MANUAL_DE_QUIMICA_ORGANICA_1_editado.doc

7/22/2019 MANUAL_DE_QUIMICA_ORGANICA_1_editado.doc

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UNIVERSIDAD DEL ATLNTICOFACULTAD DE CIENCIAS BSICAS

DEPARTAMENTO DE QUMICA

QUMICA ORGNICA EXPERIMENTAL 1MANUAL DE LABORATORIO.

BARRANQUILLA

2000

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NORMAS GENERALES PARA EL DESARROLLO DELAS PRACTICAS DE LABORATORIO

Para lograr un excelente desarrollo de las prcticas en el laboratorio, deben de tenerse encuenta la siguientes normas, y otras que el profesor le seale oportunamente :

1. Llegue a tiempo al laboratorio. Las prcticas estn normalmente programadas para ocupartodo el tiempo asignado.

2. Leer cuidadosamente las guas antes de cada perodo de trabajo y nunca llegue allaboratorio sin estar enterado de lo que va a hacer. Consulte al instructor o profesorsiempre 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 mismascondiciones en las cuales le fue entregado. El estudiante debe reponer en un lapsomximo 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 lepuede 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 yseco. 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 contempladasen la gua, salvo que exista autorizacin expresa del profesor. Por lo tanto no fume, nocamine 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 salnel resto de la experiencia.

11. Confe en su trabajo e informe siempre los resultados obtenidos por usted. No copieresultados 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 demuchos 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 alos recipientes destinados para ello. Los solventes y reactivos son eliminados de acuerdocon 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 suministreel 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 debeaumentar sus precauciones; sin embargo, como norma general, trabaje siempre conextrema cautela.

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17. Nunca destruya los rtulos de los frascos. Al concluir la prctica revise las llaves del agua ydel gas.

18.Nunca pruebe una sustancia del laboratorio sin autorizacin del profesor. Para oler unasustancia, ventile sus vapores hacia su nariz. No debe llevarse las manos impregnadas desustancias 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 sitiode trabajo y la adecuada metodologa empleada sern aspectos muy importantes en laevaluacin de cada prctica.

20. Nunca caliente solventes inflamables (teres, cetonas, hidrocarburos...) an en pequeascantidades con una llama cerca, amenos que el solvente est en un recipiente unido a uncondensador. 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 vitrinacon succin. Algunos de estos materiales son: Tricloruro de fsforo, bromo, cidoclorosulfnico, cloruro de benceno sulfonilo, cido ntrico fumante, cloruro de acetilo, cidoclorhdrico y sulfrico concentrados.

25.Para diluir cido sulfrico, este debe agregarse muy lentamente al agua, pero nunca elagua al cido.

EN CASO DE ACCIDENTES.

Los accidentes ms comunes en el laboratorio son cortaduras leves y quemaduras. En caso decortadura se aplica un antisptico y un vendaje. Sin embargo si hay sangrado fuerte acudir alauxilio mdico. Recordar que tanto el material de vidrio como metlico caliente tiene lamisma apariencia del material fro.

En caso de fuego el estudiante ante todo debe retirarse del peligro y en ningn caso haceresfuerzo precipitado para extinguir las llamas. Solamente despus de que la seguridadpersonal 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 sofocadopor el vecino con una toalla o cualquier prenda hmeda.

Puesto que en unos pocos segundos de demora pueden resultar lesiones serias toda personadebe de evitar entrar en pnico y pensar con anticipacin lo que hara en caso de que talemergencia 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 hallalavado la parte exterior, debe abrirse con los dedos (preferiblemente por un compaero) eirrigarlos con abundante agua. Consultar al mdico tan pronto sea posible, cualquier demora

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puede ser peligrosa.Cada estudiante debe localizar la llave del agua ms cercana al puesto de trabajo, la duchalava ojos y la ducha para fuego.

Cuando los reactivos corrosivos caen sobre la piel, el tratamiento general consiste en restregarla parte afectada inmediatamente con agua y jabn (preferente con jabn de tierra).

