UNIVERSIDAD DEL ATLNTICO
1
UNIVERSIDAD DEL ATLNTICO
FACULTAD DE CIENCIAS BSICAS
DEPARTAMENTO DE QUMICA
QUMICA ORGNICA EXPERIMENTAL 1
MANUAL DE LABORATORIO.
BARRANQUILLA
2000
NORMAS GENERALES PARA EL DESARROLLO DE
LAS PRACTICAS DE LABORATORIO
Para lograr un excelente desarrollo de las prcticas en el
laboratorio, deben de tenerse en cuenta la siguientes normas, y
otras que el profesor le seale oportunamente :
1.Llegue a tiempo al laboratorio. Las prcticas estn normalmente
programadas para ocupar todo el tiempo asignado.
2.Leer cuidadosamente las guas antes de cada perodo de trabajo y
nunca llegue al laboratorio sin estar enterado de lo que va a
hacer. Consulte al instructor o profesor siempre que tenga
dudas.
3.No se permitir a ningn estudiante entrar al laboratorio sin su
bata, gafas de seguridad, mscara de seguridad y manual o gua de
prctica.
4.El material de trabajo es propiedad de la institucin y debe
ser devuelto en las mismas condiciones en las cuales le fue
entregado. El estudiante debe reponer en un lapso mximo de dos
semanas todo material que dae o rompa.
5.Antes de iniciar su trabajo revise el material, puede estar
deteriorado o inservible y se le puede cobrar a usted. Avise al
monitor si encuentra algo fuera de lo normal.
6.Lave perfectamente todo el material que va a emplear.
Igualmente entrguelo limpio y seco. Ningn estudiante puede
retirarse del laboratorio sin el cumplimiento de lo anterior.
7.En todos los trabajos es indispensable la limpieza, exactitud,
paciencia y el orden,
8.En el laboratorio est prohibido realizar cualquier actividad
diferente a las contempladas en la gua, salvo que exista
autorizacin expresa del profesor. Por lo tanto no fume, no camine
innecesariamente, no juegue, etc.
9.Use los reactivos en las cantidades y concentraciones que se
indican en la gua.
10.No se retire del laboratorio sin motivo justificado. El
profesor puede dejarlo fuera del saln el resto de la
experiencia.
11.Confe en su trabajo e informe siempre los resultados
obtenidos por usted. No copie resultados de sus compaeros u otros
grupos, pues ellos pueden estar equivocados.
12.Utilice siempre la bata para realizar las prcticas. La bata
lo protege a usted y a su ropa de muchos accidentes.
13.Presente su informe cundo se le indique, nunca despus sin
justa causa.
14.Los desechos slidos que no sean reactivos ni estn
contaminados deben ser arrojados a los recipientes destinados para
ello. Los solventes y reactivos son eliminados de acuerdo con las
instrucciones del profesor. No los vierta a los sumideros sin
autorizacin.
15.Al emplear pipetas o goteros no los intercambie de recipiente
o frasco donde se suministre el reactivo pues se contaminan las
sustancias, daa la experiencia y el resto del reactivo. Los
reactivos usados nunca deben volverse a vaciar en los frascos.
16.En caso de accidente (quemadura, contacto del reactivo con la
piel u ojos, heridas, etc.) avise inmediatamente al profesor o al
monitor. En las guas se indica cuando debe aumentar sus
precauciones; sin embargo, como norma general, trabaje siempre con
extrema cautela.
17.Nunca destruya los rtulos de los frascos. Al concluir la
prctica revise las llaves del agua y del gas.
18.Nunca pruebe una sustancia del laboratorio sin autorizacin
del profesor. Para oler una sustancia, ventile sus vapores hacia su
nariz. No debe llevarse las manos impregnadas de sustancias qumicas
a los ojos, boca o nariz. No utilice los implementos de laboratorio
para beber en ellos.
19. La dedicacin al trabajo, puntualidad, correccin en el
comportamiento, limpieza en el sitio de trabajo y la adecuada
metodologa empleada sern aspectos muy importantes en la evaluacin
de cada prctica.
20. Nunca caliente solventes inflamables (teres, cetonas,
hidrocarburos...) an en pequeas cantidades con una llama cerca,
amenos que el solvente est en un recipiente unido a un condensador.
No transfiera inflamables de un recipiente a otro cerca de una
llama.
21. No caliente un sistema cerrado.
22. Jams pipete cidos, bases o sustancias txicas con la
boca.
23. No hacer vaco en recipientes de vidrio delgado.
24. Al transferir o manejar materiales que desprendan vapores
nocivos , trabaje en un a vitrina con succin. Algunos de estos
materiales son: Tricloruro de fsforo, bromo, cido clorosulfnico,
cloruro de benceno sulfonilo, cido ntrico fumante, cloruro de
acetilo, cido clorhdrico y sulfrico concentrados.
25. Para diluir cido sulfrico, este debe agregarse muy
lentamente al agua, pero nunca el agua al cido.
EN CASO DE ACCIDENTES.
Los accidentes ms comunes en el laboratorio son cortaduras leves
y quemaduras. En caso de cortadura se aplica un antisptico y un
vendaje. Sin embargo si hay sangrado fuerte acudir al auxilio
mdico. Recordar que tanto el material de vidrio como metlico
caliente tiene la misma apariencia del material fro.
En caso de fuego el estudiante ante todo debe retirarse del
peligro y en ningn caso hacer esfuerzo precipitado para extinguir
las llamas. Solamente despus de que la seguridad personal est ha
salvo, debe considerarse la manera de apagar el fuego.
Si el vestido prende fuego, es imperativo que la persona no
corra si no que se acueste y de vueltas. Con ello se sofocan las
llamas y se apartan de la cabeza. El fuego debe ser sofocado por el
vecino con una toalla o cualquier prenda hmeda.
Puesto que en unos pocos segundos de demora pueden resultar
lesiones serias toda persona debe de evitar entrar en pnico y
pensar con anticipacin lo que hara en caso de que tal emergencia se
le presentara a el o a su vecino.
Si le caen en los ojos reactivos corrosivos o calientes:
Lo ms importante es lavar los ojos con abundante agua fresca.
Tan pronto como se halla lavado la parte exterior, debe abrirse con
los dedos (preferiblemente por un compaero) e irrigarlos con
abundante agua. Consultar al mdico tan pronto sea posible,
cualquier demora puede ser peligrosa.
Cada estudiante debe localizar la llave del agua ms cercana al
puesto de trabajo, la ducha lava ojos y la ducha para fuego.
Cuando los reactivos corrosivos caen sobre la piel, el
tratamiento general consiste en restregar la parte afectada
inmediatamente con agua y jabn (preferente con jabn de tierra).
En caso de quemaduras con reactivos qumicos, no es recomendable
usar ungentos grasosos ya que estos ayudan a que el reactivo
penetre en los tejidos.
COMPORTAMIENTO DE PERSONAS Y GRUPOS
La actitud que asumamos como personas integrantes de un grupo
ser el factor principal que determine el xito y la eficacia de la
actividad en el laboratorio. Debemos cultivar actitudes tales como
:
a) Seriedad.. Actitud que debemos guardar tanto dentro de
nuestro grupo de trabajo como en la relacin con otros grupos bien
sea para consultar, corregir, ampliar o emitir opiniones.
b) Inters. Disposicin de nimo que debe conservarse en todo
trabajo cientfico. El inters nos lleva a indagar, a ampliar
conocimientos y, sobre todo, a salvar cualquier obstculo que pueda
presentarse.
c) Orden. El cual ha de tenerse tanto en el desarrollo de los
procesos o pasos como en las diferentes actividades que ello
implique: en el manejo de aparatos de uso comn, en la exposicin de
opiniones y en las discusiones que deben efectuarse a media voz. El
orden permite concentrarse exclusivamente en el tema de la
clase.
d) Colaboracin. Actitud indispensable, que debemos convertir en
hbito, tanto para el trabajo en grupo como para cualquier otra
actividad.
MANEJO DE APARATOS E INSTRUMENTOS
1.Para su utilizacin hay que ceirse estrictamente tanto a las
explicaciones del profesor como a las indicaciones de la gua. Si
tiene dudas, no lo utilice, consulte al profesor.
2.Debe recordarse que todos son aparatos tcnicos, sensibles,
costosos y de difcil consecucin pues, en su mayora, no se producen
en el pas. Por lo tanto, todo cuidado que tengamos con ellos
redundar en nuestro propio beneficio, en bien de la institucin y de
los futuros estudiantes.
PRESENTACIN
L
a siguiente compilacin de prcticas de laboratorio para Qumica
Orgnica 1 ha sido desarrollada recogiendo las guas experimentales
que hemos venido ejecutando en los cursos correspondientes a la
asignatura durante los ltimos 2 aos. Se han ensayado las
modificaciones a las prcticas habituales y, por dems, tradicionales
tratando de adaptarlas al esquema de prcticas a mediana o pequea
escala con el propsito de: a) disminuir los riesgos de contaminacin
y daos a los equipos, instalaciones y personas; b) economa de
tiempo, recursos y esfuerzos; c) adecuarnos a los tiempos modernos
en docencia de la qumica orgnica.
