible inhalar estos gases ya que pueden causar perturbaciones, mareos, dolores de cabeza por lo que es necesario el uso de las mascarillas y gafas de protección.
o Tener cuidado al momento de usar el mechero ya que el gas producido es muy inflamable.
6. BIBLIOGRAFÍA
o Smith Jr.,L.O., Cristol, S. J., 1972,
“Química Orgánica”, Editorial
Reverté S.A., Barcelona, España, pp.
590,591.
o Solano, E., Pérez, E., Tomás, F.,
1991, “Prácticas de Laboratorio de
Química Orgánica”, Secretariado de
Publicaciones de la Universidad de
Murcia, Murcia, España, pp. 81-83.
