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Manual de prácticas de

Química Orgánica I

Carrera de Química Farmacéutica Biológica

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NOTA IMPORTANTE

Las técnicas de este manual se extrajeron del libro Química Orgánica: Experimentos con un enfoque ecológico, de los profesores José Gustavo

Ávila Zárraga, Consuelo García Manrique, Irma Cruz Gavilán García, Fernando León Cedeño, José Manuel Méndez Stivalet, Gloria Pérez

Cendejas, María Antonieta Rodríguez Argüello, Guillermina Salazar Vela, Ana Adela Sánchez Mendoza, Elvira Santos Santos y Ramón Marcos Soto

Hernández, publicado por la Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial de la Universidad Nacional Autónoma de México en el año de 2001. Se han introducido, no obstante, numerosas modificaciones al texto original,

así como correcciones, adecuaciones y material nuevo.

Quien preparó este manual hace del conocimiento del lector que no recibió ni recibirá percepción económica alguna por el mismo, y que fue diseñado a solicitud expresa de la Coordinación de la carrera de QFB de la Universidad Simón Bolívar con el objeto de que sea empleado en actividades puramente académicas de la misma institución y con el cometido único de cumplir con

los estándares de excelencia que se exigen para las instituciones particulares de educación superior, no responsabilizándose en lo absoluto

de la comercialización o lucro que de él se pueda llevar a cabo.

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CONTENIDO

Práctica 1 Seguridad en el laboratorio (5)

Práctica 2 Punto de fusión corregido (34)

Práctica 3 Solubilidad en disolventes orgánicos y recristalización simple (42)

Práctica 4 Recristalización por par de disolventes y eliminación de impurezas coloridas (49)

Práctica 5 Destilación simple y fraccionada (58)

Práctica 6 Destilación a presión reducida (67)

Práctica 7 Técnicas de aislamiento (74)

Práctica 8 Extracción simple y múltiple (83)

Práctica 9 Extracción selectiva (90)

Práctica 10 Sustitución nucleofílica alifática vs. eliminación: efecto de la temperatura. Preparación de cloruro de terbutilo vs. Isobutileno (95)

Práctica 11 Reacciones de eliminación: síntesis de ciclohexeno (102)

Práctica 12 Isomería E-Z (110)

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CÓMO UTILIZAR ESTE MANUAL

Este manual presenta un total de 12 experimentos que se han efectuado desde hace mucho tiempo en los laboratorios de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México, por lo que han sido probados por generaciones de estudiantes semestre tras semestre.

La Universidad Simón Bolívar, que se ha preocupado por tener

excelencia en la enseñanza experimental en sus propios laboratorios, presenta este manual con una selección de prácticas que se adaptan mejor a

sus objetivos y programas académicos de la carrera de Química Farmacéutica Biológica.

Dentro de la selección de los mismos, se ha procurado que los

residuos que en ellas se generan sean de toxicidad muy limitada, y en la medida de lo posible, que haya secuencia de prácticas donde los productos

de algunas de ellas sean las materias primas de las siguientes.

En cada experimento se delinean claramente cuales son los objetivos, se hace una pequeña introducción al estudiante sobre el tema de la práctica,

la reacción a efectuar, el material y los reactivos (que se encuentran disponibles en su totalidad en uno de los almacenes de la universidad), la

técnica, un cuestionario que será evaluado por el profesor en el informe que el alumno entregue, y la Hoja de Registro de Anotaciones, que deberá ser

entregado por el estudiante completo también.

Se cuenta con el suficiente espacio para que el estudiante pueda contestar en cada práctica sobre el manual mismo, por lo que no será

necesario que lleve un cuaderno adicional sobre la asignatura experimental de química orgánica 1.

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PRÁCTICA 1

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA

OBJETIVOS

Discutir las diferentes medidas de seguridad implementadas para el desarrollo de las prácticas de química orgánica en la Universidad Simón Bolívar.

Identificar los posibles orígenes de accidentes para prevenirlos, y si es que

tiene lugar, lo que debe de hacerse para solventar la situación.

Que el estudiante discuta los diferentes riesgos y accidentes comunes que deberá de tener en cuenta en cada sesión experimental de química orgánica para prevenirlos, y si éstos de han dado, sepa qué medidas deben de observarse..

RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA SEGURIDAD

El trabajo de laboratorio es parte integral y esencial para cualquier curso de química orgánica.

La química orgánica es una ciencia experimental y como tal requiere del manejo de sustancias de diversa naturaleza, como pueden ser compuestos volátiles inflamables, sustancias de diferente toxicidad o que causen un daño específico en nuestro cuerpo, como quemaduras en la piel, daños en algunos órganos de nuestro cuerpo (pulmón, hígado) y algunas otras con actividad carcinogénica, amén de que algunas reacciones orgánicas son potencialmente riesgosas.

Con estos antecedentes, el conocimiento relativo a los dispositivos de protección personal debe difundirse ampliamente, ya que durante las horas de trabajo en el laboratorio nuestro cuerpo está expuesto a gases y vapores peligrosos, altas temperaturas, proyecciones de partículas de sólidos o líquidos, ruidos, etc. Además, siempre existirá el riesgo de un derrame de reactivos corrosivos o tóxicos sobre las extremidades o el tronco de quienes trabajen en el laboratorio.

Como principio fundamental de protección, se deben eliminar las fuentes o causas de riesgos, y para hacerlo, es necesario actuar sobre el sistema o proteger los equipos de las fuentes de riesgo. Así, la última barrera entre el elemento

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agresivo y el operario será el dispositivo de protección personal. Por sus características, éste último no elimina el peligro, pero si establece una barrera defensiva, la cual debe conservarse en buen estado y mantener permanentemente entre el operario y el peligro.

La protección personal debe cumplir con los siguientes requerimientos:

El equipo debe ser una defensa eficaz. El equipo de protección no debe interferir con el trabajo normal del usuario. Su uso continuo no debe fatigar El deterioro del equipo debe ser fácil de detectar.

Existen equipos protectores para las diferentes partes del cuerpo:

Ojos y rostro: gafas con escudo de protección lateral, careta. Vías respiratorias: purificadores de aire, extractores, campanas. Extremidades (manos, pies y piernas): guantes, zapatos de seguridad y

botas. Tronco: bata, delantales.

Equipo de Protección

Lentes de Seguridad. La protección de los ojos debe ser exigida para todo el personal en cualquier laboratorio donde se manejen y almacenen reactivos químicos. Ninguna persona debe entrar al laboratorio sin una adecuada protección de los ojos, no importa la actividad que desarrolle dentro del laboratorio (preparación de reactivos, lavado de material, consulta de bibliografía, etc). Nunca deben usarse lentes de contacto blandos aun cuando se lleven lentes de seguridad, ya que gases y vapores pueden concentrarse debajo y como éstos no pueden ser removidos rápidamente si algún contaminante entra el ojo, puede causar daños permanentes. No obstante no existen fundamentos para no recomendar el uso de lentes de contacto duros, a menos de que la graduación sea lo suficientemente pronunciada en padecimientos como el queratocono (en casos de distorsión severa de la córnea), es preferible no emplearlos, sino hacer uso de los anteojos, y sobre de ellos los lentes de protección. Tómese en cuenta que los lentes de policarbonato pueden ser opacados por los vapores de los disolventes orgánicos, como acetona, aun con el empleo de los lentes de protección.

Guantes. El contacto cutáneo es una fuente potencial de exposición a materiales peligrosos, por lo que es importante tomar en cuenta las siguientes consideraciones con el empleo de guantes: éstos deben ser usados siempre que sea necesario manejar materiales corrosivos o tóxicos. Si se van a manejar objetos punzo-cortantes (tubo de vidrio), debe considerarse que los guantes de hule pueden ser traspasados por ellos, por lo que se recomienda emplear guantes de carnaza o de algodón grueso. Si se van a manejar materiales muy calientes o muy fríos, deben de emplearse guantes térmicos. Existen diferentes tipos de guantes disponibles en el mercado; la selección de éstos dependerá de la operación que se vaya a llevar acabo.

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Bata de Laboratorio. El uso de la bata de laboratorio previene el contacto de la piel con pequeñas cantidades de reactivos químicos ocasionados por salpicaduras o derrames accidentales durante el trabajo de laboratorio. La bata de laboratorio es, ante todo una protección. La ropa común representa un peligro en casos de accidentes debido al tipo de materiales sintéticos, de baja resistencia al ataque de reactivos químicos, y que por lo general, son fácilmente inflamables, por lo que siempre se debe utilizar una bata de trabajo sobre la ropa. La bata de algodón es la más recomendable por su mayor resistencia, en comparación de otros materiales sintéticos como el rayón o poliéster. Así mismo es mejor una bata de manga larga y de un largo superior al de la ropa común, para mayor protección. Equipos de seguridad más especializados

Algunos equipos de protección se emplean menos frecuentemente en los laboratorios de química orgánica, si bien ocasionalmente se requiere echar mano de ellos ante eventualidades, como por ejemplo en el caso de un derrame. Así pues, a continuación se les citará brevemente.

Botas. Las botas cumplen con la función útil de proteger los pies contra caídas accidentales de materiales peligrosos o de derrames ante los cuales se deba uno de enfrentar. Deben en la medida de lo posible ofrecer confort al pie y usarse según medida, puesto que si se les utiliza de un número mayor al del pie pueden ocasionar traspiés y caídas. Al hacer uso de ellas, se debe de estar conciente de que, dependiendo de la altura de la caña, con el uso se generará calor sobre pies y piernas, lo cual se traduce en cierta incomodidad, sobretodo si se es intolerante a situaciones de bochorno.

Los materiales del que están manufacturadas varían dependiendo del uso que se les vaya a dar, pudiendo ir desde el polietileno y ser desechables, hasta estar confeccionadas en materiales resistentes a sustancias químicas agresivas y con casquillo metálico para la protección del usuario. Los largos de la caña varían: pueden limitarse a proteger los tobillos (ANKLE HIGH), hasta por debajo de la rodilla (KNEE HIGH), por encima de ella (THIGH HIGH), toda la pierna (CROTCH HIGH o WADERS) o cubrir incluso hasta el pecho (CHEST BOOTS).

Mascarillas. Las mascarillas contra gases regularmente no se emplean en el laboratorio, puesto que debe de contarse con campanas de extracción donde los vapores tóxicos pueden ser controlados fácilmente. Las mascarillas contra polvo, en contraste, sí se emplean, dado que en ocasiones uno se enfrenta a operaciones donde no conviene hacer uso de la campana de extracción. Como por ejemplo cuando se trasvasa a un matraz por ejemplo una planta finamente molida, o cuando se trasvasan sólidos finos peligrosos como la celita –material de empaque-, el tonsil, la gel de sílice o la alúmina. Estos últimos tienen la consistencia de la arena movediza, y ante el menor esfuerzo o corriente de aire se levantan, pudiendo ocasionar un daño irreversible al sistema respiratorio del operador. Dependiendo de lo que se vaya a hacer, existen mascarillas que simplemente pueden estar confeccionadas en algodón compactado, o bien llegar a

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ser demasiado sofisticadas poseyendo incluso filtros de respiración con una capa de carbón activado.

Las botas pueden variar tanto del material con el cual se han diseñado, como de la altura de la caña. A la extrema izquierda, arriba, representación de botas desechables de polietileno; en el centro, botas con casquillo de seguridad para proteger al pie de caída de objetos pesados; finalmente hasta abajo y a la izquierda de estas líneas centro, botas de hule diseñadas para bombero, cuya manufactura toma en consideración resistencia tanto a la caída de objeto pesados como a la abrasión química y temperatura.

Ante la menor duda, los guantes deben siempre de ser utilizados. Se confeccionan, como las botas, también de diferentes materiales según sea su uso. Se recomienda ampliamente el que sean utilizados cada vez que deba de lavarse material, ya que en ocasiones alguien, por descuido o error, introduce al detergente de lavado material que puede llevar sustancias tóxicas, o bien quizás los escobillones de lavado son los que se encuentran contaminados.

Recomendaciones para el tipo de zapatos que se calcen durante la práctica. Los zapatos deben ser en cualquier caso bajos y cerrados. Se debe de evitar el empleo de zapatos de tacón que puedan originar un resbalón o una caída. Además, las tapas de los tacones finos (de aguja o estilete) o incluso más gruesos regularmente se encuentran manufacturadas de un material sintético polimérico que es soluble en disolventes orgánicos, los cuales al contacto con estos últimos,

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si es que se encuentran vertidos sobre el suelo generan una mezcla resbalosa que puede originar accidentes. Se debe evitar además el uso de sandalias y de huaraches debido a que no protegen el pie en lo absoluto ante la eventualidad de un derrame.

No deben usarse zapatos de tacón (aún las botas), ni sandalias o huaraches en un laboratorio de química orgánica, debido a que pueden conducir a la inestabilidad en el caso de los primeros y al contacto con las sustancias químicas en el caso de los segundos si es que se presenta un derrame.

Lo fundamental en cuestiones de seguridad es la prevención. A

continuación se anuncian conceptos básicos para prevenir enfermedades profesionales:

Conocer la naturaleza y el efecto por exposición a las sustancias que se manejan en cada experimento.

Implantar y vigilar que se sigan las medidas y procedimientos para el empleo seguro de reactivos.

Asignar responsables de los programas de higiene y seguridad, con énfasis en los aspectos preventivos.

Causas de incendio en el Laboratorio

La mayoría de los incendios ocurridos en un laboratorio pueden prevenirse si se consideran las medidas necesarias. No obstante que existe material eléctrico para calentar, a veces es necesario encender mecheros,y el peligro del mechero es inminente en un laboratorio, por lo que es

importante considerar las siguientes precauciones:

Nunca caliente directamente un disolvente orgánico con una flama. Si el disolvente orgánico tiene una temperatura de ebullición inferior a 95°C (a 760mm de Hg) la fuente de calentamiento puede ser una parrilla eléctrica, una manta de calentamiento, baño María o de vapor.

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Antes de encender una flama, revise si hay presencia de disolvente orgánico a su alrededor. Los vapores de disolvente orgánico son más densos que el aire y fluyen hacia abajo: se difunden rápidamente y pueden incendiarse por una flama o chispa que se encuentre a varios metros de distancia.

Nunca deje encendido un mechero si no se va a utilizar. Si utiliza mecheros, evite usar en el laboratorio mangas demasiado amplias, por se propensas a incendiarse con más facilidad. Al realizar trabajo de laboratorio el cabello largo debe recogerse hacia atrás.

Fumar representa peligro de incendio; por lo cual, en un laboratorio queda estrictamente prohibido fumar.

Los canales de desagüe de las mesas del laboratorio son para eliminar el agua de los refrigerantes y no para verter residuos de líquidos inflamables.

Prevención y control de incendios.

Los incendios en un laboratorio pueden ser pequeños o grandes. Los incendios pequeños son aquellos que se presentan al incendiarse la boca de un matraz o de un vaso de precipitados. Para apagarlos, se coloca en la boca del matraz o vaso, una placa de asbesto o un vidrio de reloj.

En un laboratorio también suelen presentarse incendios grandes, en esta situación lo primero es desalojar el laboratorio con orden y rapidez y proceder a apagar el incendio. Para apagarlo es necesario un equipo de seguridad que incluya una variedad de extintores, mangueras para incendio, mantas y sistemas automáticos para apagar fuego (regaderas).

El estudiante debe estar familiarizado con la ubicación y uso de los

extintores existentes en el laboratorio; para utilizarlos debe seguir estas instrucciones:

1. Desprenda el alambre sellador (indica que el extintor está totalmente cargado)

2. Quite el seguro. 3. Apunte a la base del fuego con la corneta. 4. Presione la palanca

Los laboratorios deben estar provistos de extintores de dióxido de carbono

(CO2)o extintores de sustancias químicas en forma de polvo seco. Los extintores se clasifican de acuerdo a la naturaleza del fuego.