CONTENIDO
PRIMERA PARTE
Prctica 1. TEMPERATURA DE EBULLICIN
Prctica 2.SUBLIMACIN Y TEMPERATURA DE FUSIN
Prctica 3. SOLUBILIDAD Y RECRISTALIZACIN
Prctica 4.EXTRACCIN CON SOLVENTES
Prctica 5. DESTILACIN SENCILLA
Prctica 6. DESTILACIN FRACCIONADA
Prctica 7.CROMATOGRAFA EN CAPA DELGADA
Prctica 8.REACCIONES DE HIDROCARBUROS ALIFTICOS
Prctica 9OBTENCIN DE ACETILENO Y PROPIEDADES DE ALQUINOS
Prctica 10.REACCIONES DE HIDROCARBUROS AROMTICOS Y NITRACIN DE
ACETANILIDA
PRCTICA 1
TEMPERATURA DE EBULLICIN
INTRODUCCIN
Las molculas de un compuesto lquido estn en continuo movimiento
y aquellas molculas ms energticas que se hallan en la superficie
pueden escapar a la fase gaseosa. Si se coloca un compuesto lquido
en un recipiente cerrado se escaparn molculas de la fase lquida a
la fase gaseosa y el nmero de ellas en esta fase aumentar hasta que
la velocidad con la cual las molculas en la fase gaseosa reingresan
al lquido sea igual a la velocidad con la cual se escapan. En este
momento el sistema se encuentra en equilibrio y la presin en la
fase gaseosa debida a las molculas del compuesto es lo que se llama
la presin de vapor del compuesto. Esta presin de vapor depende de
la temperatura a la que se halle el compuesto lquido; como se puede
observar en la figura 1 para cierto compuesto. A mayor temperatura,
mayor energa cintica de las molculas del compuesto lquido, por lo
tanto mayor tendencia a escapar a la fase gaseosa y en consecuencia
aumentar la presin de vapor.
Cuando un compuesto lquido en un recipiente abierto se empieza a
calentar paulatinamente va aumentando su presin de vapor hasta que
llega un momento en que sta se hace igual a la presin atmosfrica.
Cuando esto sucede, el lquido ha alcanzado su punto de ebullicin.
En el punto de ebullicin la presin de vapor contrarresta la presin
atmosfrica y en el seno del lquido, al no sentirse presin, se
forman burbujas permitiendo as que la vaporizacin ocurra en muchos
puntos dentro del lquido. En el punto de ebullicin la velocidad de
vaporizacin ha aumentado drsticamente puesto que ocurre en la
superficie y en el seno mismo del lquido. El punto de ebullicin de
un lquido depende de la presin externa llamndose punto de ebullicin
normal cuando la presin externa es una atmsfera. La presin externa
puede reducirse (por medio de una bomba de vaco, esto se conoce
como punto de ebullicin a presin reducida), dando lugar a que el
lquido bulla a una temperatura ms baja que la normal. Esto es
especialmente til en lquidos que posean altas temperaturas de
ebullicin.
Figura 1. Variacin de la presin de vapor del agua con la
temperatura.
Los puntos de ebullicin se utilizan en la identificacin de
compuestos lquidos y an de slidos de bajos puntos de fusin. Tambin,
por su valor y por la precisin en su rango, se utilizan como
criterio de pureza en muestras de compuestos.
OBJETIVOS
Desarrollar habilidad y destreza en la determinacin de puntos de
ebullicin.
Manipular adecuadamente los implementos necesarios para
determinar puntos de ebullicin.
Determinar el punto de ebullicin del agua a presin atmosfrica y
reducida por el mtodo comn.
Determinar la presin de vapor del agua en el punto de
ebullicin.
Determinar la temperatura de ebullicin de muestras desconocidas
por el mtodo del capilar.
MATERIALES (EQUIPOS E IMPLEMENTOS)
1 Banda de caucho o hilo.
1 Erlenmeyer de filtracin al vacio de 250 mL
1 Tubos de ensayo.
2 Capilares cerrados en un extremo.
1 Malla metlica.
- Piedritas de ebullicin.
1 Trpode o aro metlico con soporte.
Agua.
1 Mechero y manguera.
1 Termmetro (0 - 100 C).
Glicerina o aceite mineral.
Bomba de vaco.
1 Beaker pequeo o tubo de Thiele
PARTE EXPERIMENTAL
1. Punto de ebullicin del agua a presin atmosfrica y a presin
reducida por el mtodo del micro-reflujo.
Arme el equipo mostrado en la figura 1. Colocar aproximadamente
100 mL de agua en un erlenmeyer. Adicionar uno o dos pedacitos de
piedras de ebullicin (material poroso) para asegurar que el lquido
bulla uniformemente. Ajustar el termmetro de tal forma que el bulbo
este por encima de la superficie del lquido. Calentar el sistema
gradualmente hasta alcanzar la temperatura de ebullicin. Anotar el
valor cuando la temperatura permanece constante durante unos 15 a
20 segundos.
Reemplazar el agua caliente por agua fra y conectar el
desprendimiento lateral del erlenmeyer por medio de una manguera
rgida a un sistema de vaco. Hacer succin y calentar suavemente el
sistema hasta el punto de ebullicin a presin reducida. Anotar el
valor de temperatura. Comparar la dos temperaturas de ebullicin y
estimar la presin de vapor del agua para cada temperatura de
ebullicin extrapolando en la figura 2
2. Punto de ebullicin por el mtodo del capilar.
Se toma un capilar cerrado y se sumerge con la parte cerrada
hacia arriba en un tubo de ensayo que contenga una pequea cantidad
de la muestra lquida, aproximadamente 2 mL. El tubo de ensayo se
calienta en un bao de aceite. Inicialmente se observar el
desprendimiento de burbujas de aire atrapado dentro del capilar. El
calentamiento debe realizarse a una velocidad aproximada de uno a
dos grados por minuto hasta cuando el burbujeo sea constante, en
este momento se detiene el calentamiento y se registra la
temperatura. Cuando dejan de salir las burbujas del tubo capilar y
el liquido ascienda por este se lee nuevamente la temperatura, en
este momento la presin de vapor dentro y fuera del capilar es igual
a la presin atmosfrica.. La temperatura que se lea en el termmetro
ser el punto de ebullicin aproximado.
Figura 2. . Aparato para punto de ebullicin a presin
atmosfrica.
Realizar este procedimiento a 2 mL de agua y a 2 mL de un lquido
problema asignado por el profesor el cual puede ser cualquiera de
las siguientes sustancias:
Sustancia
Punto de ebullicin normal (C)
Acetona
56
Ciclohexano
81.4
Cloroformo
61
Metanol
65
Etanol
78
PREGUNTAS
1. Consulte sobre los principios fisicoqumicos de la ebullicin y
del punto de ebullicin corregido.
2. Cul ser el punto de ebullicin a 200 mm Hg de un compuesto
segn la figura 2? Explique.
3. Se pueden comparar directamente los puntos de ebullicin
medidos en Barranquilla con los puntos de ebullicin normales
reportados en la literatura?
4. A un hidrocarburo desconocido se le midi su punto de
ebullicin normal y dio 81 C. tambin se le midi su densidad dando
0,724. Consultando textos o manuales apropiados identifique el
hidrocarburo explicando su procedimiento.
PRCTICA 2
SUBLIMACIN Y TEMPERATURA DE FUSIN
INTRODUCCIN
SUBLIMACIN
Existen slidos cuya presin de vapor alcanza el valor de 1 atm
antes de llegar a su punto de fusin, es decir, por debajo de la
temperatura en la que la presin de vapor de la sustancia slida es
igual a la de su transformacin al estado lquido. Para tales slidos,
en la curva presin de vapor-temperatura (A-X en la figura 1) la
presin de 760 mm corresponde a una temperatura inferior a Tx, o
dicho de otra manera, la presin de vapor Px, correspondiente al
punto de fusin, Tx es superior a 760 mm.
Figura 1. Presin de vapor para una sustancia pura contra la
temperatura.
Cuando un slido de este tipo se calienta a la presin de una
atmsfera, tan pronto como se alcanza la presin de vapor de 760 mm,
el slido pasa directamente desde el estado slido a la fase de vapor
a temperatura constante. Al enfriarse, pasar directamente a la fase
slida. Este proceso recibe el nombre de sublimacin. La sublimacin
es usualmente muy fcil para aquellos materiales que no posean
interacciones intermoleculares fuertes. La principal desventaja de
la tcnica de sublimacin es que no es un proceso muy selectivo.
La sublimacin se puede efectuar, tanto a presin atmosfrica como
a presin reducida. Para estos fines se han ideado varios montajes,
uno de los ms sencillo es el utilizado en esta prctica. Se
purificar por sublimacin el alcanfor o naftaleno contaminado. El
alcanfor y el naftaleno son sustancias orgnicas baratas que pueden
obtenerse comercialmente. El alcanfor tambin es producto de
oxidacin de muchos recursos naturales.
TEMPERATURA DE FUSIN
El punto de fusin es una constante fsica muy utilizada en la
identificacin de compuestos orgnicos slidos. El punto de fusin se
define como la temperatura a la cual un slido pasa al estado
lquido. En las sustancias puras el paso del estado slido a lquido
se lleva a cabo a una temperatura constante, la cual no experimenta
muchas variaciones con los cambios de presin pero si con la
presencia de impurezas, esto hace que el punto de fusin sea
utilizado muy a menudo para establecer el criterio de pureza en un
compuesto slido.