En caso de quemaduras con reactivos qumicos, no es recomendable usar ungentos grasososya 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 quedetermine el xito y la eficacia de la actividad en el laboratorio. Debemos cultivar actitudestales como :

a) Seriedad.. Actitud que debemos guardar tanto dentro de nuestro grupo de trabajo como enla 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 intersnos lleva a indagar, a ampliar conocimientos y, sobre todo, a salvar cualquier obstculo quepueda presentarse.

c) Orden. El cual ha de tenerse tanto en el desarrollo de los procesos o pasos como en lasdiferentes actividades que ello implique : en el manejo de aparatos de uso comn, en laexposicin de opiniones y en las discusiones que deben efectuarse a media voz. El ordenpermite concentrarse exclusivamente en el tema de la clase.

d) Colaboracin. Actitud indispensable, que debemos convertir en hbito, tanto para el trabajoen grupo como para cualquier otra actividad.

MANEJO DE APARATOS E INSTRUMENTOS

1. Para su utilizacin hay que ceirse estrictamente tanto a la explicaciones del profesorcomo 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 difcilconsecucin pues, en su mayora, no se producen en el pas. Por lo tanto, todo cuidado quetengamos con ellos redundar en nuestro propio beneficio, en bien de la institucin y delos futuros estudiantes.

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PRESENTACIN

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.

L

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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 9 OBTENCIN DE ACETILENO Y PROPIEDADES DE ALQUINOS

Prctica 10. REACCIONES DE HIDROCARBUROS AROMTICOS Y NITRACIN DE ACETANILIDA

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PRCTICA 1

TEMPERATURA DE EBULLICIN

INTRODUCCIN

Las molculas de un compuesto lquido estn en continuo movimiento y aquellas molculasms energticas que se hallan en la superficie pueden escapar a la fase gaseosa. Si se colocaun compuesto lquido en un recipiente cerrado se escaparn molculas de la fase lquida a lafase gaseosa y el nmero de ellas en esta fase aumentar hasta que la velocidad con la cuallas molculas en la fase gaseosa reingresan al lquido sea igual a la velocidad con la cual seescapan. En este momento el sistema se encuentra en equilibrio y la presin en la fasegaseosa debida a las molculas del compuesto es lo que se llama la presin de vapor delcompuesto. Esta presin de vapor depende de la temperatura a la que se halle el compuestolquido; 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 aescapar a la fase gaseosa y en consecuencia aumentar la presin de vapor.

Cuando un compuesto lquido en un recipiente abierto se empieza a calentar paulatinamenteva aumentando su presin de vapor hasta que llega un momento en que sta se hace igual ala presin atmosfrica. Cuando esto sucede, el lquido ha alcanzado su punto de ebullicin. Enel punto de ebullicin la presin de vapor contrarresta la presin atmosfrica y en el seno dellquido, al no sentirse presin, se forman burbujas permitiendo as que la vaporizacin ocurraen muchos puntos dentro del lquido. En el punto de ebullicin la velocidad de vaporizacin haaumentado 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 deebullicin normal cuando la presin externa es una atmsfera. La presin externa puedereducirse (por medio de una bomba de vaco, esto se conoce como punto de ebullicin apresin reducida), dando lugar a que el lquido bulla a una temperatura ms baja que lanormal. Esto es especialmente til en lquidos que posean altas temperaturas de ebullicin.

Los puntos de ebullicin se utilizan en la identificacin de compuestos lquidos y an de

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slidos de bajos puntos de fusin. Tambin, por su valor y por la precisin en su rango, seutilizan 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 deebullicin. 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 250mL

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 delmicro-reflujo.