Los extintores de agua son efectivos contra incendios de papel y basura. No deben emplearse para apagar fuegos ocasionados por equipos eléctricos, líquidos o metales inflamables.

Los extintores de CO2 son efectivos contra incendios de líquidos (hidrocarburos o pinturas), No deben emplearse contra incendios eléctricos de instrumentos y sistemas ópticos, de hidruro de litio y aluminio o de metales alcalinos.

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Los extintores de polvo seco, contienen carbonato de sodio y son efectivos para incendios eléctricos, líquidos y cuando existen grandes cantidades de disolvente.

Los extintores de formulación granular (como el cloruro de sodio) son efectivos contra incendios de metales como magnesio, litio, sodio, potasio, hidruros metálicos y otros compuestos organometálicos.

Incendios en ropa

Su sus ropas se incendian, camine (no corra) a la regadera más cercana. Si esta no está cerca tírase al suelo y ruédese para extinguir las flamas y pida ayuda. El fuego de las ropas también puede apagarse cubriendo a la persona con una manta y rodándola después. El movimiento de rodamiento es importante porque el fuego puede aún quemar debajo de la manta. Las toallas húmedas también se utilizan para apagar el fuego de la ropa.

Las personas quemadas deben mantenerse quietas y abrigadas para prevenir el shock. Debe solicitarse inmediatamente atención médica. Manejo de sustancias

Disolventes orgánicos. Los disolventes orgánicos presentan una doble peligrosidad ya sea por su inflamabilidad o por su toxicidad, así que deben ser tratados con mucha precaución. Los disolventes orgánicos nunca deben calentarse directamente con una flama; el calentamiento debe ser mediante baño maría o vapor, parrillas y mantas de calentamiento, deben manejarse en la campana y nunca deben inhalarse ni estar en contacto con la piel directamente. Los disolventes orgánicos nunca se desechan por el drenaje, deben ser recuperados mediante destilación para ser usados nuevamente.

Ácidos y Bases. Al trabajar con sustancias corrosivas siempre deben usarse lentes de seguridad y guantes, además de manejarlas en la campana. El contacto de estas sustancias con la piel puede provocar severas quemaduras; en caso de salpicaduras, se debe de enjuagar el área con abundante agua fría. Por último, los ácidos y bases deben ser neutralizados antes de desecharse al drenaje.

Sustancias Carcinogénicas. Un alto número de células de cuerpo humano permanecen casi constantes debido a los mecanismos de regulación. Si estos mecanismos se atrofian o son deficientes, presentará una proliferación excesiva de células (neoplasia). Un neoplasma es un tumor o masa de tejido anormal y puede ser benigno o maligno. Múltiples agentes químicos –los cuales caen dentro de la categoría de las sustancias carcinógenas- pueden producir neoplasias, ejerciendo su acción activando los virus oncógenos. Otros agentes actúan sobre las células directamente.

Como causantes directos de neoplasia, se han detectado varios factores que inciden de manera directa en la aparición del cáncer (oncogénesis). Así,

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podemos mencionar a los genéticos, físicos (luz ultravioleta, rayos X, rayos gammma) y químicos.

Algunos de los agentes oncógenos químicos son muy activos, y como ejemplo de éstos podemos mencionar a los que se encuentran dentro de la siguiente tabla:

Sulfato de metilo Diazometano

Aziridina Yoduro de metilo

Diclorometiléter Hidrazina

Fenilhidrazina Acrilonitrilo

4-aminobifenilo 2-naftilamina

2-nitronaftaleno Benceno

Tricloroetileno Etilenamina

3,4-benzopireno Nitrito de sodio

Berilio y sus compuestos Aminonaftol

N, N-dimetilnitrosamina Cromatos (CrVI)

Níquel y sus compuestos Cloruro de vinilo

Cadmio y sus compuestos Sales de arsénico

Incompatibilidad de sustancias

Cuando se usa, maneja, almacena, dispone y transporta cualquier sustancia, se debe tener mucho cuidado para asegurar que las no pueda, accidentalmente, entrar en contacto con otras, las cuales pudieran ser incompatibles. Tal contacto puede dar como resultado la formación de mezclas peligrosas o la formación de sustancias altamente tóxicas, inflamables, o ambas características. A continuación se da clasificación de algunas sustancias incompatibles*:

A B

Ácidos Bases

Metales alcalinos y alcalino térreos Agua

Carburos Ácidos

Hidruros Compuestos orgánicos halogenados

Hidróxidos Agentes oxidantes

Óxidos Cromatos, dicromatos

Peróxidos Halógenos, nitratos

Cianuros inorgánicos Ácidos, bases fuertes

Nitratos inorgánicos Ácidos, metales, nitritos

Nitritos inorgánicos Ácidos, agentes oxidantes

Sulfuros inorgánicos Ácidos

Compuestos orgánicos Agentes oxidantes

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Acilhaluros Bases

Anhídridos orgánicos Bases

Compuestos halogenados Aluminio (metal)

Compuestos nitro Bases fuertes

Metales en polvo Ácidos, agentes oxidantes

Acetileno Halógenos

Amoniaco, hidróxido de amonio Agentes halogenantes, plata, mercurio

Peróxido de hidrogeno Sales metálicas y metales

Ácido nítrico metales, ácidos sulfúrico, reductores,

permanganatos, cromatos

Mercurio Amoniaco, hidroxido de amonio, ác. Nítrico

Ácido sulfúrico, percloratos, permanganatos Metales, cloratos, ácido nítrico

*Los compuestos de la columna A son incompatibles con la columna B.

Material de vidrio

El material de vidrio utilizado para el trabajo experimental debe estar limpio y seco. El proporcionar mantenimiento adecuado a este material evita pérdida de tiempo en el laboratorio, la destrucción de las piezas de vidrio por limpieza insuficiente de ellas, gastos innecesarios, etc.

Para que el estudiante se familiarice con el equipo de vidrio de un

laboratorio de química orgánica y el mantenimiento del mismo, se incluyen en esta sección los siguientes tópicos:

Limpieza del material de vidrio. Cuidado del material de vidrio cuando se utilizan reactivos corrosivos o

cáusticos. Engrasado de las juntas de material de vidrio esmerilado. Sección de ilustraciones de las piezas del equipo. Quickfit con sus respectivos nombres.

Limpieza del material de vidrio.

Es recomendable lavar el material de vidrio tan pronto se desocupe y no esperar demasiado, con ello se evita que a este material se adhieran residuos con las piezas de vidrio. Para lavar el material de vidrio se utilizan polvos limpiadores y detergentes –lo cual sin embargo no debe de hacerse en piezas que vayan a ser empleadas en cursos experimentales de química analítica); si el material presenta

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residuos difíciles de eliminar con agua y jabón se pueden utilizar disolventes orgánicos para eliminarlos. El más utilizado de ellos para disolver estos residuos es la acetona (CH3)2C=O, si bien debido a su costo para esta operación se emplea acetona reciclada. Nunca debe utilizarse acetona Q.P o R.A para fines de limpieza o secado.

Si el material de vidrio presenta residuos que no se han podido eliminar con agua y jabón, se le adiciona “acetona para lavar”, se elimina y posteriormente se vuelve a lavar. La acetona también se utiliza para secar material debido a su alta solubilidad en agua: el material se enjuaga con acetona, se elimina y se seca rápidamente al aire.

No se debe utilizar la así denominada mezcla crómica. Actualmente para residuos muy adheridos se recomienda usar lejía de sosas, dejando que actúe en la limpieza del material durante un tiempo prolongado, e incluso el empleo de tiempos prolongados de contacto con ácido sulfúrico concentrado pueden llegar a ser necesario. Montaje de aparatos

Las piezas esmeriladas de los diferentes equipos para el trabajo experimental con cantidades pequeñas (1-10 g), proporcionan la facilidad de montar diferentes sistemas (reflujo, destilaciones, etc) en forma rápida y efectiva, para conservar estas ventajas, las piezas requieren cuidados en su mantenimiento.

Los cuidados mínimos que deben proporcionarse son lo siguientes:

Engrasar ligeramente las juntas macho esmeriladas de las piezas. Asegurarse ligeramente que las superficies de las juntas no lleven residuos

sólidos o líquidos antes de engrasarlas porque disminuyen la eficiencia del sellado al presentarse juntas en las juntas esmeriladas, y además pueden hacer las veces de pegamento si es que el equipo será llevado a una temperatura elevada. Así, antes de iniciar el montaje de aparatos deben limpiarse las partes esmeriladas de las piezas con una torunda de algodón impregnada de acetona.

Si se pegan las juntas esmeriladas, lo que debe hacerse es lo siguiente:

1. Golpear suavemente con el mango de madera de una espátula por ejemplo las juntas pegadas.

2. Calentar las juntas pegadas en agua caliente o baño de vapor. 3. Calentar las juntas pegadas en una solución de glicerina-agua (1:1)

Debe evitarse el calentar las juntas pegadas directamente en la flama del mechero, porque este calentamiento puede ser tan rápido que ocasione la expansión violenta de las juntas y éstas se agrieten. No intente forzar demasiado el material de vidrio con un movimiento torsional, pues puede romperse y ocasionar serios daños a las manos.

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Equipo de Calentamiento

Para calentar líquidos existen varios dispositivos, los cuales se describen a continuación, de acuerdo con su utilización: Baño de vapor. Se utiliza para calentar líquidos con un punto de ebullición máximo de 90°C, y se utiliza también para disolventes de punto de ebullición bajo, especialmente los inflamables. Consiste en una tubería normalmente de cobre por la que sale vapor de agua, y éste se arroja hacia unos receptáculos donde descansan los matraces con el disolvente a ser evaporado. Parrilla eléctrica con resistencia protegida. Se usa para calentar disolventes inflamables; si la parrilla presenta alambres eléctricos dañados, no es adecuada para el trabajo de laboratorio. Canastillas eléctricas. Se emplean para calentar el contenido de matraces de fondo redondo. Existen canastillas para cada tamaño de matraz. Antes de usarla revise las condiciones en que se encuentra, si está maltratada en grado tal que quede expuesta la resistencia, no la utilice ya que representa un peligro de incendio. La canastilla de calentamiento se conecta al reóstato, el cual se utiliza para ajustar el voltaje y la temperatura. Mecheros Bunsen. Su empleo está muy extendido en los laboratorios escolares a diferentes niveles, por tal motivo hay que hacer énfasis en su uso correcto. Los mecheros se usan para doblar tubo de vidrio y para calentar soluciones acuosas y líquidos de punto de ebullición alto que no sean inflamables. Para calentar con mechero se recomienda usar una tela de asbesto entre el matraz y mechero para distribuir en forma uniforme el calor y evitar un sobrecalentamiento localizado. Baño María. Se emplea para calentar disolventes orgánicos de punto de ebullición menor al punto de ebullición del agua. Materiales peligrosos

Con este nombre se designa a todas aquellas sustancias que pueden causar respuesta biológica a los objetos expuestos a ellas; de igual forma se consideran dentro de esta clasificación a las sustancias que afectan los factores bióticos y abióticos de los ecosistemas.

La National Fire Protection Association (NFPA) de los E.E.U.U. emplea la siguiente definición de material peligroso: “cualquier sustancia que al fugarse de su contenedor por situaciones anormales, causa lesiones a personas o daños a objetos que entran en contacto con ella”.

Estos materiales peligrosos son clasificados en 7 subgrupos:

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1. Inflamables 2. Pirofóricos (que se encienden espontáneamente) 3. Explosivos 4. Oxidantes 5. Corrosivos 6. Tóxicos 7. Radiactivos

Diferentes equipos de calentamiento. Arriba a la izquierda, mechero de Bunsen; arriba a la derecha, canasta de calentamiento, también denominado mantilla o nido. A la izquierda de estas líneas, parrilla de calentamiento. En algunas de ellas el equipo se encuentra

integrado a un sistema de agitación.

El U.S. Department of Transportation (DOT), da como definición de materiales peligrosos lo siguiente: “aquellas sustancias o materiales que en cualquier forma de presentación o cantidad presentan un alto riesgo para la salud y la seguridad durante su transporte”. Esta definición incluye sustancias y residuos reglamentados por la Environmental Protection Agency (EPA).

En general, podemos decir que material peligroso es cualquier sustancia o mezcla que manejada inadecuadamente puede dañar a la salud de los humanos, su bienestar o el ambiente. En México de acuerdo con el Art. 3°, Fracc XXXII de la Ley general del Equilibrio Ecológico y protección al Ambiente (LGEEPA) publicada en el Diario Oficial de la Federación el 13 de diciembre de 1996, se define como materiales peligrosos a los elementos, sustancias, compuestos, residuos o mezclas de ellos que, independientemente de su estado físico, representen un riesgo para el ambiente, la salud o los recursos naturales, por sus características corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas, inflamables o biológico infecciosas.

Es importante señalar que la peligrosidad de los materiales se puede incrementar notablemente cuando se mezclan, por ejemplo:

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Material inflamable + Material explosivo = más peligroso que separados.

Material inflamable + material tóxico = más peligroso que separados.

Material explosivo + Material tóxico = más peligroso que separados.

Material reactivo (sodio) + Agua = H2 + calor = explosión.

Los materiales peligrosos se clasifican también de acuerdo al tipo de riesgo que generen: Podemos destacar los riesgos físicos y químicos: Riesgos Físicos

Tamaño, peso Velocidad Gravedad, pendientes, cauces, plataformas, andamios y torres. Excavaciones Túneles Deslizamientos de suelos Otros espacios confinados Ruido Herramientas manuales y de potencias Maquinaria Shock eléctrico.

Riegos químicos

Corrosividad Reactividad Explosividad Toxicidad Inflamabilidad

Para evitar estos riesgos, es necesario conocer las propiedades de los

materiales peligrosos dentro de los cuales podemos destacar las siguientes:

Solubilidad/Miscibilidad

Densidad/Gravedad específica

Densidad de los vapores

Presión de vapor

Punto de ebullición

Punto de fusión

Viscosidad

Temperatura de autoignición

Intervalo de inflamabilidad

Temperatura de inflamación (flash point) El éxito para un trabajo seguro en el laboratorio depende del conocimiento

de las propiedades de los materiales que se manejan.

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Primeros auxilios en el laboratorio

Algunas veces, a pesar de las medidas de seguridad y de los equipos de protección corporal, ocurren accidentes cuando se manejan inadecuadamente productos peligrosos (errores humanos); en tales ocasiones la persona accidentada (cuando permanece conciente), así como las personas que están próximas a ella, deben estar capacitadas para brindar las primeras atenciones a la víctima y posteriormente, sí es el caso, trasladar a la víctima al hospital y después atender el área de trabajo donde ocurrió el incidente.

Formas de interacción entre un producto químico y el cuerpo humano.

La toxicidad de un producto depende de la vía de acceso a un organismo. Se consideran importantes las siguientes vías de acceso. Inhalación. Las sustancias químicas peligrosas en forma de gases, vapores, humos, nieblas o polvos pueden ingresar rápidamente a nuestro cuerpo por absorción a través de las mucosas del tacto respiratorio y pulmones; a través de ellos pueden alcanzar, por ejemplo, el sistema nervioso central provocando serios daños.