Los puntos de fusin de las molculas reflejan hasta cierto grado
el tipo de fuerzas intermoleculares que estn presentes. Un aspecto
muy importante en el anlisis de la temperatura de fusin de
compuestos orgnicos es la estructura, por ejemplo la simetra de la
molcula es un factor importante, ya que entre ms simtricas sea las
molculas, estas se acomodan mejor en la red cristalina haciendo la
sustancia ms compacta y por lo tanto un punto de fusin ms alto.
OBJETIVOS
Purificar alcanfor o naftaleno de una muestra impura mediante
sublimacin.
Identificar algunos montajes empleados en la sublimacin de
compuestos orgnicos.
Determinar el punto de fusin de sustancias puras.
Desarrollar habilidad y destreza en el manejo de equipos para
determinar puntos de fusin.
Manipular adecuadamente los implementos necesarios para
determinar puntos de fusin.
MATERIALES
a) Sublimacin:
EQUIPOS E IMPLEMENTOS
1 Equipo de calentamiento.
1 Beaker pequeo.
1 Vidrio de reloj.
1 Bao de arena, aceite o de agua.
1 Erlenmeyer con desprendimiento lateral.
1 Esptula.1 Tubo de ensayo.
1 Tapn horadado.
1 Manguera
1 Balanza.
REACTIVOS
Glicerina o vaselina. Hielo.
Alcanfor o naftaleno contaminado.
b) Puntos de fusin:
1 Mortero con su mango.
2 Tubos capilares.
1 Beaker pequeo.
1 Malla metlica.
1 Trpode o aro metlico con soporte.
1 Mechero y manguera.
1 Termmetro (hasta 300 C).
2 Banda de caucho o hilo.
1 Esptula.
1 Vidrio de reloj.
REACTIVOS
Glicerina o aceite mineral.
Muestras problema (Ver tabla).
MONTAJES Y APARATOS
Figura 2. (Arriba). Aparatos de sublimacin tipo dedo fro a) y b)
enfriados por agua; c) enfriado por hielo.
Figura 3. (Derecha). Aparato para sublimacin de alcanfor
PROCEDIMIENTOS
a) Sublimacin:
Primer mtodo: A presin ambiente.
1. Se colocan 0.200 g de una mezcla de naftaleno contaminado en
una beaker limpio y seco previamente pesado y se cubre con un
vidrio de reloj conteniendo agua sobre ste. Se coloca el beaker en
un bao de arena o de agua calentando cuidadosamente.
2. Terminada la sublimacin se pasa el naftaleno a un papel no
absorbente previamente pesado y se calcula el porcentaje de
recuperacin. Para calcular el porcentaje de naftaleno en la mezcla
se pesa el residuo no sublimado y por diferencia se determina la
cantidad de naftaleno. Comparar el porcentaje de naftaleno por
ambas pesadas.
Segundo mtodo: A presin reducida.
1. Otro montaje se arma empleando un dedo fro, el cual consiste
en un erlenmeyer donde se coloca la sustancia a sublimar. Un tubo
de ensayo con agua y un poco de hielo se introduce por la boca del
erlenmeyer, sujetndolo con un tapn horadado. Se conecta una
manguera al desprendimiento lateral y se hace succin para
establecer el vaco. Se calienta en bao de arena, agua o aceite.
2. Al terminar la separacin, se retira el recipiente del bao
calefactor y se desconecta cuidadosamente el vaco dejando entrar
lentamente aire en el recipiente. Se saca el dedo fro (tubo de
ensayo) que lleva el material purificado, se retira el material del
tubo de ensayo con esptula y se recoge sobre un vidrio de reloj o
papel un papel tarado y se pesa. Calcule el % de recuperacin.
b) puntos de fusin:
1.Preparacin de la muestra:
La tcnica ms sencilla para cargar un capilar consiste en tomar
una pequea cantidad de la sustancia previamente reducida a polvo
fino, colocarla sobre una esptula y apretar suavemente el extremo
abierto del capilar contra ella. Generalmente basta la friccin
entre el vidrio y la muestra para coger con el extremo del tubo
capilar en espesor de 1 mm de muestra. Luego se lleva la muestra
hasta el fondo del capilar (extremo cerrado). Existen varios mtodos
que el instructor explicar.
2.Determinacin del punto de fusin de un compuesto puro:
Monte o arme el equipo para puntos de fusin sealado en la figura
XXX. Atienda las instrucciones del profesor.
Tome un punto de fusin aproximado para una muestra problema
calentando rpidamente el equipo sin exceso, hasta lograr la
fusin.
Deje enfriar el equipo y luego coloque otro capilar con muestra
para la determinacin real del punto de fusin. Caliente el aceite
hasta unos 15 C por debajo del punto de fusin aproximado observado
previamente. Desde este punto hasta la fusin completa debe
calentarse lentamente, a un ritmo de 1 a 2 C por minuto. Anote
todos los cambios observados en la muestra, (color, textura, etc.),
y el intervalo o rango de temperatura de fusin.
Anotar la temperatura cuando aparecen trazas de lquido y la
temperatura cuando todo el slido est fundido, reportar este rango y
el promedio como el punto de fusin de la muestra.
Tabla 1. Valores tericos de temperaturas de fusin de compuestos
orgnicos
SustanciaPunto de
fusinSustanciaPunto de
fusin
Acetanilida114cido glutrico98
Urea133(-naftol95
Naftaleno80,3cido benclico151
cido benzoico122cido adpico153
cido saliclico158,3
Figura 4. Equipos sencillos para la determinacin de puntos de
fusin. a) con beaker; b) disposicin del termmetro y tubo capilar;
c) a la derecha, con tubo de Thiele.
PREGUNTAS
1. Consulte sobre los principios fisicoqumicos de la fusin;
isomorfismo; los diferentes equipos y aparatos para la determinacin
de puntos de fusin (Tubo de Thiele, dispositivo de Thomas-Hoover;
de Fisher-Johns, de Mel-Temp, etc.); el calibrado del termmetro y
su importancia.
2. Cmo se puede explicar el hecho de que la acetona y el alcohol
etlico rebajen el punto de fusin del hielo como tambin el punto de
ebullicin del agua mientras que la sal y el azcar elevan el punto
de ebullicin y rebajan el punto de fusin.
3. Qu es temperatura eutctica?
4. Cmo se determina el punto de fusin de grasas y ceras?
5. Un qumico cree que un nuevo compuesto por el sintetizado se
descompone ya en el estado lquido ligeramente por encima de su
punto de fusin. Sugiera un mtodo sencillo para verificar la
hiptesis del qumico.
6. Consulta los principios fisicoqumicos en los cuales se basa
la sublimacin.
7. Completa un listado de 20 compuestos orgnicos, como mnimo,
que puedan purificarse mediante sublimacin y da las condiciones de
temperatura, vaco o no, etc.) en las cuales se realice el
proceso.
PRCTICA 3
SOLUBILIDAD Y RECRISTALIZACIN
INTRODUCCIN
La solubilidad es un parmetro determinado experimentalmente y
que se define como la cantidad de sustancia que se disuelve en 100
g de solvente a una temperatura determinada. Comnmente se refiere a
la interaccin de dos sustancias para formar una mezcla homognea. De
igual manera se puede referir a soluciones insaturadas y
sobresaturadas de manera relativa sin indicar la cantidad de sus
componentes. Una solucin es insaturada cuando contiene una cantidad
menor de soluto de la que se puede disolver a una temperatura
determinada. Las soluciones sobresaturadas contienen una cantidad
mayor de soluto disuelto que la que se podra disolver a una
temperatura determinada, estas soluciones implican un equilibrio
inestable. Las soluciones saturadas implican un equilibrio estable
entre el soluto disuelto y el soluto sin disolver a una temperatura
determinada.
Desde el punto de vista estructural, entre mayor sea la
similitud de las sustancias (soluto y solvente) para formar fuerzas
intermoleculares, mayor ser la probabilidad de una interaccin
efectiva para producir una mezcla homognea. La solubilidad es un
parmetro que depende de la temperatura y en general aumenta al
incrementarse la temperatura. En esta propiedad se basa el
procedimiento de recristalizacin para purificar slidos.
En la seleccin de un solvente para recristalizacin se debe de
tener en cuenta que la solubilidad sea alta en caliente y muy baja
en fro para que haya abundante produccin de cristales al enfriarse
la solucin, el solvente no debe de reaccionar con el soluto, debe
de ser voltil (bajo punto de ebullicin) para ser removido fcilmente
y no interaccionar con las impurezas. Cuando hay impurezas
coloreadas se puede utilizar un adsorbente selectivo como el carbn
activado. Este material se utiliza en muy pequea cantidad ya que el
exceso puede adsorber material a purificar.
OBJETIVOS
Observar la solubilidad de algunos compuestos orgnicos en varios
solventes y correlacionar este parmetro con la estructura de las
sustancias utilizadas.
Purificar un slido por recristalizacin utilizando el criterio de
buena solubilidad en caliente y poca solubilidad en fro.
Desarrollar habilidad y destreza en el empleo de la filtracin a
gravedad, filtracin al vaco y la seleccin del solvente adecuado
para la cristalizacin.
Estudiar las bases fsicas conceptuales de la cristalizacin como
mtodo de purificacin de compuestos orgnicos.
MATERIALES
EQUIPOS E IMPLEMENTOS
1 Embudo de caa corta o sin caa
6 Tubos de ensayo y gradilla.
1 Equipo para filtracin al vaco, pequea
escala.