Arme el equipo mostrado en la figura 1. Colocar aproximadamente 100 mL de agua en unerlenmeyer. Adicionar uno o dos pedacitos de piedras de ebullicin (material poroso) paraasegurar que el lquido bulla uniformemente. Ajustar el termmetro de tal forma que elbulbo este por encima de la superficie del lquido. Calentar el sistema gradualmentehasta alcanzar la temperatura de ebullicin. Anotar el valor cuando la temperaturapermanece constante durante unos 15 a 20 segundos.Reemplazar el agua caliente por agua fra y conectar el desprendimiento lateral delerlenmeyer por medio de una manguera rgida a un sistema de vaco. Hacer succin ycalentar suavemente el sistema hasta el punto de ebullicin a presin reducida. Anotar elvalor de temperatura. Comparar la dos temperaturas de ebullicin y estimar la presin devapor 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 deensayo 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 eldesprendimiento de burbujas de aire atrapado dentro del capilar. El calentamiento deberealizarse a una velocidad aproximada de uno a dos grados por minuto hasta cuando elburbujeo sea constante, en este momento se detiene el calentamiento y se registra latemperatura. Cuando dejan de salir las burbujas del tubo capilar y el liquido ascienda poreste se lee nuevamente la temperatura, en este momento la presin de vapor dentro yfuera del capilar es igual a la presin atmosfrica.. La temperatura que se lea en eltermmetro ser el punto de ebullicin aproximado.

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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 porel profesor el cual puede ser cualquiera de las siguientes sustancias:

Sustancia Punto de ebullicin normal (C)

Acetona 56Ciclohexano 81.4Cloroformo 61Metanol 65Etanol 78

PREGUNTAS

1. Consulte sobre los principios fisicoqumicos de la ebullicin y del punto de ebullicincorregido.

2. Cul ser el punto de ebullicin a 200 mm Hg del agua segn la figura 1? Explique.

3. Se pueden comparar directamente los puntos de ebullicin medidos en Barranquilla conlos 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 apropiadosidentifique el hidrocarburo explicando su procedimiento.

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PRCTICA 2

SUBLIMACIN Y TEMPERATURA DE FUSIN

INTRODUCCIN

SUBLIMACINExisten slidos cuya presin de vapor alcanza el valor de 1 atm antes de llegar a su punto defusin, es decir, por debajo de la temperatura en la que la presin de vapor de la sustanciaslida es igual a la de su transformacin al estado lquido. Para tales slidos, en la curvapresin de vapor-temperatura (A-X en la figura 1) la presin de 760 mm corresponde a unatemperatura inferior a Tx, o dicho de otra manera, la presin de vapor Px, correspondiente alpunto de fusin, Tx es superior a 760 mm.

Px

TxTs

Lquido

Slido

Temperatura

Presin devapor

X

A

760 S

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 sealcanza la presin de vapor de 760 mm, el slido pasa directamente desde el estado slido ala 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 paraaquellos 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. Paraestos fines se han ideado varios montajes, uno de los ms sencillo es el utilizado en estaprctica. Se purificar por sublimacin el alcanfor o naftaleno contaminado. El alcanfor y elnaftaleno son sustancias orgnicas baratas que pueden obtenerse comercialmente. El alcanfortambin es producto de oxidacin de muchos recursos naturales.

TEMPERATURA DE FUSINEl punto de fusin es una constante fsica muy utilizada en la identificacin de compuestosorgnicos slidos. El punto de fusin se define como la temperatura a la cual un slido pasa alestado 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 depresin pero si con la presencia de impurezas, esto hace que el punto de fusin sea utilizadomuy 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 fuerzasintermoleculares que estn presentes. Un aspecto muy importante en el anlisis de latemperatura de fusin de compuestos orgnicos es la estructura, por ejemplo la simetra de lamolcula es un factor importante, ya que entre ms simtricas sea las molculas, estas seacomodan mejor en la red cristalina haciendo la sustancia ms compacta y por lo tanto unpunto de fusin ms alto.

OBJETIVOS

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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 Manguera1 Balanza.

REACTIVOSGlicerina 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.

REACTIVOSGlicerina o aceite mineral. Muestras problema (Ver tabla).