Cuando una persona se somete a la inhalación de altas concentraciones de sustancias peligrosas por períodos cortos o prolongados, puede presentar asfixia (según el producto al que haya estado expuesto), causando la muerte o la inconsciencia casi inmediatamente; la exposición prolongada de pequeñas concentraciones puede causar desde efectos leves (irritación local de mucosas) hasta efectos crónicos (algunos graves), según el producto químico de que se trate. Ingestión. Muchas de las sustancias que son utilizadas en los laboratorios son peligrosas si son ingeridas, las cuales por absorción a través del tacto gastrointestinal, pasan a la sangre, de donde pueden distribuirse a todo el cuerpo. Algunas sustancias ingeridas pueden afectar directamente las mucosas bucales y del esófago, provocando serias lesiones, como en el caso de materiales altamente corrosivos. En algunos, dependiendo del tipo de sustancia, esto puede provocar ulceración intestinal. Contacto cutáneo. El contacto con la piel es un modo frecuente de lesiones por sustancias químicas, siendo los poros de la piel la principal vía de ingreso. Los efectos inmediatos producidos por el contacto cutáneo con las diferentes sustancias pueden ser desde irritación hasta daño tisular, ya que sustancias como ácidos o bases afectan la piel en las capas interiores del tejido hasta la corrosión o desintegración de la dermis. La exposición prolongada de la piel a sustancias químicas moderadamente tóxicas puede provocar hipersensibilidad, manifestándose como dermatitis o alergias.

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Contacto ocular. El contacto de las sustancias con los ojos es particularmente importante debido a que estos órganos son muy importantes y muy sensibles a los materiales irritantes. Pocas sustancias son inocuas a los ojos, la mayoría de ellas causan quemaduras severas y hasta pérdida de la vista. La córnea es muy sensible a muchas sustancias, especialmente a ácidos y bases, adquiriendo una apariencia opaca u oscura, y en ocasiones se pueden presentar daños en el cristalino. Efectos que producen. Cada una de las interacciones entre un producto químico y las partes del cuerpo humano ya mencionadas se presentan siempre que no se siguen las normas de seguridad pertinentes. Es importante mencionar que los efectos de exposición señalados para las diferentes rutas dependen de factores tales como: la dosis, el tiempo, el sexo, la edad, la sensibilidad, etc.

Se dividen en varias clases, dependiendo de los efectos que producen y se clasifican en:

Irritantes: provocan irritación en los órganos de contacto (ojos, piel mucosas, etc) y algunas veces pueden causar inflamación y otros efectos adicionales como urticaria.

Asfixiantes: son depresivos del sistema respiratorio. Se dividen en simples, los cuales son gases fisiológicamente inertes, desplazando sólo al oxígeno; y asfixiantes químicos, que impiden al cuerpo utilizar el oxígeno de la sangre.

Heptatóxicos: afectan al hígado, algunos de estos efectos incluyen la alteración de los niveles de enzimas en el hígado, incapacitándolo para eliminar los tóxicos del cuerpo.

Nefrotóxicos: afectan los riñones, alteran la eliminación de desechos líquidos generados por el cuerpo, provocando un envenenamiento sistemático, y en ocasiones la muerte.

Neurotóxicos: afectan al sistema nervioso, bloquean los impulsos eléctricos de la sinapsis: también pueden afectar los centros más altos del cerebro causando una reducción de la habilidad de pensamiento. Sólo algunos productos y en grandes dosis afectan las funciones automáticas de la médula, el cerebro y sus conexiones (sistema nervioso central).

Anestésicos: son depresores del sistema nervioso central, reducen la intensidad de impulsos nervioso afectando al sistema nervioso periférico.

Hematopoyéticos: afectan los órganos formadores de sangre en médula espinal, alteran la formación de glóbulos rojos, los cuales contienen hemoglobina para el transporte del oxígeno de los pulmones al cuerpo y, por lo tanto, se presentan alteraciones en el número de glóbulos rojos, produciéndose anemia. Existen también alteraciones en la producción de leucocitos y cuando son dañados, los microorganismo patógenos llegan a la sangre fácilmente y producen enfermedades infecciosas.

Lesiones por calor (fuego o fuentes de calentamiento). Quemaduras originadas por tubos y matraces calientes, muflas, parrillas de calentamiento, mecheros, etc. Son muy comunes en los laboratorios.

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Cortaduras. Cortaduras menores pasan a menudo cuando se trabaja con material de vidrio en el laboratorio. Procedimiento general para primeros auxilios Procedimiento general a seguir en todos los casos, excepto donde se noten desviaciones por envenenamiento individual.

Identificar el material involucrado en el accidente y prevenir al grupo de ayuda respecto a las precauciones.

Trasladar al paciente del área donde estuvo en contacto con el o los agentes nocivos.

Recostar al paciente boca abajo, colocando su cabeza a un lado con la lengua hacia delante.

Mantener al paciente abrigado y recostado, como se indica en el punto anterior.

Estar preparado para administrar respiración artificial boca a boca a la primera sospecha de que el paciente tiene dificultad para respirar.

No dejar a la víctima sin atención No dar bebidas alcohólicas excepto bajo autorización médica. El alcohol

incrementa la absorción de algunos venenos. Solicitar atención médica tan pronto como sea posible, pero no interrumpir

los procedimientos anteriores.

Adicional a los puntos anteriores es recomendable contar con la hoja de seguridad de la sustancia involucrada con la finalidad de facilitar, aplicar y soportar los aspectos de primeros auxilios, toxicidad, medidas en caso de derrame, etc, para que las personas del grupo de ayuda tengan accesible la información y con esto evitar pérdida de tiempo en la búsqueda de estos aspectos.

Si el material es inhalado, tratar de identificar el material. Si es cloro, ácido cianhídrico, fosgeno y u otro gas altamente tóxico, utilizar la mascarillas apropiada en el área contaminada durante el rescate. Si no se disponen de éstas, el grupo de ayuda debe contener la respiración mientras estén en contacto con el ambiente contaminado.

Trasladar inmediatamente al paciente a lugares ventilados. A la primera

señal de dificultad para respirar, iniciar respiración artificial boca a boca; el oxígeno debe ser administrado sólo por el personal calificado. Continuar la respiración artificial de boca a boca hasta la llegada del cuerpo médico de ayuda.

Si el material es ingerido,

Identificar la naturaleza del producto ingerido (si es posible) Dar de 2 a 4 vasos de agua inmediatamente, o leche en caso de no contar

con agua (¡Precaución!: nunca dar nada por la boca a una persona inconsciente.

No inducir el vómito si el paciente ha ingerido queroseno, gasolina, ácidos y álcalis fuertes, o si el paciente está inconsciente.

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Inducir el vómito inmediatamente. Colocar el dedo índice lo más adentro posible (de la lengua) y frotarlo de un lado a otro (realizar esta maniobra por el paciente si es necesario) o dar abundantes tragos de agua salada tibia (una cucharada de sal por vaso de agua)

Repetir el procedimiento anterior hasta que el fluido (vomitado) sea claro. Mientras se administran los primeros auxilios, tratar de identificar el material

ingerido y administrar el antídoto adecuado (ver sustancias individuales). Si no se pude identificar éste, dar 15 g de antídoto universal en medio vaso de agua tibia. El antídoto universal se prepara con carbón activado (2cucharadas), leche de magnesia (1 cucharada) y ácido tánico (strong tea, 1 cucharada) (¡Precaución!: nunca dar aceites, grasas o alguna bebida alcohólica a menos que sea autorizado por el médico.

Conservar una muestra del vómito si es posible Seguir las indicaciones anteriores hasta la llegada del grupo médico de

ayuda. Sí el material está en contacto con la piel,

Identificar, si es posible, el material y el grupo de ayuda debe evitar el contacto con el contaminante, mediante el uso de equipo de protección adecuado.

Lavar con abundante agua la parte del cuerpo afectada por lo menos durante 15 minutos.

Quitar toda la ropa contaminada, incluyendo zapatos, relojes, etc. No usar aceites, grasas (mantequilla) o bicarbonato de sodio en la piel, a

menos que sean específicamente indicadas por le grupo médico de ayuda. Sí el material está en contacto con los ojos,

Lavar inmediatamente ambos ojos con abundante agua, asegurándose que los párpados estén completamente abiertos, de tal forma que el agua corra debajo de ellos.

Continuar el lavado por lo menos durante 15 minutos. No administrar ninguna solución hasta la llegada del médico especialista.

Quemaduras por fuente de calentamiento

En caso de presentarse quemaduras menores debe mantenerse la parte afectada bajo un chorro de agua fría durante 5-10 minutos, aplicando una pomada que alivie el dolor.

En caso de quemaduras severas provocadas por fuego, es probable que la víctima entre en shock, por lo que debe recostarse en el piso abrigada con una manta o abrigo (sin tocar el área quemada). No se debe lavar la quemadura (sólo en caso de apagar fuego de la ropa) ni aplicar ninguna pomada. Pedir inmediatamente ayuda médica.

Cortaduras

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Las cortaduras pequeñas deben ser lavadas con agua limpia y fría para remover alguna sustancia o astillas de vidrio. Colocar un vendolete en la herida y esperar ayuda médica.

En caso de cortaduras mayores o hemorragias severas, elevar el miembro afectado; si es torniquete lo que procede, debe aplicarse por personal calificado.

Respuestas por exposición a sustancias específicas Ácidos corrosivos

Por ingestión no inducir el vómito. No dar carbonatos o bicarbonato de sodio. Dar suspensión de hidróxido de aluminio o leche de magnesia en grandes

cantidades. Continuar con leche o clara de huevo batida con agua. Para el contacto cutáneo u ocular siga el procedimiento general.

Álcalis, cáusticos

Por ingestión no inducir el vómito Dar grandes cantidades de solución de ácido acético al 1%, vinagre (1:4),

ácido cítrico al 1% o agua de limón. Continuar con leche o clara de huevo batidos con agua. Para el contacto cutáneo u ocular siga el procedimiento general.

Alcaloides

Para ingestión, los antídotos recomendados son: un vaso de solución de permanganato de potasio al 0.01% o antídoto universal 15g en medio vaso de agua tibia.

Bromo

Por inhalación seguir procedimiento general, proporcionando inhalación moderada de amoniaco.

Por ingestión dar una cucharada de tiosulfato de sodio en un vaso de agua y posteriormente leche de magnesia (30mL) en agua, una sola vez.

Para contacto cutáneo seguir el procedimiento general, aplicar agua en el parte afectada y bicarbonato de sodio; mantenerlo húmedo.

Para contacto ocular seguir procedimiento general. Cianuros

Por inhalación iniciar con los primeros auxilios y solicitar de inmediato ayuda médica.

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Por ingestión, si el paciente está consciente, inducir el vómito con agua salada tibia (una cucharada de sal por vaso de agua), repetir el vómito hasta que éste sea claro.

Recuerde no dar nada al paciente por la boca si está inconsciente Romper una perla de nitrito de amilo en un pañuelo y mantenerlo

ligeramente bajo la nariz por 15 segundos: repita 5 veces esta operación a intervalos de aproximadamente 15 segundo cada uno.

Iniciar y mantener la respiración artificial boca-boca a la primera señal de dificultad en la respiración.

Fenol

Por ingestión inducir el vómito dando una cucharada de sal en un vaso con agua tibia.

Repetir hasta que el fluido del vómito sea claro. Dar grandes cantidades de leche o clara de huevo batida con agua. No dar bebidas alcohólicas o aceites al paciente. Por contacto cutáneo lavar inmediatamente con grandes cantidades de

agua y jabón, y posteriormente lavar suavemente con alcohol. Para el contacto ocular siga el procedimiento general.

Tratamiento de residuos en el laboratorio.

Si bien el Art. 3° Fracc. XXXII, de la Ley General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente establece que el responsable directo del manejo, tratamiento y disposición adecuado de un residuo peligroso es quien lo genera, y establece que la regulación de las actividades relacionadas con materiales o residuos peligrosos es un asunto de alcance federal, es muy difícil establecer un sistema o método de tratamiento para los residuos específicos de un laboratorio, ya que dependen del volumen generado, del tipo de laboratorio que se trate y sobre todo, de la variedad de residuos que se generan; por otra parte, los residuos casi nunca están constituidos por un solo producto, y generalmente son mezclas complejas.

En algunas ocasiones en los laboratorios se almacenan residuos generados

en el pasado, por diferentes causas (no saber cómo tratarlos, reactivos caducos, reactivos que han perdido su etiqueta, etc.), y se puede saber o no su composición química; los primeros se tratan de acuerdo a la secuencia que se describe en la literatura, y en el caso de los segundos, se le debe efectuar un análisis para determinar su composición y luego proceder al diseño del tratamiento.

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El tratamiento de los residuos generados en los laboratorios, debe ser

llevado a cabo por personal capacitado, siendo ésta la manera más efectiva para proteger a los seres vivos y no contaminar el ambiente. Dentro de las operaciones unitarias que se deben considerar en la elaboración de cualquier programa de manejo de residuos conocidos y desconocidos, podemos encontrar las siguientes, clasificadas en tres categorías:

a) Químicas Neutralización Precipitación Oxidación Reducción

b) Físicas

Filtración Cristalización Destilación Adsorción

c) Biológicas

Aeróbicas Anaeróbicas Enzimáticas

d) Térmicas

Incineración

Es importante insistir en que no existe un método general para el tratamiento de un residuo, es decir, cada residuo es diferente y el diseño de su tratamiento depende de muchos factores, tales como si en el residuo están presentes una o más sustancias, si está en solución acuosa o no, en que concentración se encuentra cada componente, si es un residuo con varias fases, etc, y con base en estos aspectos se diseña un tren de tratamiento en el cual se combinan tanto los métodos químicos, como los físicos o térmicos, para llegar a la destrucción final de éste o a su confinamiento.

Cada investigador, profesor o estudiante antes de empezar a trabajar en el

laboratorio, necesita planear como va a manejar los residuos que generará (residuos de su responsabilidad). La planeación de las actividades debe incluir desde consideraciones tales como los tipos y cantidades de residuos que se pueden generar, la forma en que se llevará a cabo el tratamiento, y la verificación de la eficiencia del mismo, llegando hasta la disposición de éstos.

En algunos casos se puede rediseñar, de ser posible, el experimento o

emplear materiales alternativos que permitan alcanzar los mismos fines sin la generación de residuos peligrosos, o por lo menos la disminución máxima de peligrosidad y/o cantidad producida.

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Con una planeación previa, el personal del laboratorio tienen la posibilidad de controlar costos mediante secillas estrategias como: implantar prácticas para la minimización de residuos, generar residuos fáciles de manejar o destruir, así como reducir riesgos para el personal involucrado y el ambiente

Identificación y etiquetado de residuos.

Una adecuada etiquetación y descripción de la composición cualitativa y en forma aproximada la cuantitativa de los residuos peligrosos, es una responsabilidad importante en un sistema de tratamiento, ya sea por el mismo personal o a través de una compañía especializada en residuos peligrosos.

Los responsables de una adecuada identificación de los residuos, son los

propios generadores, sean estudiantes, profesores o investigadores. Todos los residuos deben estar correctamente etiquetados, la etiqueta debe indicar el nombre y ubicación del generador, así como las precauciones e indicaciones correspondientes para el manejo adecuado del residuo.

Nunca se deben mezclar residuos químicos desconocidos, dado que esto

puede causar una reacción peligrosa, Un gran número de personas pueden resultar gravemente heridas en un accidente causado por la falta de identificación de los residuos.

Los accidentes que han ocurrido durante el transporte de residuos han sido

atribuidos directamente a una pobre identificación o mal embalaje de los mismos. Los generadores de los residuos son responsables ante la ley por los

accidentes ocasionados por una inadecuada etiquetación y/o transporte y deben pagar por los daños causados a los seres vivos y a los bienes materiales, en ocasiones mediante una multa, y en otras con pena corporal.