1 Vidrio de reloj.
1 Equipo para punto de fusin.
Papel de filtro
1 Capilar cerrado en un extremo.
1 Equipo de calentamiento.
1 Bao de hielo.
Balanza.
Bomba para filtracin al vaco
REACTIVOS
Acetanilida o cido benzoico impuros
Agua destida
Carbn activo
Acetanilida
cido benzoico
Urea
Glucosa
Aceite cristal o glicerina
1-butanol
Etanol
Hexano.
PROCEDIMIENTOS
1. En cada uno de 6 tubos de ensayo colocar 1 mL de agua fra. Al
primer tubo agregar una pizca (lo que tome en la punta de una
esptula) de acetanilida, al segundo una pizca de urea, al tercero
una pizca de glucosa, al cuarto una pizca de cido benzoico, al
quinto 5 gotas de aceite cristal y al sexto 5 gotas de 1-butanol.
observar los resultados y anotar en cada caso si hubo solubilidad
completa o no. Las muestras donde no hubo solubilidad completa se
colocan en un bao de agua caliente. Observar y anotar los
resultados cualitativos. Repetir todo este procedimiento con otro u
otros solventes que el instructor indique.
2. Purificacin de un slido impuro. Pesar un gramo de acetanilida
o cido benzoico impuro y colocarla en un erlenmeyer de 125 mL,
adicionar 30 mL de agua y llevar la mezcla a ebullicin. Si no se
disuelve completamente la sustancia, adicionar porciones de 2 o 3
mL de agua dejando hervir lentamente la mezcla hasta cuando todo el
slido se haya disuelto. La ebullicin no debe de hacerse en forma
brusca para evitar la prdida de solvente por evaporacin. Cuando
todo el slido est disuelto agregar una pizca de carbn activado y
dejar hervir lentamente durante 3 minutos. Filtrar en caliente por
gravedad a travs de un embudo de tallo corto. Esto se hace con el
fin de impedir que haya recristalizacin en el papel de filtro o en
el embudo. Si aparecen cristales en el papel o en el embudo se
adicionan pequeas porciones de agua caliente. El filtrado se deja
enfriar en un bao de agua y luego en un bao de hielo y agua por 5
minutos hasta que precipite todo el slido. Para separar el solvente
se filtra al vaco en un embudo Buchner, cuando todo el lquido se
haya filtrado mantener el vaco por 3 minutos para hacer un drenaje
completo. Secar los cristales en estufa a 70 C durante 20 minutos,
pesar los cristales para calcular el porcentaje de recuperacin y
determinar la temperatura de fusin. Comparar con el valor reportado
en la literatura.
PREGUNTAS
1. En qu se basa, estructuralmente, el proceso de
recristalizacin como mtodo de purificacin?
2. Por qu es necesario utilizar un embudo de caa corta y filtrar
la solucin en caliente en la primera filtracin que se hace para
remover impurezas insolubles?
3. Cules son las condiciones a tener en cuenta para elegir una
mezcla de solventes determinada?
4. Relacione los pares de disolventes de uso ms frecuente para
la recristalizacin en qumica orgnica.
5. Explique el procedimiento (experimental) usual para elegir el
solvente, o mezcla de solventes, de recristalizacin ms
adecuado.
6. Cul es el uso del carbn activado en el proceso de
recristalizacin? De la celita?
7. Explique En qu consiste la siembra de cristales y cules son
las tcnicas de sembrado ms empleadas?
8. Basndose en los puntos de fusin obtenidos qu puede decirse de
la recristalizacin como proceso de purificacin?
9. Basndose en lo porcentajes de recuperacin obtenidos qu puede
usted decir de la cristalizacin como mtodo cuantitativo de
purificacin? Por qu se pierde compuesto a purificarse?
10. Cules solventes utilizara para purificar por recristalizacin
los siguientes compuestos: naftaleno, p-nitroacetofenona,
p-nitrobenzaldehdo, o-fenilendiamina y benzalacetona?
11. Un cido carboxlico superior slido est contaminado con
impurezas orgnicas. Explique cmo purificara usted el cido por
cristalizacin utilizando agua y acetona como una mezcla de
solventes?
PRCTICA 4
EXTRACCIN CON SOLVENTES
INTRODUCCIN
La extraccin se define como el procedimiento mediante el cual se
separa un componente de una mezcla o de una solucin por medio de un
disolvente. Para ello se agita la solucin o suspensin que contiene
la sustancia que se va a extraer con un solvente apropiado que es
inmiscible con el primero que contiene la sustancia y en el cual la
sustancia deseada es mas soluble. El sistema se deja en reposo y
los solventes forman dos capas de acuerdo a sus densidades que
pueden ser separas. La extraccin puede repetirse varias veces para
obtener una mejor separacin. Esta tcnica es muy utilizada en el
aislamiento y purificacin de muchos productos naturales como
alcaloides, hormonas, colorantes, grasas, entre otros.
Cuando el soluto es parcialmente soluble en las capas de
disolventes la sustancia se distribuye entre los solventes dados.
Esta distribucin obedece a una constante (Kd, coeficiente de
reparto) que es proporcional a la relacin de las concentraciones
(Co y Ca) del soluto en las capas orgnicas y acuosa
respectivamente, o a la relacin de las solubilidades So y Sa
respectivas.
Kd = =
En la extraccin con solventes, hacer varias extracciones
sucesivas con pequeos volmenes es ms eficiente que hacer una sola
extraccin con un volumen grande de solvente.
Algunos de los solventes orgnicos ms utilizados en extraccin
son: ter, benceno, ter de petrleo, diclorometano, cloroformo y
tetracloruro de carbono. El uso de un solvente depende de la
solubilidad del material a extraer en el solvente y de la facilidad
con que el solvente se puede remover del soluto. El solvente de
extraccin ms usado por su poderosa accin disolvente sobre la mayora
de los compuestos orgnicos y su bajo punto de ebullicin es el ter
etlico, pero su gran inflamabilidad y su extrema volatilidad
constituyen un serio problema por el peligro de incendio al
evaporarlo.
OBJETIVOS
Estudiar la tcnica de extraccin con solventes.
Diferenciar entre extraccin simple y extraccin mltiple. y
comparar su eficiencia.
Aplicar la extraccin para separar pigmentos vegetales.
MATERIALES
EQUIPOS E IMPLEMENTOS.
2 Beaker de 100 mL1 Embudo de separacin de 125 mL y su tapa
1 Aro y su nuez4 Erlenmeyer de 50 o 100 mL y sus corchos o
tapones
1 Probeta de 50 mL2 Erlenmeyer de 125 mL
1 Beaker de 250 mL1 Embudo
Papel de filtro
REACTIVOS.
Cristal violetaCloroformo
ter de petrleoMetanol
cido clorhdrico concentradoNitrito de sodio
cido sulfrico (1:4).
Figura 1 . (Arriba). Modo correcto de agitar un embudo de
separacin.
Figura 2. (Derecha). Embudo de separacin en posicin de
vaciado.
PROCEDIMIENTOS
Parte A. Extraccin sencilla:
La solucin de cristal violeta o violeta de genciana puede ser
preparada antes disolviendo 2 mg de del colorante en 1 litro de
solucin. Tomar 30 mL de la solucin de violeta de genciana y
dividirla en dos porciones de 15 mL, guardar una porcin para la
parte B. Coloque una de estas partes en un embudo de separacin de
125 mL y aada 15 mL de cloroformo. Tape bien el embudo y agite
suavemente aliviando la presin, como lo indic el profesor. Coloque
el embudo sobre el aro permitiendo que la mezcla se separe en dos
capas bien definidas. Destape el embudo y abra la llave para
retirar la fase inferior en un pequeo Erlenmeyer. En otro
Erlenmeyer saque la fase superior. Distinga cul es la fase orgnica
y cul la fase acuosa. Rotule la fase orgnica como ESC (extraccin
sencilla cloroformo) y a la fase acuosa ESA (extraccin sencilla
agua). Conserve estos dos contenidos para comparacin posterior.
Parte B. Extraccin mltiple.
La segunda fraccin de la solucin de Cristal violeta se extracta
con tres porciones independientes de cloroformo de 5 mL cada una.
Combine los extractos de cloroformo en un Erlenmeyer pequeo
rotulado EMC (extraccin mltiple cloroformo). La fase acuosa pngala
en otro Erlenmeyer rotulado EMA (extraccin mltiple agua). Compare
la intensidad del color en las dos fases de cloroformo y en las dos
fases acuosas.
Parte C. Extraccin con una solucin de hidrxido de sodio.
Disolver 0.7 gramos de cido saliclico y 0.7 gramos de
1,4-dicloro benceno en 35 mL de ter etlico y coloque la solucin en
un embudo de separacin. Extracte la solucin con una sola porcin de
15 mL de hidrxido de sodio al 10 %. saque la capa acuosa inferior
en un erlenmeyer y gurdela. La fase etrea colquela en otro
erlenmeyer previamente pesado y luego evapore en una estufa el ter.
Deje enfriar el recipiente y pselo. Calcule la cantidad del slido
que se ha recuperado y luego identifquelo tomando el punto de
fusin. Punto de fusin cido saliclico=158 C, 1,4-diclorobenceno=53
C.
PREGUNTAS.
1. Qu diferencia hay entre coeficiente de reparto y coeficiente
de distribucin?
2. Explique por qu la extraccin mltiple es ms eficiente que la
extraccin sencilla.