MONTAJES Y APARATOS

Figura 2. (Arriba). Aparatos de sublimacintipo dedo fro a) y b) enfriados por agua; c)

enfriado por hielo.

Figura 3. (Derecha). Aparato para sublimacinde alcanfor

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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 elbeaker 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 yse calcula el porcentaje de recuperacin. Para calcular el porcentaje de naftaleno en la mezclase 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 secoloca la sustancia a sublimar. Un tubo de ensayo con agua y un poco de hielo se introduce porla boca del erlenmeyer, sujetndolo con un tapn horadado. Se conecta una manguera aldesprendimiento lateral y se hace succin para establecer el vaco. Se calienta en bao dearena, agua o aceite.

2. Al terminar la separacin, se retira el recipiente del bao calefactor y se desconectacuidadosamente 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 conesptula y se recoge sobre un vidrio de reloj o papel un papel tarado y se pesa. Calcule el % derecuperacin.

b) puntos de fusin:1. Preparacin de la muestra:La tcnica ms sencilla para cargar un capilar consiste en tomar una pequea cantidad de lasustancia previamente reducida a polvo fino, colocarla sobre una esptula y apretar suavementeel extremo abierto del capilar contra ella. Generalmente basta la friccin entre el vidrio y lamuestra para coger con el extremo del tubo capilar en espesor de 1 mm de muestra. Luego selleva la muestra hasta el fondo del capilar (extremo cerrado). Existen varios mtodos que elinstructor 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 fusinaproximado observado previamente. Desde este punto hasta la fusin completa debecalentarse lentamente, a un ritmo de 1 a 2 C por minuto. Anote todos los cambios observadosen 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 deFusin

SustanciaPunto de

fusinAcetanilida 114 cido glutrico 98Urea 133 -naftol 95Naftaleno 80,3 cido benclico 151cido benzoico 122 cido adpico 153cido saliclico 158,3

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Figura 4. Equipos sencillos para ladeterminacin de puntos de fusin. a) conbeaker; b) disposicin del termmetro y tubocapilar; c) a la derecha, con tubo de Thiele .

PREGUNTAS

1. Consulte sobre los principios fisicoqumicos de la fusin; isomorfismo; los diferentesequipos y aparatos para la determinacin de puntos de fusin (Tubo de Thiele, dispositivode Thomas-Hoover; de Fisher-Johns, de Mel-Temp, etc.); el calibrado del termmetro y suimportancia.

2. Cmo se puede explicar el hecho de que la acetona y el alcohol etlico rebajen el punto defusin del hielo como tambin el punto de ebullicin del agua mientras que la sal y elazcar 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 elestado lquido ligeramente por encima de su punto de fusin. Sugiera un mtodo sencillopara 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 purificarsemediante sublimacin y da las condiciones de temperatura, vaco o no, etc.) en las cualesse realice el proceso.

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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. Comnmentese refiere a la interaccin de dos sustancias para formar una mezcla homognea. De igual manerase puede referir a soluciones insaturadas y sobresaturadas de manera relativa sin indicar lacantidad de sus componentes. Una solucin es insaturada cuando contiene una cantidad menor desoluto de la que se puede disolver a una temperatura determinada. Las soluciones sobresaturadascontienen una cantidad mayor de soluto disuelto que la que se podra disolver a una temperaturadeterminada, estas soluciones implican un equilibrio inestable. Las soluciones saturadas implicanun 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 paraproducir una mezcla homognea. La solubilidad es un parmetro que depende de la temperatura yen 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 solubilidadsea alta en caliente y muy baja en fro para que haya abundante produccin de cristales al enfriarsela solucin, el solvente no debe de reaccionar con el soluto, debe de ser voltil (bajo punto deebullicin) para ser removido fcilmente y no interaccionar con las impurezas. Cuando hayimpurezas coloreadas se puede utilizar un adsorbente selectivo como el carbn activado. Estematerial 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 pocasolubilidad en fro.

Desarrollar habilidad y destreza en el empleo de la filtracin a gravedad, filtracin al vaco y laseleccin del solvente adecuado para la cristalizacin.