Los residuos bien etiquetados deben proporcionar información adecuada

sobre su composición -el saber que en un contenedor se tienen los productos finales de una reacciones (por ejemplo, residuos de la reacción de Diels-Alder), no es suficiente-. Si el residuo es identificado como un compuesto o mezcla determinada, así como su naturaleza y cantidad, uno se puede dar una idea acerca de su peligrosidad, o medidas de emergencia qué tomar en caso de un derrame accidental.

El conocimiento del producto químico y sus propiedades físicas, químicas y toxicológicas, antes de tomar cualquier decisión del tratamiento, es responsabilidad del personal del laboratorio que los generó o los tratará. Para el establecimiento de un programa de manejo de residuos debe existir un responsable que debe coordinar labores como: etiquetado, almacenamiento, planeación en caso de un contingencia, levantamiento de inventarios, etc. También debe elegirse la forma de transportación dentro de las instalaciones o fuera de las mismas, programar los horarios de recolección y debe estar al tanto del diseño, verificación y en su caso, ajustes que se deben incorporar al sistema de tratamiento de residuos. Este cargo debe ser otorgado a una persona que tenga conocimientos; además, la persona elegida para ser la responsable debe

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estar capacitada y entrenada en el tratamiento y manejo de residuos peligrosos, experiencia y autoridad para desempeñar y coordinar el trabajo adecuadamente. Separación de residuos en contenedores.

Existen ciertas reglas que deben seguirse para el manejo de contenedores con residuos o productos peligrosos, independientemente del

lugar donde se almacenan. Los contenedores pueden ser recipientes de vidrio, polietileno de alta densidad, acero inoxidable, metal con

recubrimiento, etc., los cuales deben estar fabricados con un material que sea compatible de acuerdo con el contenido que almacenarán. Los

contenedores siempre deben estar bien cerrados para evitar derrames emisión de vapores. Cada persona que participe en el trasvase y empacado de productos peligrosos a un contenedor debe conocer y usar el equipo de

protección adecuado como: bata, goggles, mascarilla para respirar, guantes, botas o cualquier otro equipo necesario, así como las características

mínimas de seguridad del local donde se llevan a cabo estas acciones.

Minimización de los residuos. Los elementos básicos en un programa de minimización de residuos son:

Contar con el equipo de personas capacitadas en el tratamiento de residuos.

Contar con una metodología para la identificación del tipo, cantidad y naturaleza química de los constituyentes peligrosos de los residuos.

Programar la revisión periódica de los procedimientos en donde siempre se debe tener como objetivo proponer cambios que eviten o reduzcan los residuos, sobre todo peligrosos, que se generen.

Contar con un presupuesto destinado al programa, para cubrir todos los costos que implique el tratamiento, manejo, empaque y traslado de los residuos para incineración o confinamiento, cuando sea el caso.

Efectuar intercambio de información entre los estudiantes, profesores, investigadores, directivos, etc., sobre los resultados del programa de minimización de residuos.

Hacer una autoevaluación del sistema para identificar las áreas que requieren ajustes.

El mezclar materiales no peligrosos con los peligrosos implica el aumento de volumen de residuos y por lo tanto mayor costo de tratamiento.

La mejor forma de reducir los residuos peligrosos en el laboratorio, es

disminuyendo la cantidad y el empleo de materiales peligrosos. Esto se puede realizar empelando técnicas de microescala, sustituyendo los productos químicos peligrosos por aquellos que no lo son, de preferencia evitar el uso de disolventes halogenados, optimizar los experimento, etc.

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Algunas prácticas sencillas que se pueden emplear en la disminución de

residuos peligrosos son las siguientes:

Devolver los productos químicos no utilizados al proveedor, siempre y cuando estos se encuentren sellados.

Purificar residuos cuyo principal componente sea su reciclado o reutilización, haciendo un balance de costo-beneficio.

Optimizar los experimentos. Diseñar nuevos experimentos limpios.

Uso adecuado del drenaje y de la basura normal

Sí existe alguna duda acerca de la peligrosidad de un compuesto, es mejor asumir que dicho producto químico es peligroso. Emplear el drenaje o la basura para deshacerse de los residuos peligrosos no es ético, dado que los residuos que van a la basura son manipulados por muchas personas, lo cual puede provocar riesgos o accidentes innecesarios, y además está penado. Así, nunca se deben depositar en la basura residuos peligrosos.

Por otra parte, al drenaje va el agua residual municipal, cuyo tratamiento no prevé la presencia de ciertos tóxicos que dañan al proceso o prevalecen en la supuesta “agua tratada”, o peor aún, van a ríos o lagos, donde lesionan a los seres vivos y el ambiente. Elaboración de un informe de Laboratorio

Todo experimento debe quedar registrado en forma ordenada, clara y concreta dentro de una bitácora o cuaderno de trabajo, con la idea de que si por alguna razón el autor no pueda volver a utilizar la misma, una segunda persona pueda continuar con el trabajo siguiendo el orden y la metodología empleada. En la Universidad Simón Bolívar se ha destacado que el informe de laboratoprio de cada práctica de química orgánica debe de llevar los siguientes elementos: 1. Fecha (en la portada) 2. Titulo del experimento (en la portada) 3.Objetivo de la reacción o experimento (en la portada) 4. Introducción. Máximo tres cuartillas. Debe de dar una idea general a quien la lee sobre lo que trata el experimento. 5. Reacción y estequiometría. 6. Antecedentes. Máximo cinco cuartillas. Debe de analizar a profundidad la información preliminar sobre la cual está basado el experimento, así como las propiedades físicas de los reactivos y productos

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8. Resultados. Máximo cinco cuartillas. Debe contener las observaciones sobre el desarrollo del experimento, incluyendo el cálculo de rendimiento del producto obtenido y registros de datos esperimentales (tablas, gráficas, rf, rendimiento y espectros IR y/o RMN del producto), así como el análisis de los resultados 9. Conclusiones. Máximo 2 cuartillas. En ideas compactas y claras, se establecen las opiniones generales acerca del experimento desarrollado y sus resultados. 9. Bibliografía. Variable. Aquí se debe incluir el material que fue consultado para elaborar el informa en su totalidad, Cálculo de rendimiento

La calidad de los productos químicos se observa por su aspecto físico, sus constantes físicas como punto de fusión, punto de ebullición, densidad e índice de refracción, sus características espectrocópicas y cromatográficas; todas ellas influyen en el rendimiento con el cual un determinado proceso químico tiene lugar.

La eficiencia de una reacción se expresa mediante el cálculo del rendimiento. Éste (en tanto por ciento) representa la proporción en la que los reactivos se transforman en productos. Como ejemplo de esto, tómese en cuenta la conversión en la que el ácido acético y el etanol reaccionan entre sí para generar acetato de etilo.

CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOCH2CH3 + H2O.

REACTIVOS

PRODUCTOS

Ácido acético Etanol Acetato de etilo Agua

PM = 60.1 g/mol P:M:= 46.1 g/mol P:M = 88.1 g/mol

Suponga que para obtener el acetato de etilo se utilizaron 35g de ácido acético y 75g de etanol, obteniéndose 33.6 g del éster.

Cuando interviene más de un reactivo en una reacción se calcula el número de moles y aquel reactivo que presente el menor número de moles en proporción estequiométrica es el reactivo limitante, y dará la pauta para el cálculo del rendimiento de la reacción. Para calcular el rendimiento en % de la reacción se realiza lo siguiente: 1. Calcular el número de moles de cada reactivo:

29

olecoácidoacéti

ole

coácidoacéti

molmolg

g

molmolg

g

larpesomoleucPM

masamlesnúmerodemo

tan

tan 62.1/1.46

75

58.0/1.60

35

)(

)()(

por lo que el ácido acético es el reactivo limitante. 2. Rendimiento teórico

PM ácido acético------PM acetato de etilo g ácido acético--------Xg de acetato de etilo X= Rendmiento teórico

X= 35g*88.1/60.1g X= 51.3g

Rendimiento en %

51.3 g----100% 33.6g-----Y%

Y = Rendimiento en %

Y = 33.6g x 100%/51.3g = 65.5%

CUESTIONARIO Para cada una de las siguientes ilustraciones realiza un comentario breve acerca de su compatibilidad o no en el trabajo de laboratorio.

30

31

BIBLIOGRAFÍA J. G. Ávila, C. García, I. C. Gavilán, F. León, J. M. Méndez, G. Pérez, M. A. Rodríguez, G. Salazar, A. A. Sánchez, E. Santos, R. M. Soto. Química Orgánica: Experimentos con un enfoque ecológico. Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial, UNAM. México, 2001

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO

ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 1 Seguridad en el laboratorio.

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PRÁCTICA 2

PUNTO DE FUSIÓN CORREGIDO

OBJETIVOS

Discutir las diferentes medidas de seguridad implementadas para el desarrollo de las prácticas de química orgánica en la Universidad Simón Bolívar.

Identificar los posibles orígenes de accidentes para prevenirlos, y si es que tiene lugar, lo que debe de hacerse para solventar la situación.

ANTECEDENTES El punto de fusión es una de las propiedades físicas que más frecuentemente se miden como criterio de pureza de una sustancia sólida. Para ello, es necesario que la sustancia posea una estructura cristalina, puesto que si no presentan este arreglo y se constituyen como vidrios, pueden fundir en un intervalo de temperaturas muy amplio cuyos límites se pueden ubicar por arriba y por debajo del descrito. Para una sustancia descrita o no previamente descrita se debe determinar lo que se denomina el punto de fusión corregido, el cual se puede extraer de un diagrama bidimiensional denominado curva de calibración que relacione los puntos de fusión descritos en la literatura de sustancias conocidas contra los puntos de fusión determinados en un aparato en particular, como el de Fisher-Johns. Anteriormente, el punto de fusión de una sustancia podía determinarse con un tubo de Thiele.

Izquierda, un aparato de Fisher-Johns; arriba, aspecto de una muestra fundida sobre la platina

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Anteriormente, los puntos de fusión se determinaban con el Tubo de Thièle, como el que se muestra en la lámina a la izquierda de estas líneas.

MATERIAL 2 Agitador de vidrio 1 Vaso de precipitados de 250mL 1 Termómetro 2 Vaso de precipitados de 50mL 3 Tubos de ensayo 1 Parrilla de calentamiento

2 Vidrio de reloj 6 Cubreobjetos 1 Pinzas de 3 dedos con nuez 2 Espátula 1 Liga de neopreno 1 Aparato de Fisher-Johns

SUSTANCIAS Para calibración del aparato se recomienda usar las siguientes sustancias grado Q.P:

Ácido benzoico

Benzoina

2,4-dinitrofenilhidracina

Benzofenona Como sustancias problema se recomiendan:

Vainilla

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Naftaleno

Benzoína

Ácido cinámico

Ácido adípico

Ácido cítrico

Ácido benzoico

Benzofenona PROCEDIMIENTO Calibración de aparto de fischer-Johns

Se proporcionarán cuatro sustancias estándar con punto de fusión conocido, a las que se deberá determinar el punto de fusión en el aparto Fischer-Johns. Primero se realizará una determinación empleando una velocidad de calentamiento elevada hasta que funda, y luego de permitir que el aparato se enfríe sin ayuda externa, se hará una segunda corrida empleando una velocidad de calentamiento en donde el control de calentamiento el calentamiento se disponga a la mitad del valor utilizado antes.

Trace una gráfica de calibración del aparto de Fisher-Johns, con los puntos de fusión obtenidos experimentalmente y con los puntos teóricos conocidos de la sustancias patrón; colocando en las abscisas los puntos de fusión teóricos conocidos y en las ordenadas los puntos de fusión obtenidos experimentalmente.

Esta gráfica se utiliza para corregir puntos de fusión experimentales, localizando primero en las ordenadas el valor experimenta y extrapolando hacia las abscisas para encontrar el punto de fusión corregido. TRATAMIENTO DE RESIDUOS Debido a que las muestras problemas son muy variadas, el tratamiento de cada uno de los residuos debe realizarse como se indica para cada uno de los diferentes. CUESTIONARIO

I. ¿Por qué debe calibrarse el aparto Fisher-Johns?

II. ¿Qué utilidad tiene la gráfica de calibración?

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III. La gráfica de calibración de un Fisher-Johns, ¿puede utilizarse para trabajarse en otros aparatos similares? ¿sí? ¿no?, ¿por qué?

IV. Explique si mezclas de sustancias diferentes, pero con punto de fusión igual, funden a temperatura igual o deferente a las de las sustancias originales

V. Explique por qué una sustancia impura presenta un abatimiento en su punto de fusión.

VI. ¿Cuáles son los parámetros estructurales que influyen en el valor del punto de fusión?

VII. ¿Por qué razón no deben eliminarse por el drenaje residuos químicos de mezclas de las siguientes sustancias: benzofenona, ácido benzoico, benzoína, 2,4-dinitrofenilhidracina, vainilla, naftaleno, ácido cítrico, ácido adípico y ácido cinámico?

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BIBLIOGRAFÍA Brewster, R.Q., Vanderwerf, C.A. y McEwen, W.E., Curso práctico de química orgánica, 3ª , ed., Alambra, S.A., Madrid, España, 1979. Moore, J.A. y Dalrymple, D.L., Experimental Methods in Organic Chemistry, 2a ed., W.S. Saunders Co., Philadelphia, EU, 1976. Pavia, D.L Lampman, GM y Kriz, G.S., Introduction to Organic Laboratory Techniques, W.B. Saundars Co., Philadelphia, E.U. 1976 Roberts, R.M., Gilbert, J.C., Rodewald, L.B., Wingrove, A.S., Modern Exsperimental Organic Chemistry, 3a. ed Holt Reinehart and Winston, Nueva York, E.U., 1979 Vogel, A.l., A Textbook of Practical Organic Chemistry 3a ed. Longman, Londres, Inglaterra, 1962

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 2 Punto de fusión corregido.

Diagrama de bloques de la metodología

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Curva de calibración. 200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Observaciones

41

Diagrama de tratamiento de los residuos generados en esta práctica

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PRÁCTICA 3

SOLUB ILIDAD EN DISOLVENTES ORGÁNICOS Y RECRISTALIZACIÓN SIMPLE.

OBJETIVO

Conocer las características de solubilidad que debe reunir un sistema soluto- disolvente para utilizarse en una cristalización

ANTECEDENTES Los diferentes sólidos cristalinos de composición carbonada poseen diferente solubilidad en disolventes diversos, la cual está directamente en función de la temperatura. Si un sólido presenta una solubilidad moderada en un disolvente a temperatura ambiente, es posible que pueda disolverse en él si la temperatura se eleva hasta el punto de ebullición. Lo anterior se aprovecha para la purificación de un producto cristalino: si un sólido se disuelve en caliente en un disolvente pero no en frío, los cristales que del soluto se formen al descender la temperatura de la solución deberán, en principio, carecer de posibles impurezas, las cuales se espera (mediante argumentos estadísticos) que permanezcan en solución. La recristalización es una operación que permite, de esta manera, purificar sustancias sólidas, contando para ello con un disolvente ideal para hacerlo, el cual debe de contar con un punto de ebullición relativamente elevado para permitir que las diferencias en solubilidad a temperatura ambiente y a ebullición se maximicen. MATERIAL

1 Matraz Erlenmeyer de 250mL 2 Pipetas graduadas de 10mL

2 Matraces Erlenmeyer de 125mL 1 Pinzas para tubo de ensayo

1 Matraz Erlenmeyer de 50mL 1 Manguera de hule para vacío

1 Vaso de precipitados de 250mL 1 Recipiente de peltre

1 Pinzas de tres dedos con nuez 1 Agitador de vidrio

1 Vaso de precipitados de 150 mL 1 Espátula

1 Matraz Kitasato de 250mL 1 Vidrio de reloj

8 Tubos de ensayo 1 Embudo de vidrio

1 Embudo Büchner con alargadera de hule. 1 Parrilla de calentamiento

2 Probetas de 25mL Aparato Fischer-Johns

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SUSTANCIAS Sólidos. Se utiizan diversos productos sintetizados por alumnos de otros cursos de laboratorio de Química Orgánica, ya que son productos generalmente impuros. Disolventes: Hexano, acetato de etilo, acetona, etanol, metanol y agua destilada PROCEDIMIENTO

Con el sólido proporcionado, efectúa pruebas de solubilidad en los disolventes señalados en la tabla, tanto en frío como en caliente y encuentra el disolvente ideal para cristalizarlo.