3. Explique en qu consiste la extraccin cido base.
4. Explique el efecto de la miscibilidad parcial de dos
disolventes sobre la eficacia de la extraccin.
5. Por qu se debe destapar siempre un embudo de separacin cuando
se est sacando, a travs de la llave, el lquido que contiene?
6. Qu ventajas presenta para una extraccin el empleo de un
disolvente ms pesado que el agua o de un disolvente ms ligero que
el agua?
7. Un agua est contaminada con cantidades muy pequeas de aceite.
Cmo podra determinar el porcentaje en peso de aceite en esa
agua?
8. Podra utilizar la misma tcnica propuesta en el problema
anterior para dosificar gasolina en el agua? Explique.
9. Un compuesto X tiene un coeficiente de distribucin de 10
entre benceno y agua. Si una solucin contiene 12 gramos de X en 100
mL de agua: a) Cuntos gramos de X se extraen con 100 mL de benceno?
b) Cuntos gramos de X se extraen con 100 mL de benceno pero en dos
extracciones de 50 mL? c) Cuntos gramos de X se extraen con 100 mL
de benceno per en 4 extracciones de 25 mL?
10. Al extraer una solucin que contiene 4 gramos de cido butrico
en 100 mL de agua con 50 mL de benceno a 15C, pasan a la fase
bencnica 2,4 gramos de cido. Cul es el coeficiente de distribucin
del cido butrico en benceno - agua a 15C?
11. En la preparacin de anilina por reduccin de nitrobenceno
siempre se obtiene en el producto final un poco de nitrobenceno que
no reaccion contaminando la anilina. Cmo hara para purificar la
anilina por extraccin?
12. Dar las reacciones qumicas que sufre el cido benzico durante
el proceso de extraccin y recuperacin explicando el objetivo y
propsito de cada una de ellas.
PRCTICA 5
DESTILACIN SENCILLA
INTRODUCCIN
La destilacin es el mtodo ms frecuente e importante para la
purificacin de lquidos estables en su punto de ebullicin. La tcnica
puede adaptarse tambin para materiales inestables en la cercanas de
sus puntos de ebullicin y esta modificacin (destilacin al vaco) se
trabajar ms adelante. Se utiliza siempre para separar un lquido de
sus impurezas no voltiles. Para estos fines se utiliza el aparato
de destilacin representado en la figura.
Cuando se calienta una sustancia lquida y se dejan condensar sus
vapores en un recipiente distinto del que se emplea para el
calentamiento, se est llevando a cabo una destilacin (debe
distinguirse del proceso de sublimacin). Cuando se destila una
sustancia pura, se efecta una destilacin simple. Lo que realmente
ocurre en este proceso es que se calienta el lquido en un
recipiente (baln o matraz de destilacin) hasta que se vaporiza; el
vapor pasa a un refrigerante donde se convierte de nuevo en lquido
y se recoge luego en un recipiente colector.
Con frecuencia se considera la destilacin simple como aqulla que
no requiere una columna de fraccionamiento o aquella en la que se
separa un material esencialmente puro, ya sea de un componente no
voltil o de otro muy minoritario. Ninguna de estas definiciones es
exactamente cierta. Si el proceso de destilacin implica la
separacin de una sustancia de otra, independientemente de la
diferencia entre sus puntos de ebullicin o de sus presiones de
vapor, corresponde a una destilacin fraccionada. Tanto para una
destilacin fraccionada como para una destilacin simple puede
emplearse un aparato de destilacin simple, es decir, un aparato sin
columna de fraccionamiento. Independientemente del aparato, una
destilacin simple slo puede llevarse a cabo cuando se destila una
sustancia pura.
OBJETIVOS
Capacitar al estudiante en el manejo de la tcnica de destilacin
simple.
Establecer los principios tericos en los cuales se basan estas
tcnicas con el fin de que el estudiante pueda aplicar las variables
especficas en la resolucin de problemas.
Separar el componente principal de una bebida alcohlica o de
otro tipo de sustancia que el instructor disponga.
MATERIALES
IMPLEMENTOS Y EQUIPOS
1 Termmetro (0-300 C)
1 Baln de fondo redondo con
desprendimiento lateral (125 mL)
1 Condensador
1 Alargadera
- Tapones de corcho y caucho.
1 Mechero
Piedritas de ebullicin.
1 Agitador de vidrio
1 Erlenmeyer de 125 mL.
1 Gradilla
REACTIVOS: Bebida alcohlica o otra sustancia indicada por el
profesor.
Figura 1. Montaje de equipo de destilacin sencilla
PROCEDIMIENTOS
Arme el equipo como se muestra en la figura 1, teniendo en
cuenta que la direccin del flujo de agua en el condensador debe ser
de abajo hacia arriba. Explique brevemente la razn por la cual se
debe tener la precaucin anterior. Coloque de 50 a 100 mL de muestra
alcohlica a destilar y 2 o 30 piedras de ebullicin en un baln de
destilacin. Antes de iniciar el calentamiento verifique con el
instructor el sistema montado por usted. Ajuste el calor de tal
manera que el destilado caiga a una gota por segundo. Reciba el
destilado en la probeta y registre la temperatura a la cual se
destila la primera gota y anote el tiempo que se necesito para que
esto ocurriera. Mida los tiempos necesarios para recoger volmenes
de destilado como usted desee (ejemplo 5, 10, 15, 20, etc). Cuando
termine desmonte el equipo. Con los datos obtenidos haga un grfico
de volumen de destilado contra tiempo de destilacin
PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES
Durante la destilacin, el extremo superior del bulbo termomtrico
debe quedar justamente a la altura de la horizontal que pasa por la
parte inferior del tubo de desprendimiento lateral (ver figura 1),
de tal forma que el bulbo sea baado por el vapor que asciende.
La destilacin debe hacerse siempre con lentitud, pero sin
interrupciones, mantenindose continuamente una gota de condensado
en el bulbo del termmetro.
Cuando se destila agua pueden emplearse tapones de caucho; pero
cuando se destilan muchos lquidos orgnicos que atacan o hinchan la
goma es preferible el uso de tapones de corcho debidamente
ajustados o implementos con boca esmeriladas.
No permita que se forme espuma o que haya salpicaduras que
lleguen hasta la boca del baln.
Si el lquido en ebullicin se llegase a pasar al condensador,
deber suspenderse el calentamiento, lavar todos los implementos y
volver a empezar el procedimiento.
PREGUNTAS
1. Consulte los fundamentos fisicoqumicos de la destilacin
simple.
2. Consulte los siguientes conceptos y relacinelos con el
experimento soluciones, fraccin, mezcla homognea. Cambio fsico,
cambio qumico, lquido homogneo.
3. Por qu no se evapora de repente todo el lquido del matraz de
destilacin cuando se alcanza el punto de ebullicin?
4. Por qu no se debe llenar un baln de destilacin mucho ms de la
mitad de su capacidad?
5. Cual es la desventaja de utilizar un matraz de destilacin
cuya capacidad es cuatro, cinco o ms veces el volumen del lquido
que se va a destilar?
6. Un lquido orgnico comienza a descomponerse a 80 C. Su tensin
de vapor es entonces de 36 mm. Cmo podra estilar este lquido?
7. Si el bulbo termomtrico no se mantiene hmedo con condensado
durante la destilacin, la lectura del punto de ebullicin ser ms
alta o ms baja? Dese una explicacin.
8. Ctense dos razones que justifiquen el que el agua fra en un
refrigerante se haga circular en sentido ascendente desde la
tubuladura inferior a la superior y no en sentido contrario.
PRCTICA 6
DESTILACIN FRACCIONADA
INTRODUCCIN
El ms comn de los procedimientos de destilacin es la destilacin
fraccionada. En el caso ms favorable para la destilacin, el
contaminante hierve a una temperatura muy distinta del punto de
ebullicin del componente principal. Se debe grabar en la mente que
incluso la sustancia de punto de ebullicin ms elevado contribuir a
la fase vapor en proporcin a su propia presin de vapor y a la
fraccin molar de componente presente. La nica forma de que la fase
vapor que cubre el lquido sea un componente puro es cuando el
lquido sea una muestra pura.
En general, si los puntos de ebullicin de dos lquidos difieren
en menos de unos 70C, resultar insuficiente un aparato de
destilacin simple para separarlos. Por lo general, el empleo de una
columna de destilacin facilitar la destilacin. No obstante, si los
puntos de ebullicin de los dos componentes difieren en menos de
unos 10C, slo se podrn separar mediante el empleo de un equipo
especial.
Una columna de destilacin permite alargar el camino entre el
matraz de destilacin y el refrigerante que conduce al colector. A
travs de la prolongacin que ofrece la columna ocurre el proceso de
vaporizacin y condensacin (equivalente a varias pequeas
destilaciones). Cada ciclo de vaporizacin-condensacin es
equivalente a una destilacin simple. Cuantos ms de estos ciclos se
suceden, ms se enriquecer el vapor en el componente ms voltil,
mientras el condensado lo har en el menos voltil, lo que conduce a
una separacin ms eficaz.
OBJETIVOS
Determinar el porcentaje de un componente lquido en una muestra
comercial.
Establecer comparaciones entre la destilacin sencilla y la
destilacin fraccionada.
MATERIALES
EQUIPOS E IMPLEMENTOS
1 Equipo de calentamiento.
2 Pinzas
2 Nueces dobles
1 Baln de fondo redondo de 250 mL
1 Termmetro de -10C a 150C
3 Tapones de caucho o corchos
1 Probeta graduada de 25 mL
1 Probeta graduada de 5 o 10 mL
1 Pipeta volumtrica de 2 mL
1 Columna de fraccionamiento
2 Soportes metlicos
4 Tubos de ensayo grandes
1 Gradilla
2 Mangueras
REACTIVOS Y SUSTANCIAS
Ron blanco, 150 mL.
PROCEDIMIENTOS
Primera destilacin:
1. Monte el aparato correspondiente a la destilacin fraccionada
(ver figura 1).
2. Coloque 100 mL de la mezcla (bebida alcohlica) en el baln de
destilacin. Aada 2 o 3 trocitos de reguladores de ebullicin.
3. Ajuste el flujo de agua que entra al condensador de tal
manera que haya una corriente lenta hasta la parte superior del
mismo.
4. Caliente la mezcla cuidadosamente con una llama pequea de
mechero para que el lquido destile lentamente.
5. Recoja de 30 a 40 mL de destilado en una probeta graduada,
previamente pesada. Psela de nuevo con el destilado.
Figura 1. Aparato de destilacin fraccionada
Pruebas al primer destilado.
a) Coloque 1 mL de destilado sobre el vidrio de reloj y acerque
un fsforo o la llama del mechero varias veces. Observe
cuidadosamente y anote sus observaciones. Mida el tiempo de la
llama producida, si la hay.
b) Determine la densidad del destilado.
c) Haga la prueba de oxidacin con cromo para alcoholes y compare
con etanol puro. Anote sus observaciones. Consulte el mtodo.
d) Mida el pH de la solucin y compare con etanol puro y con
agua.
Segunda destilacin (Redestilacin)
1. Coloque el destilado (alrededor de 30 o 40 mL) en un
erlenmeyer pequeo. Aada aproximadamente 1 gramo de xido de calcio
para absorber algo de agua. Someta el destila-do a una
redestilacin.
2. Recoja un volumen exacto (2 mL) del redestilado en una
probeta previamente pesada. Psela de nuevo con el destilado.
3. Realice las pruebas anteriores al redestilado (llama,
densidad, etc.).
DATOS EXPERIMENTALES
En la tabla siguiente, reporte comparativamente sus datos
experimentales.
Pruebas
FraccinVolumen obtenido (mL)Peso de la fraccin
(g)Densidad
(g/mL)Porcentaje de alcoholOxidacin con cromopH
Destilado
Redestilado
PREGUNTAS
1. Consulte las bases fisicoqumicas de la destilacin fraccionada
(puntos de ebullicin de las soluciones, ley de Raoult, diagramas
temperatura-composicin, asetropos, punto de ebullicin mnimo y
mximo, empaquetamiento de columnas, tipos de columnas y de
empacamiento, plato terico, eficiencia de una columna, etc.).
2. Haga una comparacin de las dos destilaciones (simple y
fraccionada) segn sus datos experimentales.
3. Por qu la columna de destilacin empacada con algn material
adecuado como vidrio o viruta de acero es ms eficiente que la
columna sin empacar?
4. Explique por qu la columna en un aparato de destilacin
fraccionada debe estar en una posicin vertical.
5. Un lquido orgnico se descompone al tratar de destilarlo a
presin atmosfrica. Cmo hara para destilar este lquido sin que se
descomponga?
6. Cmo se separa una mezcla aseotrpica?
7. Por qu refluye condensado continuamente al baln de destilacin
desde una columna de fraccionamiento que no est provista de
refrigerante de reflujo? Ejerce esto alguna influencia en la
destilacin? Explquese.
8. Si la destilacin a travs de una columna de relleno se hace
muy rpida, entonces se inunda la columna (el lquido condensado
asciende y se mantiene en la columna) Qu influencia puede tener
este fenmeno sobre la eficacia del fraccionamiento?
9. Explquese por qu el trabajo con una relacin de reflujo
elevada mejora la eficacia de una destilacin a travs de una
columna.
PRCTICA 7
CROMATOGRAFA EN CAPA DELGADA
INTRODUCCIN
La cromatografa de capa delgada (CCD) es uno de los mtodos ms
ampliamente utilizados para separar, identificar y, en algunos
casos hacer el seguimiento de una reaccin qumica. En principio del
CCD es sencilla. se produce una capa uniforme de absorbente slido
adecuado (fase estacionaria) sostenida sobre una placa de aluminio
o vidrio. Se coloca con un capilar en el origen de la placa una
mancha de solucin de compuesto orgnico o mezcla en estudio, se deja
que un solvente adecuado (eluyente o fase mvil) ascienda por la
capa del absorbente por capilaridad. El compuesto o compuestos
separados se localizan en la placa directamente en el caso de
compuestos coloreados, con la ayuda de un indicador, o con luz
ultravioleta cuando la fase estacionaria tiene el indicador
ultravioleta (qumicamente inerte) el cual produce fluorescencia al
irradiarse con luz UV de onda corta (254 nm) u onda larga (366 nm)
dependiendo el tipo de indicador utilizado.
Los compuestos ascienden por la capa de absorbente a diferentes
velocidades con relacin al eluyente, realizndose de esta forma la
separacin de los compuestos de la mezcla. A veces es posible
identificar los componentes midiendo la velocidad relativa de cada
uno con relacin a aquella del frente del solvente. Esta movilidad
relativa se conoce como el valor del Rf del compuesto y se define
por:
El valor de Rf es una constante de cada compuesto bajo un
conjunto de condiciones definidas (eluyente, fase estacionaria,
temperatura, espesor del absorbente y humedad). Los valores de Rf
se encuentran en el rango de 0 a 0.999%. La distancia se mide al
centro de la mancha.
La cromatografa de columna (CC) es otro de los mtodos ms
efectivos utilizados para la separacin de compuestos, especialmente
cuando otros mtodos de separacin ms comunes han resultado poco
efectivos. En esta tcnica cromatogrfica las mezclas se resuelven
pasando una fase lquida mvil (eluyente) a travs de la fase
estacionaria slida empacada en una columna de vidrio. En la CC
clsica el sistema ms empleado es el de adsorcin; como las fuerzas
de atraccin son diferentes para los distintos compuestos, estos
fluyen de arriba hacia abajo con velocidades diferentes, los menos
atrados fluyen primero.
OBJETIVOS
Aplicar la CCD y la CC como tcnicas de separacin de una mezcla
de componentes.
Comparar la eficiencia y aplicacin de la CCD y CC como ejemplos
de los mtodos cromatogrficos.
MATERIALES
EQUIPOS E IMPLEMENTOS
REACTIVOS Y SUSTANCIAS
1 Gotero
fenacetina pura
1 Lpiz o pedazo de manguera
cafena pura
2 Vidrios de reloj
cido acetil saliclico
2 placas par CCD
Almina
2 Beakers de 20 mL
Etanol
1 Gradilla
Indicador de fluoresencia HF2544 tubos de ensayo pequeos
solucin sulfocrmica
Iodo
Disolver 2.5 g de K2Cr2O7 En 50 mL de cido sulfrico al 40 %
Figura 1. Diferentes tipos de cromatografa: a) de capa delgada o
fina; b) de columna; c) esquema de cromatografa lquida.
PROCEDIMIENTOS
Se prepara una placa de vidrio de 10 por 20 cm con Slica gel
HF254. Se pesan las mismas cantidades, se dejan al aire 2 horas y
se activan a 120C durante 60 minutos. La placa se debe marcar. Se
toman dos tabletas o un equivalente de 1.0 g del medicamento por
examinar y se pulverizan en un mortero. El polvo se transfiere a un
tubo de ensayo y se adicionan 5 mL de metanol. Se agita fuertemente
y se deja reposar hasta que el excipiente se sedimente. Se preparan
soluciones patrn de cafena, fenacetina, y cido acetil saliclico en
metanol a una concentracin de 10 mg/mL. Se aplican sobre la placa
(ya sea en forma de punto concentrado o en forma de lnea ) las
soluciones patrn en una placa en las columnas 2, 3, 4 y solucin
problema en las columnas 1 y 5 de la misma placa. Se dejan secar
las manchas. Se sumerge en una cubeta con el eluente y se deja
desarrollar hasta la lnea lmite de recorrido (10 cm), se saca la
placa y se deja secar al aire.
Se ilumina la placa con luz ultravioleta (Precaucin: no se debe
observar la luz ultravioleta directamente, puede daar los ojos), se
marcan las manchas y se determina el Rf de cada una por comparacin.
Se deben identificar los componentes del problema. Despus se revela
con vapores de yodo ( hay que colocar la placa en una cmara que
contenga algunos cristales de yodo en el fondo. A continuacin, se
saca la placa y se pulveriza sobre ella la solucin sulfocrmica. Se
calienta hasta que se observen las manchas. Comparar los Rf
obtenidos con los tericos:
Rf cafena
0.16
Rf fenacetina
0.45
Rf cido acetil saliclico 0.76
PREGUNTAS
1. Cules son algunos criterios que deben tenerse en cuenta en la
eleccin de absorbente en una separacin cromatogrfica
determinada?
2. En qu consiste la cromatografa de CCD preparativa?
3. Usted tiene un compuesto impuro y quisiera saber cuntas
sustancias estn contaminando su compuesto. Explique cmo lo hara
utilizando cromatografa de capa delgada o de papel.