En varios tubos de ensayo coloca 0.1 g de sólido (pese 0.6 g y divídelo en 6 partes iguales aproximadamente), agrega a cada tubo 1mL de cada disolvente, agita y observa (prueba de solubilidad en frío). Si los cristales no se han disuelto, aumenta la cantidad de disolvente agregando de mililitro en mililitro hasta completar 3mL. Si el sólido se disuelve, es soluble en frío en ese disolvente. Sí los cristales no se disuelven, es insoluble.

En aquéllos disolventes en que la sustancia fue insoluble en frío, haz la prueba de solubilidad en caliente; para ello, calienta cada tubo en baño María agitando constantemente hasta ebullición: observa si hay solubilización o no. Si la hay, deja enfriar el contenido del tubo a temperatura ambiente o en baño de hielo. Observa si el sólido cristaliza, si es necesario, induce la cristalización.

Anota los resultados en la tabla correspondiente (ver hoja de anotaciones, Tabla 1). :

Una vez que se ha encontrado el disolvente ideal para purificar el sólido por cristalización simple, procede a recristalizar la cantidad restante. Aparta unos cristales para determinar p. f. y ver su variación antes y después de cristalizar.

Pesa el sólido (lo que quede) y colócalo en un matraz Erlenmeyer de capacidad adecuada (50 ó 125 mL), agrega dos o tres perlas de ebullición para regularla; nuevamente calienta la mezcla a ebullición hasta disolución completa.

Filtra la solución caliente usando la técnica de filtración rápida (precalienta el embudo en la estufa para evitar que la solución cristalice), con la finalidad de eliminar impurezas insolubles, colecta el filtrado en otro matraz Erlenmeyer y deje enfriar la solución, primero a temperatura ambiente y luego en baño de hielo para que ocurra la cristalización. Separa los cristales formados, filtra al vacío en el embudo Büchner, lava con un poco de disolvente frío, deja secar, pésalos y calcula el rendimiento de la cristalización.

Determina comparativamente el punto de fusión del sólido antes y después

de la cristalización y anota los resultados en la tabla correspondiente (ver hoja de anotaciones, Tabla 2).

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Este procedimiento se sigue para cada uno de los disolventes utilizados. Cuestionario

I. ¿Qué información se obtiene de un sólido al que le realizan pruebas de solubilidad con disolventes orgánicos de polaridad conocida?

II. Un sólido que es insoluble en frío, ¿Podrá recristalizarse del disolvente en que se encuentra? Fundamente su respuesta

.

III. ¿Qué información se obtiene de un sólido al que le realizan pruebas de solubilidad con disolventes orgánicos de polaridad conocida?

IV. ¿Cuáles son las principales características que debe presentar un sólido para recristalizarlo de su disolvente ideal?

V. ¿En qué parte del proceso de recristalización es eliminada cada una de las impurezas solubles e insolubles?

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VI. ¿Qué condiciones se deben controlar en el enfriameniento de la solución para tener cristales de máxima pureza?

VII. El yoduro de etilo (CH3-CH2-I) es relativamente polar, pero al contrario de lo que pasa con el alcohol etílitco (CH3-CH2-OH), es inmiscible en agua. Explica esta diferencia de solubilidad.

VIII. ¿Cuál es el objeto de determinar el punto de fusión antes y después de cristalizar un sólido?

IX. ¿Porqué razón no se deben desechar por el drenaje, disolventes orgáicos como: hexano, acetato de etilp, acetona, etanol y metanol?

X. ¿Cuál es la toxicidad y la forma correcta de desechar cada uno de los disolventes utilizados?

.

46

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO

ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 3 Solubilidad en disolventes orgánicos y recristalización simple.

Diagrama de bloques de la metodología

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Tabla 1

Solubilidad Hexano Acetato de

etilo Acetona Etanol Metanol Agua

En frío

En caliente

Cristalización

Tabla 2

Disolvente ideal Rendimiento Aspecto de

los p.f. Antes de

ciistaliazr p.f. después de

cristalizar

Observaciones

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Diagrama de tratamiento de los residuos generados en esta práctica

BIBLIOGRAFÍA Fessenden, R.J. y Fessenden, J.S., Techniques and Experiment, for Organic Chemestry, Willard Grant Press, Boston, E.U, 1983. Mayo, D.W., y Pike, R.M. Microscale Organic laboratory, John Wiley and Sons, Nueva York, E.U, 1986 Pavia, D.L., y Lampman, G.M., Introduvction to Organic Laboratory Techniques, W.B. Saunders Cololege Publishing,1988. Zubrick, J.W., The Organic Chemestry Laboratory, John Wiley and Sons, E.u, 1988

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PRÁCTICA 4 RECRISTALIZACIÓN POR PAR DE DISOLVENTES Y ELIMINACIÓN

DE IMPUREZAS COLORIDAS.

OBJETIVO

Purificar un sólido utilizando la recristalización por par de disolventes para comparar esta técnica contra la de recristalización simple y valorar sus ventajas y desventajas y formar un criterio de cuando se debe o no utilizar

ANTECEDENTES

Cuando no es posible determinar para un cierto sólido un disolvente ideal, en el que la sustancia sea muy soluble en caliente y a la vez insoluble en frío, se puede hacer uso de una combinación de disolventes que posean miscibilidad entre sí. De esta manera, el sustrato a recristalizar se disuelve en la mínima cantidad del disolvente en el que es soluble inicialmente, para después adicionar a ebullición un disolvente en el que no sea soluble en lo absoluto.

Si la sustancia posee una cierta coloración, es conveniente adicionar

carbón activado, en el cual éstas puedan adsorberse y ser eliminadas. MATERIAL

1 Matraz Erlenmeyer de 250mL 1 Probeta de 25mL

2 Matraces Erlemneyer de 125 mL 2 Cubreobjetos

2 Matraces Erlenmeyer de 50mL 1 Espátula

1 Vaso de precipitado de 150 mL 1 Pinzas para tubo

1 Embudo de vidrio de tallo corto 1 Embudo Büchner

6 Tubos de ensayo 1 Pinzas de 3 dedos con nuez

1 Matraz Kitasato de 250mL 1 Baño Maria eléctrico

1 Agitador de vidrio 1 Parrilla eléctrica

1 Pipeta de 10mL graduada Aparato Fisher-Johns Sustancias Sólidos: productos sintetizados por alumnos de otros cursos de laboratorio de Química Orgánica, ya que son productos generalmente impuros.

50

PROCEDIMIENTO

Se te proporcionarán 2 sustancias sólidas: la sustancia A, que deberás purificar por recristalización simple empleando carbón activado, y la sustancia B, que purificarás por recristalización por par de disolventes. Recristalización simple con eliminación de impurezas coloridas (Sustancia A). Pesa 0.5 g de la sustancia A y colócala en un matraz Erlenmeyer de capacidad adecuada (50 ó 125 mL), agrega un poco de disolvente caliente, agita, agrega perlas de ebullición, lleva a ebullición hasta disolución total, deja enfriar la solución y agrega carbón activado en la proporción adecuada (1 a 2% en relación al peso del sólido). Calienta a ebullición durante 5 minutos, filtra la solución caliente empelando la técnica de filtración rápida; colecta el filtrado en otro matraz Erlenmeyer y deja enfriar la solución primero a temperatura ambiente y luego en baño de hielo para que ocurra la cristlazación. Separa los cristales formados por filtración al vacío, lávalos con un poco de disolvente frío, déjalos secar, pésalos y calcula el rendimiento de la recristalización. Determina el punto de fusión de la muestra antes y después de la recristalazación. Recristalización por par de disolventes (sustancia B). Con la sustancia sólida B efectúa pruebas de solubilidad en los disolventes señalados en la tabla, tanto a temperatura ambiente como en caliente, para encontrar el par de disolventes apropiados para recristalización.

Anota tus resultados en la tabla correspondiente (ver hoja de anotaciones,

Tabla 1).

Una vez que has encontrado el par de disoventes para purificar la sustancia sólida, procede a recristalizarla

Pesa 0.5 g de la sustancia B y colócala en un matraz Erlenmeyer de capacidad adecuada, agrega poco a poco el disolvente caliente que la solubilice, agitando y calentando hasta disolución total. Deja enfriar la solución, añade carbón activado en proporción adecuada, agrega nuevamente perlas de ebullición y lleva a ebullición durante 5 minutos, filtra la solución caliente en el embudo de filtración rápida precalentado en la estufa y colecta el filtrado en otro matraz Erlenmeyer. A esta solución caliente añádele gota a gota el disolvente en el que es insoluble el sólido hasta que aparezca turbidez, agita y si la turbidez desaparece agrega más gotas del mismo disolvente y vuelve a agitar el matraz. Continúa este procedimiento hasta que la turbidez permanezca.

Hexano

Acetato de etilo

Acetona

Etanol

Metanol

Agua destilada

Carbón activado

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En seguida elimina la turbidez calentando en baño María y agitando. Luego

déjalo enfriar un poco a temperatura ambiente y después en baño de hielo hasta que cristalice el soluto. Separa los cristales filtrando al vacío, lávalos con un poco de disolvente frío, déjalos secar, pésalos y calcula el rendimiento de la recristalización.

Anota los resultados en la tabla correspondiente (ver hoja de anotaciones, Tabla 2). CUESTIONARIO

I. ¿Cuáles son las principales etapas a seguir en la recristalización de un sólido que tiene impurezas insolubles?

II. ¿Cuáles son las principales etapas a seguir en la recristalización de un sólido que tiene impurezas coloridas?

III. Un sólido que no tiene disolvente ideal. ¿Podrá purificarse por recristalización simple? Explique

IV. Qué características deben tener los disolventes empelados para una recristalización por par de disolventes?

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V. Factores que deben considerarse para obtener un buen rendimiento en una recristalización.

VI. ¿Qué daños ecológicos puede causar el arrojar frecuentemente al drenaje disolventes con residuos sólidos?.

VII. Mencione las características que deben reunir los disolventes para poder ser utilizados en una recristalización

VIII. En la purificación de un sólido por recristalización con un disolvente, ¿qué es aconsejable, enfriar la solución rápida o lentamente? Explique.

IX. Se tiene 10 g de una mezcla AB(85-15) y se que quiere purificar por recristalización. Con base en el siguiente cuadro de solubilidades, elija el disolvente ideal para purificar la mezcla y explique el porqué de su elección (considere costos, riesgos, etc.)

Solubilidad g/100mL

Muestra Acetona Agua Cloroformo Éter

T°C 0°C P.eb 0°C P.eb. 0°C P.eb. 0°C p.eb.

A 1 5 10 20 0 10 0.5 7

B 0 0 4 10 2 5 8 15

53

X. ¿ Qué propiedades del carbón activado lo hacen agente de

adsorción?

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO

ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 4 Recristalización por par de disolventes y eliminación de impurezas

coloridas.

Diagrama de bloques de la metodología

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Tabla 1

Solubilidad Hexano Acetato de

etilo Acetona Etanol Metanol Agua

Temperatura

Ambiente

En caliente

Cristalización

Tabla 2

Par de disoventes Rendimeinto

p.f. antes de recristalizar

p.f. después de recristalizar

Observaciones

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Diagrama de tratamiento de los residuos generados en esta práctica

BIBLIOGRAFÍA Fessenden, R.J. y Fessenden, J.S., Techniques and Experiment, for Organic Chemestry, Willard Grant Press, Boston, E.U, 1983. Mayo, D.W., y Pike, R.M. Microscale Organic laboratory, John Wiley and Sons, Nueva York, E.U, 1986

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Pavia, D.L., y Lampman, G.M., Introduvction to Organic Laboratory Techniques, W.B. Saunders Cololege Publishing,1988. Zubrick, J.W., The Organic Chemestry Laboratory, John Wiley and Sons, E.u, 1988

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PRÁCTICA 5

DESTILACIÓN SIMPLE Y FRACCIONADA.

OBJETIVOS

Conocer los fundamentos en los que se basan los procesos de destilación simple y fraccionada, para de esta manera contar con un criterio de selección centrado en la naturaleza del líquido o mezcla de líquidos a tratar.

Conocer de qué manera se monta un equipo de destilación y los posibles riesgos a prevenir, para de esta manera evitar accidentes.

ANTECEDENTES Los procesos de destilación se basan, en cualquiera de sus modalidades, en un principio muy simple: se hace hervir a un líquido, se recondensan sus vapores dentro de un refrigerante, y finalmente se le colecta como tal dentro de algún matraz o recipiente. De esta manera, mediante la destilación es posible purificar a un líquido separándolo así de impurezas no volátiles, o bien de otros líquidos con los cuales constituya una mezcla. Justamente, dependiendo de la complejidad de la muestra a tratar, dependerá la técnica que se utilice (simple o múltiple), así como también el que la destilación se efectúe a presión normal o a presión reducida. Estará en función de la temperatura de ebullición del líquido (el punto de ebullición es aquél al cual un líquido hierve, y esto tiene lugar toda vez que el valor de su presión de vapor iguale en valor con el de la presión del sistema). MATERIAL POR EQUIPO DE 2 ALUMNOS

1 Canasta de calentamiento 6 Matraces Erlenmeyer de 50mL

1 Reóstato 1 Parrilla de calentamiento

1 Colector para vacío 4 Pinzas de 3 dedos con nuez

2 Vasos de precipitados 2 Portatermómetro

1 Columna Vigreaux 2 Probetas graduadas de 25mL

4 Embudo de vidrio tallo corto 1 Refrigerante para agua con mangueras

1 Espátula de cromo-níquel 2 T de destilación

1 Matraz bola de 100mL 1 Termómetro de -10 a300°C

2 Soportes

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SUSTANCIAS Acetona, agua, metanol, Etanol, Propanol, Butanol, n-Pentano, n-Hexano, n-Heptano y n-Octano. PROCEDIMIENTO

Destilación simple. Dispones de diversas muestras de líquidos que serán purificados por la técnica de destilación simple. Cada equipo destilará una muestra distinta para que al final de la práctica se integre toda la información de todo el grupo, a fin de discutir los resultados obtenidos. Para este experimento se deben utilizar 25 mL del líquido asignado (muestra 1) y montar el equipo de destilación simple (ver figura). Calienta el sistema con canastilla eléctrica y reóstato. Anota la temperatura a la cual empieza a destilar y recibe el destilado hasta antes de que la temperatura llegue a ser constante (fracción 1, “cabeza”). Al permanecer constante la temperatura, cambia inmediatamente de matraz para recibir ahora todo lo que destile a esa temperatura (fracción 2, “cuerpo”). Luego, deja en el matraz el residuo que ya no destila (fracción 3, “cola”). Entrega al profesor las fracciones separadas y anota los resultados en la hoja de registro de anotaciones (tabla 1). Con los datos de punto de ebullición y los de tus compañeros, llena el cuadro correspondiente (Tabla 2):

Equipo de cristalería para una destilación simple. Nota la dirección en la que la corriente de agua debe de ingresar al refrigerante, así como los sitios sugeridos para soportar al equipo por medio de pinzas de tres dedos. Recuerda que el sistema debe estar libre hacia la atmósfera (“respirando”).