4. Entregue un dibujo que presente los resultados obtenidos, los
Rf experimentales, los compuestos encontrados en el medicamento y
un breve comentario sobre los reveladores utilizados.
5. Investigue el nombre que reciben los reveladores de yodo y
cido sulfocrmico. Porque?
PRCTICA 8
REACCIONES DE HIDROCARBUROS ALIFTICOS
INTRODUCCIN
Los hidrocarburos son aquellos compuestos orgnicos que en su
estructura solo contienen carbono e hidrgeno. De acuerdo a las
caractersticas estructurales los hidrocarburos se pueden clasificar
en alifticos y aromticos (Estos ltimos se estudiaran en una prctica
posterior). Los hidrocarburos alifticos de acuerdo a la naturaleza
de sus enlaces se dividen en saturados e insaturados. Los
hidrocarburos saturados solo poseen enlaces fuertes sigma (()y se
denominan alcanos, mientras que los hidrocarburos insaturados
poseen enlaces sigma y pi (() y se denominan alquenos si tienen un
enlace ( y alquinos dos enlaces (. Los hidrocarburos insaturados
por presentar enlaces dobles y triples pueden presentar reacciones
de adicin ya sea por radicales libres o por grupos o tomos polares.
Los compuestos saturados presentan reacciones generales de
sustitucin por radicales libres.
Algunas de las reacciones que se utilizarn para la
caracterizacin e identificacin de los hidrocarburos saturados e
insaturados son:
En la caracterizacin de un compuesto aliftico es importante
observar los cambios de coloracin de los reactivos iniciales y de
los respectivos productos para definir si se ha dado un cambio
qumico. Es importante tener presente estos cambios cuando se
realizan pruebas de caracterizacin. En general una sola prueba de
caracterizacin nunca puede garantizar que un compuesto desconocido
sea una sola clase de compuesto. Una prueba puede limitar el nmero
de posibilidades de tal forma que con otras pruebas adicionales se
pueda caracterizar un tipo de compuesto.
Otras pruebas de mucho valor en la caracterizacin de compuestos
orgnicos son las pruebas de solubilidad. De las pruebas de
solubilidad se puede deducir informacin til con respecto ala
estructura de un compuesto. Por ejemplo si un compuesto es soluble
en agua no puede ser un hidrocarburo ya que todos ellos tienen
carcter no polar y son insolubles en solventes polares. Si un
hidrocarburo es insoluble en agua pero soluble en cido sulfrico
concentrado puede tratarse de un alqueno. Estos son solubles en
cido sulfrico concentrado ya que por adicin electroflica de H2SO4
se forma un sulfato de alquilo el cual puede asociarse con el
exceso de cido sulfrico disolvindose en el.
OBJETIVOS.
Estudiar y distinguir algunas reacciones caractersticas de
hidrocarburos alifticos.
Observar los cambios fsicos y qumicos como cambios de color,
apariencia, evolucin de calor y solubilidad en hidrocarburos
alifticos.
MATERIALES
EQUIPOS E IMPLEMENTOSREACTIVOS
10 tubos de ensayo para pruebas cualitativascido sulfrico
concentrado (solvente)
5 goterosTetracloruro de carbono (solvente)
Lmpara de luz ultravioleta o bombilla elctricaSolucin de bromo
al 5 % en CCl4
Solucin al 2 % de KmnO4
Ciclo hexano
Ciclo hexeno
1-propanol
Agua (solvente)
PARTE EXPERIMENTAL.
1. Prueba de solubilidad:
En tres tubos de ensayo limpios y secos coloque un mililitro de
agua, y agregue 2-3 gotas de ciclohexano al primero, igual cantidad
de ciclohexeno al segundo e igual cantidad de alcohol al tercero.
Agite y observe si hay solubilidad. Repetir este procedimiento con
tetracloruro de carbono. Para el cido sulfrico remtase al numeral 4
de la parte experimental. Nota si un compuesto es soluble en agua
no debe de ensayarse la solubilidad en el cido sulfrico. Anotar los
datos y observaciones en la tabla de datos..
2. Prueba con bromo:
A cada uno de tres tubos de ensayo agregue 5 gotas de
hidrocarburo y del alcohol. A cada una de estas sustancias agregue
2 gotas de solucin de Br2 /CCl4, agite bien y observe. En los tubos
donde no haya decoloracin. Proceda a colocar el tubo cerca de una
bombilla elctrica o una lmpara de luz ultravioleta. Compare y anote
los cambios que puedan haber ocurrido.
3. Prueba con KMnO4 (prueba de Baeyer):
A cada uno de tres tubos de ensayo coloque 5 gotas del
hidrocarburo y del alcohol. Agregar a cada tubo 2 gotas de solucin
de KMnO4 diluido en agua, agitar y observar los resultados.
4.Prueba del H2SO4:
A cada uno de tres tubos de ensayo coloque 5 gotas del
hidrocarburo y del alcohol. Cuidadosamente y con agitacin suave
agregar 5 gotas de H2SO4 concentrado. Observe si se desprende calor
y si el compuesto reacciona.
Tabla 1. Hoja de datos para las distintas pruebas.
REACTIVOAGUAH2SO4CCl4Br2/CCl4KMnO4/diluido
Hidrocarburo saturado
Hidrocarburo insaturado
Compuesto No hidrocarburo
Otro compuesto
PREGUNTAS:
1.Escriba todas las reacciones para los hidrocarburos utilizados
en la prctica con el bromo, permanganato de potasio y cido
sulfrico
2.De la estructura y nombre del producto principal que se espera
de la adicin del bromo en tetracloruro al 2-buteno
3.En base a los resultados en las pruebas de solubilidad y
clasificacin explique como se puede diferenciar sin lugar a dudas
entre el 1-propanol, ciclohexano y ciclohexeno. Consulte otras
pruebas que permitan diferenciarlos.
PRCTICA 9
OBTENCIN DE ACETILENO Y PROPIEDADES DE
ALQUINOS
INTRODUCCIN
Los compuestos que contienen triples enlaces carbono-carbono se
denominan alquinos. Estos responden a la formula general CnH2n-2
cuando slo tienen un triple enlace. Estos compuestos tambin se
llaman acetilenos siguiendo el nombre del primer miembro de la
serie, HC(CH (Etino en la nomenclatura IUPAC). Al igual que el
doble enlace, el triple enlace puede dar lugar a reacciones de
adicin. El enlace -C(C- puede adicionar dos moles de un reactivo;
eligiendo convenientemente las condiciones de reaccin suele ser
posible que la adicin se detenga en la fase de doble enlace.
Una propiedad muy interesante de los alquinos terminales es su
capacidad para ceder en forma de protn el tomo de hidrgeno unido al
tomo de carbono del triple enlace. Los acetilenos mono sustitudos
son por ello cidos dbiles. En lo que se refiere a su carcter cido,
el acetileno est situado entre el amonaco y el agua.
Los acetilenos con tomos de H cidos reaccionan con el sodio
metlico, con los reactivos de Grignard y con soluciones de sales de
algunos metales pesados.
La sntesis de alquinos puede implicar uno de dos procesos: la
generacin de un triple enlace entre dos tomos de carbono por
reacciones de eliminacin, o bien el aumento del tamao de una
molculas que ya lo contiene.
El acetileno (etino) es sin duda el alquino ms importante. Es un
gas incoloro, que en estado puro no tiene olor desagradable
(temperatura de sublimacin 83,6C; el mal olor caracterstico del
acetileno ordinario se debe a la presencia de fosfamina) y que, por
calentamiento, se descompone en sus elementos, con gran
desprendimiento de calor:
C2H2 ( 2 C + H2 (H= -226,9 kJ.
Su combustin libera gran cantidad de energa:
2 C2H2 + 5 O2 ( 4 CO2 + H2O (H= -2612 kJ.
El acetileno se prepara en una forma muy econmica y fcil en la
industria y tambin en el laboratorio a partir de la hidrlisis del
carburo de calcio:
CaC2 + 2 H2O ( H-C(C-H + Ca(OH)2
OBJETIVOS
Preparar acetileno a partir del carburo de calcio y agua.
Emplear el acetileno obtenido para realizar ensayos qumicos de
ste, como representante de la funcin alquino.
MATERIALES
EQUIPOS E IMPLEMENTOSREACTIVOS
1-Embudo de adicinCarburo de calcio
1 baln con desprendimientoAgua destilada
1 soporteSolucin basificada de KMnO4
2 pinzas metlicas con sus nuecesSolucin amoniacal de hidrxido de
cobre
1 manguera cido clorhdrico diluido
5 tubos de ensayo con tapaSolucin de bromo al 1 % en CCl4
1 gradilla
PRECAUCIONES
Adicione el agua de bromo en la campana de extraccin.
Tenga cuidado con el manejo de las bases y los cidos.
RIESGOS
La prueba de combustin debe hacerse con extrema cautela si se
hace directamente en el extremo de la manguera. Mientras se realiza
la recoleccin del gas no debe de haber llamas ni cigarrillos
prendidos cerca.
Los acetiluros metlicos (cobre y plata en este caso) son
explosivos, explotan por golpe o calentamiento. Para evitar
accidentes es necesario despus de cada experimento destruir estas
sustancias con HCl diluido.