Destilación fraccionada. Utiliza 25 ml de una mezcla y monta un equipo

para destilación fraccionada (el diagrama se muestra líneas abajo). Cubre la

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columna Vigreaux con una tira de franela a fin de regular el calentamiento y evitar variaciones de la temperatura. Anota las variaciones de la temperatura de destilación por cada 2ml de destilado obtenido, y con base en estas variaciones separa cabeza, primer componente, segundo componente y cola de la destilación. Entrega al profesor las fracciones separadas.

Equipo de cristalería para una destilación fraccionada. Toma en cuenta la disposición ahora de la columna Vigreaux.. Recuerda que el sistema debe estar libre hacia la atmósfera (“respirando”).

Anota tus resultados en las tablas 3 y 4 de la hoja de registro de anotaciones.: Finalmente, traza dos gráficas en el papel milimétrico, una para cada tipo de destilación, coloque en las abscisas, los volúmenes del destilado y en las ordenadas, las temperaturas de destilación. Con base en los resultados obtenidos (aspecto del destilado, volumen del mismo, variaciones de la temperatura de destilación, etc.) así como en la interpretación de las gráficas correspondientes; deduce cuál de las dos técnicas de destilación es mejor.

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TRATAMIENTO DE RESIDUOS Los resultados obtenidos en este experimento consisten en cabezas y colas de destilación de mezclarse de disolventes no clorados, los cuales deberán guardarse para posteriormente destruir por incineración.

CUESTIONARIO

I. ¿Qué establece la ley de Raoult? Contesta en palabras y matemáticamente.

II. ¿Qué finalidad tiene conectar el agua a contracorriente en el refrigenerante?

III. ¿Qué criterio seguiste para separar las diferentes fracciones durante

las destilaciones? Explica.

IV. Compara los resultados experimentales de las destilaciones del problema 2 y da tres razones de aquella que te pareció más eficiente.

V. ¿En qué casos es recomendable utilizar la destilación simple y en cuáles la destilación fraccionada?

62

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO

ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 5 Destilación simple y fraccionada.

Diagrama de bloques de la metodología

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Tabla 1

Fracción de la destilación

Tempartura de ebullición (°C) Volúmen (mL)

1

2

3

Tabla 2

Sustancia Peso molecular No. Átomos C Puntos de ebullición

n-Pentano

n-Hexano

n-Heptano

n-Octano

Metanol

Etanol

n-Propanol

n-Butanol

Tabla 3. Destilación simple

Temperatura de destilación (°C)

Volumen del destilado (mL)

Fracción de la destilación Tempratura de destilación Volúmen (mL)

(°C)

Cabeza

Cuerpo

Cola

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Tabla 4. Destilación Fraccionada.

Temperatura de destilación (°C)

Volumen del destilado (mL)

Fracción de la Cuerpo

Destilación

cabeza 1er. Componente azeótropo

2do. Componente cola

Volúmen (mL)

Observaciones

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Diagrama de tratamiento de los residuos generados en esta práctica

BIBLIOGRAFÍA Fessenden, R.J. y Fessenden, J.S., Techniques and Experiment, for Organic Chemestry, Willard Grant Press, Boston, E.U, 1983. Mayo, D.W., y Pike, R.M. Microscale Organic laboratory, John Wiley and Sons, Nueva York, E.U, 1986 Pavia, D.L., y Lampman, G.M., Introduvction to Organic Laboratory Techniques, W.B. Saunders Cololege Publishing,1988. Zubrick, J.W., The Organic Chemestry Laboratory, John Wiley and Sons, E.u, 1988

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PRÁCTICA 6

DESTILACIÓN A PRESIÓN REDUCIDA.

OBJETIVO

Llevar a cabo una destilación a presión reducida para que los estudiantes observen el fenómeno que se produce al abatir la presión atmosférica del sistema.

Discutir los resultados obtenidos al final de esta práctica para establecer criterios contundentes de en qué casos debe de optarse por hacer uso de una destilación a presión reducida.

INTRODUCCIÓN El punto de ebullición de una sustancia es un parámetro que está en función de la presión atmosférica del sistema, dado que para alcanzar la transición de fase líquida a fase vapor, el valor de la presión de vapor del líquido (que es una medida de la tendencia al escape de la fase condensada) debe de igualarse numéricamente con la presión del medio circundante. Si ésta aumenta, entonces las moléculas del líquido a hervir requerirán de mayor energía para pasar a la fase vapor, y por lo tanto su punto de ebullición será mayor; este principio es el que se aprovecha en las ollas express para elevar la temperatura dentro de ella considerablemente, con lo cual el agua dentro de ella, a pesar de haber superado los 100 ºC, continúa estando en fase líquida.

Por el contrario, si mediante un sistema de vacío la presión del sistema se abate, entonces el valor de la presión de vapor del líquido deberá de igualarse con una menor presión de oposición, por lo que no será necesario alcanzar el punto de ebullición normal (descrito en los textos y manuales generalmente), y así será posible hacerlo entrar en ebullición a una temperatura menor. MATERIAL

2 Matraces bola de 100 mL (o uno de 100 mL y otro de cualquier otra capacidad) 1 Vaso de precipitados de 250 mL 1 Portatermometro 1 Recipiente de peltre 1 Refrigerante para agua con mangueras

1 Termómetro 1 Codo para vacio 1 T de destilación 1 Embudo de vidrio 1 Parrilla de calentamiento y agitación 2 Pinzas de 3 dedos con nuez 1 Barra magnética

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1 Probeta graduada de 25mL 3 Soportes 1 trampa de humedad 1 Termo

1 cadena de amarre para fijar el termo 2 Mangueras para vacío

Mar Muerto (- 500 m)

Veracruz (0 m)

Xalapa (1600 m)

México (2200 m)

Lhasa, Tíbet (3680 m)

Monte Everest (8848 m)

Lugar P.

ebullición Presión atmosférica

Everest 71 ºC 243.90 torr Lhasa 87 ºC 468.70 torr México 92 ºC 566.90 torr Xalapa 95 ºC 633.90 torr Veracruz 100 ºC 760.00 torr Mar Muerto

101 ºC 787.57 torr

Diagrama construido con datos de la Enciclopedia Salvat del Estudiante, Tomo VII. Salvat S: A. de E. Pamplona, España. 1976, y de tablas de presión de vapor del agua.

SUSTANCIAS Acetofenona Tolueno Acetato de isoamilo n-Butanol Hielo sceo molido METODOLOGÍA

Monta un equipo de destilación simple adicionando una barra de agitación magnética y 30 mL de la sustancia que te haya tocado destilar. Conectando una manguera para vacío a la oliva del codo para vacío del equipo de destilación, la

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cual irá conectada a la oliva superior de una trampa de humedad, inmersa en un baño de hielo seco molido (no se recomienda el uso de acetona/hielo seco, pero uno de los equipos puede hacer uso de él) dentro de un termo; el extremo a menor altura de la trampa se conectará al vacío de la línea –ver figura-. Inicia el calentamiento mediante una parrilla y observa cuidadosamente a qué temperatura se lleva a cabo la destilación, tomando siempre en cuanta el punto de ebullición normal descrito en tablas.

SIGUE MUY

CUIDADOSAMENTE LAS INDICACIONES DE TU PROFESOR PARA DESMONTAR EL EQUIPO AL FINALIZAR LA PRÁCTICA.

Por medio del nomograma, determina la presión del sistema en el cual

acabas de llevar a cabo tu destilación. TRATAMIENTO DE RESIDUOS Todas las sustancias que se usan en esta práctica pueden reutilizarse. CUESTIONARIO

I. ¿Cuál es la relación quE existe entre la presión aplicada y la temperatura de ebullición de un líquido?

II. Cita tres formas de conocer la presión a la que destila una sustancia

Disposición de la trampa de humedad (debe de fijarse a un soporte con una cadena o cinturón de seguridad).

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III. Con base en los resultados experimentales, explica si este método

de destilación es adecuado para purificar y separar líquidos.

IV. ¿En qué casos consideras que la destilación a presión reducida es el método adecuado para purificar líquidos?

VI. De las siguientes mezclas diga ¿Cuál es el método de destilación

adecuado para la separación y purificación de éstas?

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a. ciclihexano-benceno b. glicerol-etilenglicol c. n-hexano-ciclopentano

VII. Utilizando el nomograma determine las temperaturas de ebullición a las diferentes presiones

.

P mm Hg Benzaldehído Etilenglicol

760

100

50

30

25

Bibliografía Moore, J.A. y Dalrymple, D.L., Experimental Methods in Organic Chemistry, 2a ed., W.S. Saunders Co., Philadelphia, EU, 1976. Perry, Chemical Engineer´s Handbook, McGraw-Hill, E.U. Roberts, R.M., Gilbert, J.C., Rodewald, L.B., Wingrove, A.S., Modern Experimental Organic Chemistry, Holt Reinehart and Winston, Nueva York, E.U., 1976 Vogel, A.l., A Textbook of Practical Organic Chemistry 3a ed. Longman, Londres, Inglaterra, 1979, pp.99-118

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CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 6 Solubilidad en disolventes orgánicos y recristalización simple.

Diagrama de bloques de la metodología

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Observaciones

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PRÁCTICA 7

TÉCNICAS DE AISLAMIENTO.

OBJETIVOS

Aislar el aceite esencial de un producto natural utilizando las siguientes técnicas de laboratorio:

a) Destilación por arrastre de vapor b) Extracción continua en equipo Soxhlet c) Extracción directa

y conocer las características de cada una de ellas para emplearlas como

alternativa en la extracción de una sustancia, según los criterios que se establecerán en esta práctica.

ANTECEDENTES

Los aceites esenciales son sustancias volátiles que acompañan generalmente a las partes aéreas de una planta (es decir, a toda la planta menos la raíz, si bien es posible, en principio, aislar componentes volátiles también de las partes subterráneas). Muchos de estos compuestos poseen propiedades de interés, como por ejemplo, medicinales, saborizantes, etc. Para poder aislarlos, de puede hacer uso de técnicas en donde se aprovechan algunas de sus propiedades físicas (como la solubilidad en ciertos disolventes acuosos y su no nubilidad en fases acuosas), que permiten obtenerlos mediante operaciones en condiciones más o menos suaves, las cuales permiten la conservación de su estructura molecular. En esta práctica se conocerán algunas de ellas. MATERIAL Para el experimento de extracción mediante arrastre con vapor 1 Matraz Erlenmeyer de 500 mL, con tapón de hule monohoradado 2 Telas de alambre 1 Matraz Kitasato de 500 mL con tapón de hule 1 Mechero

1 Probeta graduada 25mL 1 Mechero con manguera Tubo de vidrio (el que sea necesario 1 Espátula 2 Anillos metálicos 3 Pinzas de 3 dedos con nuez 1 Recipiente de peltre 3 soportes

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1 refrigerante de agua con mangueras 2 trozos de manguera de 10-15 cm de longitud 1 Tubo de ensayo grueso inmerso dentro de un frasco con hielos y agua Para el experimento de extracción mediante arrastre con equipo Soxhlet 1 Equipo Soxhlet 24/40 con cámara de extracción y refrigerante para agua con mangueras 1 Matraz redondo de 500 mL, 24/40 1 Dedal para Soxhlet

2 Pinzas de 3 dedos con nuez 1 Mechero 1 Tela de alambre 1 Soporte 1 Anillo metálico Para el experimento de extracción mediante reflujo 1 Matraz redondo de 100mL 24/40 1 Refrigerante para agua 24/40 con mangueras 2 Pinzas de 3 dedos con nuez 1 Canasta de calentamiento con extensión 1 Reóstato

SUSTANCIAS Diclorometano y sulfato de sodio anhidro. Dentro de los productos naturales que se pueden utilizar para la extracción podemos recomendar: té de limón (zacate limón), clavo, pimienta, pétalos de rosa, cáscara de naranja, etc. PROCEDIMIENTO a) Destilación por arrastre de vapor. Coloca aproximadamente 250 mL de agua en el matraz kitasato (generador de vapor) y agrega perlas de ebiullición. Coloca un tapón de hule y mediante una manguera únelo a un tubo de vidrio de 5 cm. el cual se conectará en serie mediante una segunda manguera a un tubo en forma de L que penetrará el tapón bihoradado que estará insertado en el matraz Erlenmeyer, procurando que el extremo que queda en el interior del matraz Erlenmeyer llegue casi al fondo. Adiciona todo el producto natural que se pueda dentro del matraz Erlenmeyer, de tal manera que no quede presionado. Por el segundo orificio del tapón inserta un nuevo tubo de vidrio en L cuyo extremo también deberá de llegar casi al fondo, mientras que el otro extremo lo insertarás en un tapón de hule monohoradado, el cual a su vez estará insertado en un refrigerante de agua con mangueras. Inicia el calentamiento del matraz kitasato. El sistema no debe de quedar forzado, y los vapores que se generen deben escapar por el refrigerante de manera controlada. El aceite deberá, conforme se caliente, depositarse dentro del tubo de ensayo en la cámara fría que deberá de colocarse al final del equipo. .

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b) Extracción continua Soxhlet Coloca en el matraz redondo el diclorometano suficiente para que se llene el matraz bola del equipo Soxhlet a la mitad y agrega perlas de ebullición. Llena el dedal de celulosa con té de limón cortado en pequeños trozos y colócalo en la cámara de extracción. Calienta cuidadosamente hasta la ebullición de diclorometano, cuyos vapores deberán de condensarse en el refrigerantes para caer sobre el té limón. En el momento en que la cámara de extracción se llena, el disolvente cae por gravedad al matraz. Este proceso se repite continuamente de tal manera que cada vez se extrae mayor cantidad de aceite esencial. Luego de unas 4 o 5 descargas, concentra finalmente el extracto a sequedad en rotavapor

Apariencia de varios equips Soxhlet operando (izquierda) y modo de funcionar de ellos (derecha) c) Extracción directa a reflujo Coloca en un matraz bola de 100 mL y té limón cortado en trozos hasta que se ocupe la tercera parte del volumen; agrega cuerpos de ebullición y el cloruro de metileno suficiente de tal manera que la mezcla heterogénea cubra hasta 2/3 partes del volumen del matraz. Calienta a reflujo durante 30 minutos para extraer el aceite esencial. Desmonta el equipo y decanta el extracto obtenido. Sécalo con

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sulfato de sodio anhidro y decántalo en un recipiente limpio y seco. Concentra el extracto a sequedad en el rotavapor.

Modo de disponer el flujo de agua en las mangueras en un calentamiento a reflujo.

TRATAMIENTO DE RESIDUOS Las soluciones acuosas se desechan al drenaje Los disolventes utilizados deben purificarse para su reutilización. Cuestionario

I. Describe cuál es el aspecto que presentan los diferentes extractos obtenidos.

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II. ¿En qué caso convienen emplear el método de extracción continua?

III. Describa el proceso de reflujo y sus características.

IV. Menciona 5 procesos industriales en los que, en algunos de sus pasos, se aplique una destilación en corriente de vapor.

V. ¿Cuál es la toxicidad del doclorometano.

VI. Describe los pasos a seguir y precauciones en el empleo del rotavapor para la destilación de una disolvente.

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BIBLIOGRAFÍA Brewster, R.Q., Vanderwerf, C.A. y McEwen, W.E., Curso práctico de química orgánica, 3ª , ed., Alambra, S.A., Madrid, España, 1970. Moore, J.A. y Dalrymple, D.L., Experimental Methods in Organic Chemistry, 2a ed., W.S. Saunders Co., Philadelphia, EU, 1976. pp:65-67. 179-180 Pavia, D.L Lampman, GM y Kriz, G.S., Introduction to Organic Laboratory Techniques, W.B. Saundars Co., Philadelphia, E.U. 1976 Roberts, R.M., Gilbert, J.C., Rodewald, L.B., Wingrove, A.S., Modern Exsperimental Organic Chemistry, 3a. ed Holt Reinehart and Winston, Nueva York, E.U., 1979

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CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO

ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 7 Técnicas de aislamiento.

Diagrama de bloques de las metodologías

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Representación del equipo utilizado en la destilación por arrastre con vapor.

Observaciones

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83

PRÁCTICA 8

EXTRACCIÓN SIMPLE Y MÚLTIPLE.

OBJETIVO

Conocer las técnicas de extracción simple y múltiple y sus fundamentos para utilizarlas como operaciones unitarias de rutina en los cursos experimentales de la química orgánica 2 y 3.

INTRODUCCIÓN En química orgánica se manejan dos tipos de medios, asignados así de manera puramente arbitraria: las fases orgánicas y las fases acuosas. Los primeros involucran cualquier disolvente orgánico y los solutos en él contenidos, mientras que la fase acuosa es, estrictamente hablando, aquélla donde el disolvente es agua y posee solutos solubles en ella (aunque regularmente puede tener una cierta participación de un disolvente orgánico). Los sustratos de una y otra fase, no obstante, pueden poseer una cierta solubilidad, a una temperatura dada, en ambas fases, y a esta tendencia se le puede cuantificar (lo anterior viene dado por la constante de reparto, que es la relación de concentraciones que un soluto alcanza en dos fases no miscibles y en contacto entre sí, al equilibrio). De esta manera, si un soluto se encuentra por alguna razón disuelto en una fase en la que no es afín, se puede transferir a otra al ponerlo en contacto su solución con este último disolvente. A este proceso se le conoce como extracción, y puede llevarse a cabo en una sola etapa (extracción simple) o en varias (extracción múltiple), lo cual dependerá de la constate de reparto del soluto en cuestión. MATERIAL 1 Embudo de separación con tapón 1 Embudo de vidrio 1 Probeta de 25Ml 2 Pinzas de 3 dedos con nuez 1 Vasos de recipitados de 250mL 1 Recipiente de peltre 1 Vaso de pp. De 150mL

7 Tubos de ensayo de 10 mL 1 Espátula 1 Pipeta graduadas de 10 mL 1 Agitador de vidrio 1 Soporte 1 Anillo metálico

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SUSTANCIAS 30 mL de solución yodo-yodurada (prerarada a partir de 1 o 2 cristales de yodo en 100 mL de agua y disolviéndolo con el yoduro de potasio que sea necesario). 60 mL de diclorometano 20 mL de acetato de etilo cloruro de sodio (el que sea necesario)

Imagen de una extracción simple. A la izquierda, un soluto (yodo) en una fase en la cual no es afín: agua; si se le adiciona un disolvente orgánico no miscible con ella (como acetato de etilo) y se agita esta mezcla heterogénea, el yodo pasará a la fase del acetato de etilo, en la que sí presenta afinidad (imagen de la derecha).

PROCEDIMIENTO

Para efectuar la extracción simple, adiciona por medio de un embudo de vidrio 15 mL de cada uno de los disolventes (no los debes mezclar, usarás primero uno y luego el otro) a la solución yodoyodurada. El embudo de extracción deberá de estar perfectamente cerrado y debe de verificar que en el momento de colocar el tapón superior no se derrame nada de líquido al invertirlo. Usa guantes. Manteniendo el embudo en posición vertical e invertida, abre la llave de paso para que se libere el exceso de presión dentro del embudo (operación que se denomina purgado), cierra nuevamente la llave y agita vigorosamente durante aproximadamente 10 minutos. Atiende las indicaciones del profesor para conocer la manera correcta de agitado –ver figura-. Periódicamente debes de liberar la presión de los vapores haciendo purgados, para luego de ello continuar con la agitación. Si la fase acuosa es decolorada antes de los 10 minutos, suspende la agitación y permite que las fases se dispersen. Colecta cada una de las fases en recipientes por separado. Anota tus resultados. Observa lo que ocurre con cada una de las fases orgánicas luego de agitar

Para efectuar la extracción múltiple, adiciona 3 mL del disolvente que hayas seleccionado como el peor para extraer a los 15 mL restantes de la solución yodoyodurada. Efectúa una extracción tal y como lo hiciste anteriormente, solo que ahora durante 3 minutos. Colecta la fase orgánica del diclorometano en un

85

tubo de ensayo con la capacidad suficiente y vuelve a extraer la fase acuosa nuevamente con otros 3 mL de diclorometano. Continúa haciendo esto hasta completar 5 extracciones. Finalmente, compara las coloraciones de los diferentes extractos orgánicos. Anota tus resultados. Nota. Para la preparación de la solución yodo-yodurada, se puede hacer lo siguiente: en 100 mL de agua (no es necesario que sea destilada) disuelve una punta de espátula de yoduro de potasio; acto seguido, adiciona unos cuantos cristalitos de yodo metálico y agita. La solución deberá de ponerse inmediatamente amarillenta, pasando a tomar un color café a medida que se adiciona más yodo. Se te recomienda que no prepares una solución muy concentrada, dado que posteriormente puedes tener problemas para la extracción en el sentido de requerir demasiada cantidad de disolvente para sacarlo de la fase acuosa.

Arriba a la izquierda: adiciona los líquidos al embudo auxiliándote siempre de un embudo; arriba centro, asegúrate de que no hay fugas en tu embudo una vez cerrada la llave y colocado el tapón; arriba derecha, asegúrate de purgar tu embudo con frecuencia. Abajo izquierda, recuerda que para que puedas evacuar los líquidos del embudo, requieres remover el tapón. Adicionalmente, usa siempre guantes.

86

TRATAMIENTO DE RESIDIUOS

Las soluciones con yodo deberán de tratarse con una solución de sulfito de sodio con unas gotas de ácido clorhídrico hasta que se vuelvan incoloras. Las fases acuosas se desechan por el drenaje, y los disolventes orgánicos se reciclan.

CUESTIONARIO

I. ¿Qué propiedad física es la responsable de que el yodo pase a las fases orgánicas?

II. ¿Por qué razón se adiciona yoduro de potasio para preparar la solución yodo-yodurada?

III. ¿Qué precauciones debes de tomar al decidir si en la parte superior o en la inferior se ubica una u otra fase?

IV. ¿Qué objeto tiene el adicionar en un momento dado sal a la solución acuosa?

V. ¿Por qué razón debe de estar destapado el embudo de separación en el momento de evacuar su contenido?

87

VI. ¿En qué consiste la operación de purgado del embudo de separación?

VII. Describe la manera correcta de tomar y agitar el embudo de separación.

VIII. Describe en qué casos se aconseja el empleo de la extracción simple y en qué casos la múltiple.

BIBLIOGRAFÍA J. G. Ávila, C. García, I. C. Gavilán, F. León, J. M. Méndez, G. Pérez, M. A. Rodríguez, G. Salazar, A. A. Sánchez, E. Santos, R. M. Soto. Química Orgánica: Experimentos con un enfoque ecológico. Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial, UNAM. México, 2001. F. A. Carey. Organic Chemistry. 4ª. Edición. The McGraw-Hill Companies, Inc. Estados Unidos, 2002.

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 8 Extracción simple y múltiple.

Diagrama de bloques de la metodología

Representación de la coloración de las soluciones

Resultados de la extracción simple

Extracción simple empleando CH2Cl2 Extracción simple empleando AcOEt

Resultados de la extracción múltiple

Apariencia tras

la primera extracción

Apariencia tras la segunda extracción

Apariencia tras la tercera

extracción

Apariencia tras la cuarta

extracción

Apariencia tras la quinta

extracción

89

Observaciones

Diagrama de tratamiento de los residuos generados en esta práctica

90

PRÁCTICA 9

EXTRACIÓN SELECTIVA

OBJETIVO

Conocer la técnica de extracción selectiva y sus fundamentos para utilizarlas como operaciones unitarias de rutina en los cursos experimentales de la química orgánica 2 y 3.

INTRODUCCIÓN En ocasiones, las propiedades ácido-base de una sustancia pueden ser aprovechadas para separarla de una mezcla compleja. De esta manera, si una sustancia presenta por ejemplo propiedades básicas, es posible en principio protonarla con un medio ácido fuerte para transformarla en su ácido conjugado, el cual poseerá una carga formal positiva en aquél átomo que haya coordinado al H+. Como tal, estará constituyendo una sal, siendo su contraión la base conjugada del ácido empleado; dicha sal, una sustancia iónica susceptible de ser extraída de la fase orgánica hacia la fase acuosa, puede ser tratada nuevamente con una base fuerte, desprotonándola y devolviéndole su constitución original. Las anteriores operaciones descritas pueden ser aprovechadas para separar una sustancia básica de una mezcla, extrayéndola de un medio orgánico hacia una fase acuosa, y finalmente obtenerla pura tratándola con un medio básico.

Nótese que un procedimiento análogo puede ser empleado para separar una sustancia que posea característica ácidas, aunque aquí el tratamiento es a la inversa: primero se hará interaccionar con un medio básico fuerte, y posteriormente se le reconstituirá con un tratamiento ácido fuerte. MATERIAL 1 Embudo de separación 1 Anillo metálico 1 Soporte 3 Vasos de precipitados de 150 mL 2 Matraces Erlenmeyer de 25 mL

1 Rotavapor 2 pipetas graduadas de 10 mL 1 Vidrio de reloj Papel pH

91

METODOLOGÍA Se te proporcionará una mezcla conformada por piridina (1 mL), ácido benzóico (1 g) y naftaleno (1 g). Adiciona 5 mL de diclorometano, y a continuación realiza una extracción simple con una solución de ácido clorhídrico / agua 1:3 (1 x 20 mL) con un embudo de extracción. Al terminar, separa la fase acuosa (FRACCIÓN A, asegúrate que posea un pH = 1), y a la fase orgánica extráela ahora con una solución de hidróxido de sodio al 10 % (1 x 20 mL) en el mismo embudo de extracción. Al terminar, separa la fase acuosa (FRACCIÓN B, asegúrate que posea un pH = 14) de la fase orgánica (finalmente etiquetada como FRACCIÓN N). La FRACCIÓN A deberá ser tratada con cuidado en la campana con la solución de hidróxido de sodio hasta que se alcance un pH de 14. Cuando esto se logre, cn la mano arroja hacia ti algunos de los vapores del matraz. Con la FRACCIÓN B deberás de adicionar la solución de ácido clorhídrico hasta que alcances un pH = 1. Adiciona gota a gota. Observa lo que ocurre. Finalmente, lleva la FRACCIÓN N al rotavapor y remueve el disolvente hasta sequedad. Observa lo que ocurre..

CUESTIONARIO

I. Representa la reacción de la piridina con el ácido clorhídrico.

II. Representa la reacción del ácido benzóico con el hidróxido de sodio.

III. ¿Por qué razón el naftaleno no reacciona con medios ácidos o básicos?

92

IV. ¿Qué precauciones deben de tenerse al hacer interaccionar medios ácidos o alcalinos con soluciones que contengan compuestos orgánicos?

BIBLIOGRAFÍA J. G. Ávila, C. García, I. C. Gavilán, F. León, J. M. Méndez, G. Pérez, M. A. Rodríguez, G. Salazar, A. A. Sánchez, E. Santos, R. M. Soto. Química Orgánica: Experimentos con un enfoque ecológico. Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial, UNAM. México, 2001. F. A. Carey. Organic Chemistry. 4ª. Edición. The McGraw-Hill Companies, Inc. Estados Unidos, 2002.

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ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 9 Extracción selectiva.

Diagrama de bloques de la metodología

SUSTRATOS CONTENIDOS EN LA SOLUCIÓN ORIGINAL

SOLUTOS PRESENTES EN AMBAS FASES

SOLUTOS RESTANTES EN LA FASE ORGÁNICA TRAS EL

TRATAMIENTO ÁCIDO.

PRODUCTO AISLADO

+ HCl ac.

+ diclorometano

Fase acuosa (Fracción A), + NaOH

Fase orgánica

NaOH acuoso

SOLUTOS PRESENTES EN AMBAS FASES

Fase acuosa (Fracción B),

+ HCl

PRODUCTO AISLADO

Fase orgánica (Fracción N), + remoción del disolvente en rotavapor

PRODUCTO AISLADO

94

Observaciones

Diagrama de tratamiento de los residuos generados en esta práctica

95

PRÁCTICA 10 SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA VS. ELIMINACIÓN: EFECTO DE LA TEMPERATURA. PREPARACIÓN DE CLORURO DE TERBUTILO

VS. ISOBUTILENO.

OBJETIVO

Someter a un mismo medio reactivo a diferentes condiciones de temperatura para observar el efecto de la misma en la distribución de los productos.

INTRODUCCIÓN Los reactivos empleados en las reacciones de sustitución nucleofílica alifática son de naturaleza similar a los involucrados en las reacciones de eliminación, por lo que debe de tenerse cuidado en las condiciones que se seleccionan si es que se desea obtener uno u otro producto. El sistema ter-butanol/ácido clorhídrico es un ejemplo de ello: si se somete a temperatura baja, poco a poco el alcohol empieza a transformarse en cloruro de ter-butilo; sin embargo, si el sistema se calienta a reflujo, procede la deshidratación y lo que se obtiene es isobutileno. Lo anterior puede entenderse en términos entrópicos, si tomamos en consideración la ecuación que relaciona la

energía libre con la entalpía y la entropía: G = H – TS. Así, a temperaturas elevadas, se favorece la generación del isobutileno por tratarse de un producto

gaseoso, volviéndose importante el término entrópico TS y, concomitantemente,

más negativo el valor de G del proceso que involucra la formación de este

producto, llegando a ser comparativa y competitivamente importante con el del G

involucrado en la conversión ter-butanol cloruro de ter-butilo. REACCIONES A EFECTUAR

CH3

CH3

CH3

OH

HCl ac.

HCl ac.

T. A.

reflujo

CH3

CH3

CH3

OH

CH3

CH2CH3

96

MATERIAL POR EQUIPO 1 embudo de separación con tapón 1 portatermómetro 1 recipiente de peltre 1 termómetro 1 vaso de precipitados de 250 mL 1 canasta de calentamiento con extensión y reóstato 1 espátula 1 matraz bola de 100 mL 1 T de destilación 1 refrigerante con mangueras 1 codo para vacío o colector

1 probeta de 25 mL 3 matraces Erlenmeyer de 125 mL 2 pinzas de tres dedos con nuez 1 tapón de corcho para matraz Erlenmeyer de 125 mL 6 tubos de ensayo 1 manguera de hule seca y larga (50 cm aproximandamente) 1 tapón de corcho monohoradado 2 tubos de vidrio de aproximadamente 5 cm

SUSTANCIAS 12 mL de alcohol ter-butílico 5 g de carbonato de sodio 70 mL de etanol 26 mL de ácido clorhídrico concentrado 15 mL de agua de bromo 1 g de sulfato de sodio anhidro 0.1 g de fenolftaleína 4 g de cloruro de calcio 15 mL de hidróxido de sodio 0.05 N METODOLOGÍA

Coloca en un matraz de 125 mL 12 mL de ter-butanol, 36 mL de ácido clorhídrico concentrado 4 g de cloruro de calcio y mézclalos con agitación vigorosa durante 15 minutos. Transfiere el contenido del matraz a un embudo de separación, deja reposar hasta la separación de fases, elimina la capa inferior, lava dos veces el cloruro de ter-butilo formado con una solución de carbonato de sodio al 10 % (5 mL x 2), seca el cloruro de ter-butilo con sulfato de sodio anhidro y purifícalo por destilación simple. Recoge la fracción que destile a 42-45 ºC y cuantifica la cantidad que obtienes.