PROCEDIMIENTOS
1. Se arma el montaje de la figura 1. En el baln se coloca una
pequea cantidad de carburo de calcio 5 gramos y se tapa con un tap
que lleva un embudo de adicin, lleno con agua. Al tubo lateral del
matraz se conecta una manguera la cual a su vez va a un vaso de 400
mL con agua y equipado con un tubo de ensayo invertido y lleno de
agua dispuesto para la recoleccin del gas por desplazamiento del
agua.
2. Deje caer agua gota a gota al carburo de calcio y empiece la
recoleccin del acetileno en el tubo invertido. Despus de haber
llenado el primer tubo con acetileno cierre la llave del embudo y
tape el tubo rpidamente. En forma rpida prepare otro tubo de ensayo
par recolectar mas acetileno. Recolecte de esta forma cinco tubos
llenos con acetileno para realizar las siguientes pruebas.
3. Inflamabilidad:
Tome uno de los tubos de ensayo lleno con acetileno destpelo e
inmediatamente acerque un fsforo prendido a la boca del tubo.
Agregue agua lentamente al tubo para mantener el acetileno
combustiendo en la boca por desplazamiento del gas hacia arriba.
Observe el color carcter de la llama. Nota, realice cada una de las
pruebas en la campana o al aire libre fuera del laboratorio ya que
el acetileno es venenoso y explosivo con el aire en presencia de
llamas o chispas.
4. Reaccin con bromo:
Tome otro frasco con acetileno, destpelo y agregue rpidamente
unos 2 mL de solucin al 1% de bromo en CCl4. Tpelo de nuevo y agite
el frasco. Observe los posibles cambios.
5.Reaccin con KMnO4:
En otro de los tubos llenos de acetileno agregue rpidamente un
mililitro de solucin al 1 % de KMnO4. tape el frasco y agite.
Observe posibles cambios.
6.Reaccin con cloruro cuproso amoniacal:
Tome el cuarto tubo con acetileno y agregue rpidamente unos dos
mililitros de solucin de cloruro cuproso amoniacal. Tape el frasco,
agite y observe.
PREGUNTAS
1. Escriba las ecuaciones para cada una de las reacciones
efectuadas en esta prctica.
2. Cmo se obtiene etileno en el laboratorio? Si el etileno se
sometiera a los experimentos realizados en esta prctica. cul sera
su comportamiento? Explique con ecuaciones.
3. La sntesis industrial moderna del acetileno se realiza por
craqueo trmico del metano. explique este proceso.
4. Los resultados estereoqumicos sugieren que la halogenacin de
los alquinos tiene lugar a travs de un in halonio similar al in
halonio intermedio en la halogenacin de alquenos. este mecanismo
explica la observacin que los triples enlaces sean mucho menos
reactivos frente al cloro y al bromo que los dobles. Dibuje los
intermediarios y explique este comportamiento.
5. Con base en la pregunta anterior completa la siguiente
ecuacin (-20C, en CCl4):
HC(CCH2CH=CH2 + Br2 (6. Proponga un mecanismo para la adicin de
agua al propino catalizando con cido sulfrico y sulfato
mercrico.
7. Indquese mediante ecuaciones ajustadas, cmo el acetileno y el
etileno se comportan de distinta forma que el metano frente a: a)
el cido sulfrico concentrado; b) el bromo y c) el permanganato
acuoso. Qu caracterstica estructural es responsable en el etileno y
acetileno de su reactividad?
8. Descrbase mediante ecuaciones ajustadas el distinto
comportamiento del acetileno respecto del metano y etileno frente
a: a) sodio metlico; b) cloruro cuproso amoniacal, y c) nitrato de
plata amoniacal. Qu caracterstica estructural del acetileno es
responsable de su reactividad frente a estos reactivos?
9. Cul es ms cido, el acetileno o el benceno? Cul es ms bsico,
el etano o el etileno? El etano o el acetileno? Ctense algunos
hechos experimentales que confirmen las respuestas.
PRCTICA 10
REACCIONES DE HIDROCARBUROS AROMTICOS
Y NITRACIN DE ACETANILIDA
INTRODUCCIN
Los compuestos aromticos son aquellos derivados del benceno a
que adems de poseer enlaces ( no presentan fcilmente reacciones de
adicin ya que sus tres enlaces dobles se encuentran en resonancia,
confirindole al sistema mucha estabilidad. Los compuestos aromticos
reaccionan mediante mecanismos de sustitucin electroflica.
La sustitucin electroflica sobre el ncleo aromtico da origen a
varios tipos de compuestos dependiendo del tipo de electrlfilo y
que son de importancia en la sntesis de derivados aromticos.
Cuando se ha llevado acabo una primera sustitucin en el anillo
aromtico, este sustituyente acta como orientador de una nueva
sustitucin sobre el anillo aromtico. Existen tres posibles ismeros
para un anillo bencnico di sustituido:
Dentro de ciertos lmites es posible obtener el ismero deseado
con buen rendimiento. Cuando el anillo aromtico se encuentra
sustituido, la velocidad de reaccin y el producto correspondiente a
la segunda sustitucin electroflica va a depender de la naturaleza
estructural del primer sustituyente.
Los grupos que presentan un efecto global de electrn dadores
activan el anillo y lo hacen mas reactivo con respecto a la
sustitucin electroflica, y orientan a posiciones orto y para. Los
grupos desactivadores orientan a posiciones meta a excepcin de los
halgenos.
Ejemplo de algunos grupos activadores y desactivadores:
Grupos activadores
Grupos desactivadores
R-
-NO2
-OH
-COOH
-NH2
C=O
-OCH3
-CN
-NHCOCH3
-SO3H
OBJETIVOS
Estudiar y distinguir algunas reacciones caractersticas de
hidrocarburos aromticos.
Comparar la velocidad de reaccin hacia una sustitucin
electroflica de compuestos aromticos con base en el grupo
sustituyente.
Ilustrar los efectos orientadores en la sustitucin electroflica
en carbono aromtico mediante una reaccin de nitracin.
MATERIALES
EQUIPOS E IMPLEMENTOSREACTIVOS
1 erlenmeyer de 125 mLAcetanilida
3 tubos de ensayo pequeos iguales.cido actico glacial
Lana de hierro (esponjilla de hierro)cido sulfrico
concentrado
1 termmetrocido ntrico concentrado
1 embudo de separacin pequeoBr2 / CCl4 al 20 % por volumen
1embudo de filtracin al vacioBenceno
Papel filtro para embudo Buchnercido benzoico
Beaker pequeoTolueno
CCl4 o CH2Cl2
Agua hilo picado
PROCEDIMIENTOS
1.Seleccione tres tubos de ensayo pequeos secos y de igual
dimetro. Adicione en el primero 0.1 gramos de cido benzoico y 10
gotas de CCL4, agitar hasta alcanzar mxima solubilidad; en el
segundo 10 gotas de benceno y en el tercero 10 gotas de tolueno.
Luego al mismo tiempo adicionar en cada tubo 4 gotas de solucin de
Br2/CCl4 al 20 %v/v y una pequea porcin de lana de hierro al tubo
que al cabo de un minuto no presente decoloracin. Agite los tubos
ocasionalmente mientras transcurre la reaccin. Comparar la
velocidad de reaccin teniendo en cuenta la decoloracin dela solucin
de bromo. Si al cabo de 5-10 minutos no se observa una clara
decoloracin en alguno de los tubos, sumerja los tubos en un bao de
agua tibia que no exceda los 50 C.
2.Nitracin de un compuesto aromtico:
Disolver con calentamiento suave en un erlenmeyer de 125 mL 4.5
gramos de acetanilida en 5 mL de cido actico glacial. Enfre
ligeramente hasta que reaparezcan cristales. En seguida aada
lentamente y con agitacin 6.5 mL de cido sulfrico concentrado bien
frio (bao de hielo).
Preparar la mezcla nitrante aadiendo 2.5 mL de cido ntrico
concentrado a 3.5 mL de cido sulfrico concentrado fro. Lleve la
mezcla a temperatura ambiente y transfirala a un embudo de
separacin pequeo.
Enfre la acetanilida a 5C. Retrela del bao de hielo y aada gota
a gota la mezcla nitrante, agitar y homogenizar la mezcla. Mantener
la temperatura por debajo de 20C. Luego deje en reposo a
temperatura ambiente durante 40 minutos para completar la
reaccin.
Vierta la solucin lentamente y con agitacin en una mezcla de 70
mL de agua y 13-18 gramos de hielo picado. Recoger el producto por
filtracin al vaco. Transferir el slido a un vaso de precipitados y
mezclar bien con 50 mL de agua, filtrar de nuevo y lave con mas
agua para eliminar el exceso de cido, secar tanto como sea
posible.
PREGUNTAS
1Escriba las reacciones para los respectivos compuestos
aromticos con Br2 /CCl4
2Compare la velocidad de reaccin hacia una sustitucin
electroflica del nitrobenceno y del fenol con relacin al
benceno.
3Escriba en detalle el mecanismo de sustitucin electroflica para
obtener nitroacetanilida
4Explique por medio de estructuras el efecto activante y
orientador orto /para del grupo NHCOCH3
5Los fenoles son generalmente mucho menos cidos (pKa 8-10) que
los cidos carboxlicos (pKa 5), pero el cido pcrico (2,4,6-trinitro
fenol) ) (pKa 0.25) es tan cido como el cido trifluoractico.
Explique esta caracterstica.
EMBED PBrush
_970843887.unknown
_970843988.unknown