En un segundo lote, coloca las mismas cantidades de los reactivos pero

en un matraz bola de 100 mL, adiciona perlas de ebullición y coloca un refrigerante en posición de reflujo con un tapón de corcho monohoradado en la parte superior, el cual contará con un tubo de vidrio de 5 cm aproximadamente insertado; dicho tubo estará conectado a una manguera, que a su vez en el otro extremo estará unida a un segundo tubo de vidrio corto, el cual estará sumergido en 5 mL agua de bromo, contenido en un matraz erlenmeyer de 25 mL. Calienta a reflujo durante 15 minutos, cuidando que el burbujeo que sale de la reacción y que está fluyendo por el tubo entre en contacto con la solución de bromo. Toma una muestra de 1 mL de la solución al inicio de la práctica (la

97

cual devolverás a su contenedor al final de la práctica) en un tubo de ensayo, y luego cada 3 minutos toma 1 mL de la solución de agua de bromo tomando el tiempo desde que haya comenzado el burbujeo. Al final, compara la coloración de las muestras tomadas a los diferentes tiempos. Finalmente, permite que el sistema alcance la temperatura ambiente y destila también el cloruro de ter-butilo para cuantificar la cantidad que de él se formó. Compáralo con lo que se obtuvo en el primer experimento.

CUESTIONARIO

I. Representa de qué manera montarás el equipo del segundo experimento a realizar en esta práctica.

II. ¿Cómo identificas que es cloruro de ter-butilo lo que se te está

formando y no es materia prima?

III. ¿Cómo estableces que es cloruro de ter-butilo lo que se te está

formando y no materia prima?

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IV. ¿Qué le está ocurriendo a la solución de agua de bromo con el burbujeo que sale de la reacción del segundo lote y por qué?

BIBLIOGRAFÍA J. G. Ávila, C. García, I. C. Gavilán, F. León, J. M. Méndez, G. Pérez, M. A. Rodríguez, G. Salazar, A. A. Sánchez, E. Santos, R. M. Soto. Química Orgánica: Experimentos con un enfoque ecológico. Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial, UNAM. México, 2001. F. A. Carey. Organic Chemistry. 4ª. Edición. The McGraw-Hill Companies, Inc. Estados Unidos, 2002.

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO

ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 10 Sustitución nucleofílica vs. Eliminación: efecto de la temperatura.

Preparación de cloruro de terbutilo vs. Isobutileno

Cantidades requeridas de los reactivos y teóricas que se generarán de los productos.

t-Butanol Ácido clorhídrico

Cloruro de calcio

Cloruro de t-butilo

Masa molecular

Gramos a utilizar en

esta práctica

Milimoles

Punto de fusión

Punto de ebullición

Precauciones por toxicidad

Fórmula

desarrollada

Diagrama de bloques de la metodología

100

Mecanismo de ambas reacciones (síntesis de cloruro de ter-butilo e isobutileno a partir de ter-butanol).

Observaciones

101

Cálculo del rendimiento de la reacción (basándose únicamente en el cloruro de ter-butilo obtenido)

Reactivo limitante

Milimoles de producto esperados

Milimoles de producto obtenidos

Rendimiento

Diagrama de tratamiento de los residuos generados en esta práctica

102

PRÁCTICA 11

REACCIONES DE ELIMINACIÓN. OBTENCIÓN DE CICLOHEXENO.

OBJETIVO

Obtener un alqueno bajo condiciones ionizantes para observar el efecto deshidratante del ácido sulfúrico sobre los alcoholes.

INTRODUCCIÓN El ácido sulfúrico se ha empleado extensamente en química orgánica como un reactivo que permite deshidratar sistemas en donde un grupo hidroxilo se encuentra presente, formando dobles enlaces. De hecho, en algunos casos, la reacción puede llegar a ser muy vigorosa, a grado tal que debe de controlarse la temperatura para evitar que haya oxidación de los productos (el ácido sulfúrico en caliente puede comportarse como un oxidante fuerte, pues no hay qué olvidar que su estado de oxidación es de 6+ en el anión sulfato). Esta tendencia se aprovecha muy bien para emplearlo como catalizador en algunas reacciones en donde se desea llevar a cabo una dehidratación. No obstante, debe aclararse que algunos grupos funcionales en otro sitio de la molécula pueden verse afectados por su presencia, por lo que deben de cuidarse muy bien las condiciones de reacción si es que éste es el reactivo a utilizar, o bien si existe la posibilidad de utilizar otro. REACCIÓN A EFECTUAR (POR EQUIPOS DE HASTA 3 PERSONAS)

OH

H2SO4

MATERIAL POR EQUIPO 1 agitador de vidrio 1 codo para vacío o colector 1 columna Vigreaux 1 embudo de separación

2 matraces erlenmeyer de 50 mL 1 matraz bola de 100 mL 1 canasta de calentamiento con extensión

103

1 reóstato 1 T de destilación 1 vaso de precipitados de 250 mL 1 vaso de precipitados de 100 mL 1 probeta de 25 mL 1 pipeta de 5 mL

1 refrigerante con mangueras 1 termómetro 2 pinzas de tres dedos con nuez 2 soportes 1 portatermómetro 2 tubos de ensayo

SUSTANCIAS 10 mL de ciclohexanol 5 mL de tetracloruro de carbono 0.5 mL de ácido sulfúrico concentrado 0.1 g de permanganato de potasio 2 g de bicarbonato de sodio 0.1 g de bromo 2 g de sulfato de sodio anhidro 2 g de cloruro de sodio 20 g de azúcar METODOLOGÍA

ATENCIÓN: EL MANEJO DEL BROMO Y SUS SOLUCIONES DEBE SER REALIZADO EXCLUSIVAMENTE POR UNA PERSONA QUE TENGA EXPERIENCIA CON ESTE REACTIVO. EN CASO DE NO SER ESTE EL CASO, DEBEN DE TENERSE LAS SIGUIENTES PRECAUCIONES. Es recomendable que una persona haga las manipulaciones y otra esté a su lado siguiendo todos sus movimientos. Los guantes que se utilicen (obligatoriamente) deben de permitir una perfecta maniobrabilidad de las manos. No se recomienda el uso de guantes industriales (de color negro y de hule grueso) por carecer de este requisito, pero tampoco se recomiendan los de cirujano (por ser delgados). Unos guantes de los que se encuentran en el comercio para lavar la ropa son adecuados. Debe trabajarse OBLIGATORIAMENTE también con bata y lentes de seguridad y en una campana eficiente de extracción de gases. Para destapar el frasco sujételo firmemente con una mano y con la otra remueva el tapón. Al abrirlo los vapores altamente tóxicos de bromo de color rojizo comenzarán a escapar, pero es inevitable –la campana deberá de poder arrastrarlos; si no es así, tape inmediatamente el frasco. Con un gotero nuevo Y QUE HAGA BUENA SUCCIÓN tome el bromo que sea necesario y viértalo sobre el tetracloruro de carbono con el que preparará la solución. El remanente deséchelo vertiéndolo sobre una solución de sulfito de sodio (1 g disuelto en 50 mL de agua), cierre el frasco contenedor del bromo y lave en la misma solución acuosa de sulfito de sodio. Una vez que la coloración roja ha desaparecido, puede verter a la tarja los residuos de la destrucción del bromo (adicione más sulfito de sodio si es necesario).

104

Poder deshidratante del ácido sulfúrico (este experimento se desarrollará como experiencia de cátedra). En un vaso de precipitados de 100 mL coloca aproximadamente 20 g de azucar, y a continuación el ácido sulfúrico suficiente, de tal manera que el volumen total de la mezcla llegue a la marca de los 35 – 40 mL. Inmediatamente lleve esta mezcla a la campana de extracción de gases y observe lo que sucede. Una vez que ha terminado de generarse la esponja de carbón y la temperatura ha disminuido lo suficiente (lo cual ocurre luego de unos 20 minutos) se puede separar la esponja de carbón del vaso auxiliándose del chorro de agua de la tarja.

Obtención de ciclohexeno. Monta un equipo de destilación fraccionada en el matraz pera de una boca. Coloca en el matraz bola 10 mL de ciclohexanol, agrega gota agota y aguitando 0.5 mL de ácido sulfúrico concentrado, agrega perlas de ebullición y adapta el resto del equipo. Calienta moderadamente y recibe el destilado en un matraz Erlenmeyer de 50 mL todo lo que destile entre 90 y 95 ºC, enfriando en un baño de hielo. Suspende el calentamiento cuando quede un pequeño residuo en el matraz, o bien cuando empiecen a aparecer vapores blancos de SO3.

Satura el destilado con cloruro de sodio y decántalo en el embudo de

separación, lávalo con una solución al 5 % de bicarbonato de sodio (3 x 5 mL) Recibe luego la fase orgánica en un vaso de precipitados y sécala con sulfato de sodio anhidro. Esta fase orgánica debe ser ciclohexeno, que debes purificar por destilación simple, y realiza las pruebas que a continuación se te indican.

Prueba con Br2 en CCl4. En un tubo de ensayo coloca una solución de

bromo en tetracloruro de carbono. Adiciona 1 mL del ciclohexano obtenido y observa lo que ocurre.

Prueba con KMnO4. En un tubo de ensayo coloca una solución de

permanganato de potasio (acidulada a pH = 2). Adiciona 1 mL del ciclohexano obtenido y observa lo que ocurre.

Entrega los residuos de ciclohexeno, los cuales deberán ser incinerados

en la campana por el profesor.

CUESTIONARIO

I. ¿Por qué razón ocurrió con el azúcar lo que le sucedió al haberle adicionado el ácido sulfúrico?

II. ¿Por qué razón la reacción de deshidratación del azúcar se llevó a cabo en la campana de extracción de gases?

105

III. ¿Cómo estableces que es ciclohexeno lo que se te está formando y no materia prima?

IV. ¿Por qué razón se generan los humos de trióxido de azufre al finalizar la destilación?

V. Describe lo que le está ocurriendo al ciclohexeno al mezclarlo con la solución de bromo en tetracloruro de carbono.

VI. Describe lo que le está ocurriendo al ciclohexeno al mezclarlo con una solución de permanganato de potasio.

BIBLIOGRAFÍA J. G. Ávila, C. García, I. C. Gavilán, F. León, J. M. Méndez, G. Pérez, M. A. Rodríguez, G. Salazar, A. A. Sánchez, E. Santos, R. M. Soto. Química Orgánica: Experimentos con un enfoque ecológico. Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial, UNAM. México, 2001.

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F. A. Carey. Organic Chemistry. 4ª. Edición. The McGraw-Hill Companies, Inc. Estados Unidos, 2002.

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ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 11 Reacciones de eliminación. Obtención de ciclohexeno.

Cantidades requeridas de los reactivos y teóricas que se generarán de los productos.

Ciclohexanol Ácido sulfúrico Ciclohexeno

Masa molecular

Gramos a utilizar en

esta práctica

Milimoles

Punto de fusión

Punto de ebullición

Precauciones por toxicidad

Fórmula

desarrollada

Diagrama de bloques de la metodología

108

Resultados de las pruebas efectuadas

Ensayo con la solución de bromo en tetracloruro de carbono

Ensayo con la solución acuosa de permanganato de potasio

Mecanismo de la reacción.

109

Observaciones

Cálculo del rendimiento de la reacción

Reactivo limitante

Milimoles de producto esperados

Milimoles de producto obtenidos

Rendimiento

Diagrama de tratamiento de los residuos generados en esta práctica

110

PRÁCTICA 12

ISOMERÍA E-Z.

OBJETIVO

Llevar a cabo una transformación que involucre una isomerización E-Z, con el objeto de que el estudiante pueda advertir cambios en el medio reactivo a partir de las propiedades físicas disímbolas de materias primas y productos..

INTRODUCCIÓN En una síntesis, en ocasiones los cambios que se generan en el medio reactivo (y que dan cuenta del avance de una reacción) pueden ser advertidos conforme pasa el tiempo. Si bien este no es de manera alguna un criterio contundente para conocer en qué grado o medida un proceso ha tenido lugar; no obstante a veces, el cambio de coloración, la formación de un precipitado o la emisión de un burbujeo puede indicarnos de manera contundente si nuestra reacción está procediendo o no. Uno de los cambios visualmente trascendentes lo es la formación de un precipitado, el cual si corresponde con el producto, puede indicar que la materia prima (de entrada soluble en el disolvente empleado) efectivamente está sufriendo la transformación que deseamos. Tal es el caso de la isomerización del ácido maleico en ácido fumárico, uno de los casos en donde un alqueno con una configuración Z se isomeriza en uno E (anteriormente, esta transformación se denominaba isomerización cis-trans). REACCIÓN A EFECTUAR (POR EQUIPOS DE HASTA 3 PERSONAS)

O

O

O

OH

OH

O

O

OH

O

O

HO

H2O

HCl

111

MATERIAL POR EQUIPO 1 agitador de vidrio 1 codo para vacío o colector 1 columna Vigreaux 1 embudo de separación 2 matraces erlenmeyer de 50 mL 1 matraz bola de 100 mL 1 canasta de calentamiento con extensión 1 reóstato 1 T de destilación

1 vaso de precipitados de 250 mL 1 vaso de precipitados de 100 mL 1 probeta de 25 mL 1 pipeta de 5 mL 1 refrigerante con mangueras 1 termómetro 2 pinzas de tres dedos con nuez 2 soportes 1 portatermómetro 2 tubos de ensayo

SUSTANCIAS 1 g de anhídrido maleico 2.5 mL de ácido clorhídrico concentrado ácido clorhídrico al 10 % (el necesario) METODOLOGÍA En un matraz bola de 100 mL coloca 1 g de anhídrido maleico y disuélvelo en 2 mL de agua caliente; agrega poco a poco 2.5 mL de ácido clorhídrico concentrado, coloca el ,refrigerante en posición de reflujo y calienta a reflujo durante 20 minutos. Los cristales de ácido fumárico se forman en el seno de la reacción; transcurrido este tiempo, enfría el matraz y filtra al vacío los cristales del producto. Recristaliza de una solución de ácido clorhídrico al 10 %, determina punto de fusión y rendimiento.

CUESTIONARIO

I. ¿Cuál es la fuerza motriz energética de la conversión de anhídrido maleico en ácido fumárico?

II. ¿Por qué razón da lo mismo iniciar la reacción con anhídrido que con ácido maleico?

112

III. ¿Explica por qué razón los ácidos maleico y fumárico pueden ser

considereados como diastereoisómeros?

IV. ¿Cuál es la ventaja del sistema de descriptores estereoquímicos E/Z con respecto al empírico de cis/trans?

BIBLIOGRAFÍA J. G. Ávila, C. García, I. C. Gavilán, F. León, J. M. Méndez, G. Pérez, M. A. Rodríguez, G. Salazar, A. A. Sánchez, E. Santos, R. M. Soto. Química Orgánica: Experimentos con un enfoque ecológico. Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial, UNAM. México, 2001. F. A. Carey. Organic Chemistry. 4ª. Edición. The McGraw-Hill Companies, Inc. Estados Unidos, 2002.

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR CARRERA DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO

ASIGNATURA DE QUIMICA ORGÁNICA 2 HOJA DE REGISTRO DE ANOTACIONES

Práctica 12 Isomería E/Z.

Cantidades requeridas de los reactivos y teóricas que se generarán de los productos.

Ciclohexanol Ácido sulfúrico Ciclohexeno

Masa molecular

Gramos a utilizar en

esta práctica

Milimoles

Punto de fusión

Punto de ebullición

Precauciones por toxicidad

Fórmula

desarrollada

Diagrama de bloques de la metodología

114

Mecanismo de la reacción.

Observaciones

115

Cálculo del rendimiento de la reacción

Reactivo limitante

Milimoles de producto esperados

Milimoles de producto obtenidos

Rendimiento

Diagrama de tratamiento de los residuos generados en esta práctica