Estudiar las bases fsicas conceptuales de la cristalizacin como mtodo de purificacin decompuestos orgnicos.

MATERIALESEQUIPOS E IMPLEMENTOS

1 Embudo de caa corta o sin caa6 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 filtro1 Capilar cerrado en un extremo.1 Equipo de calentamiento.1 Bao de hielo.

Balanza.Bomba para filtracin al vaco

REACTIVOSAcetanilida o cido benzoico impurosAgua destidaCarbn activoAcetanilida

cido benzoicoUreaGlucosaAceite cristal o glicerina1-butanolEtanolHexano.

PROCEDIMIENTOS

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1. En cada uno de 6 tubos de ensayo colocar 1 mL de agua fra. Al primer tubo agregar unapizca (lo que tome en la punta de una esptula) de acetanilida, al segundo una pizca deurea, al tercero una pizca de glucosa, al cuarto una pizca de cido benzoico, al quinto 5gotas de aceite cristal y al sexto 5 gotas de 1-butanol. observar los resultados y anotar encada caso si hubo solubilidad completa o no. Las muestras donde no hubo solubilidadcompleta se colocan en un bao de agua caliente. Observar y anotar los resultadoscualitativos. Repetir todo este procedimiento con otro u otros solventes que el instructorindique.

2. Purificacin de un slido impuro. Pesar un gramo de acetanilida o cido benzoico impuro ycolocarla en un erlenmeyer de 125 mL, adicionar 30 mL de agua y llevar la mezcla aebullicin. Si no se disuelve completamente la sustancia, adicionar porciones de 2 o 3 mLde 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 porevaporacin. Cuando todo el slido est disuelto agregar una pizca de carbn activado ydejar hervir lentamente durante 3 minutos. Filtrar en caliente por gravedad a travs de unembudo de tallo corto. Esto se hace con el fin de impedir que haya recristalizacin en elpapel de filtro o en el embudo. Si aparecen cristales en el papel o en el embudo seadicionan pequeas porciones de agua caliente. El filtrado se deja enfriar en un bao deagua 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 sehaya filtrado mantener el vaco por 3 minutos para hacer un drenaje completo. Secar loscristales en estufa a 70 C durante 20 minutos, pesar los cristales para calcular elporcentaje de recuperacin y determinar la temperatura de fusin. Comparar con el valorreportado en la literatura.

PREGUNTAS

1. En qu se basa, estructuralmente, el proceso de recristalizacin como mtodo depurificacin?

2. Por qu es necesario utilizar un embudo de caa corta y filtrar la solucin en caliente en laprimera filtracin que se hace para remover impurezas insolubles?

3. Cules son las condiciones a tener en cuenta para elegir una mezcla de solventesdeterminada?

4. Relacione los pares de disolventes de uso ms frecuente para la recristalizacin en qumicaorgnica.

5. Explique el procedimiento (experimental) usual para elegir el solvente, o mezcla desolventes, 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 apurificarse?

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. Expliquecmo purificara usted el cido por cristalizacin utilizando agua y acetona como unamezcla de solventes?

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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 osuspensin que contiene la sustancia que se va a extraer con un solvente apropiado que esinmiscible con el primero que contiene la sustancia y en el cual la sustancia deseada es massoluble. El sistema se deja en reposo y los solventes forman dos capas de acuerdo a susdensidades que pueden ser separas. La extraccin puede repetirse varias veces para obteneruna mejor separacin. Esta tcnica es muy utilizada en el aislamiento y purificacin demuchos productos naturales como alcaloides, hormonas, colorantes, grasas, entre otros.

Cuando el soluto es parcialmente soluble en las capas de disolventes la sustancia sedistribuye 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) delsoluto en las capas orgnicas y acuosa respectivamente, o a la relacin de las solubilidades S oy Sa respectivas.

Kd =Ca

Co=Sa

So

En la extraccin con solventes, hacer varias extracciones sucesivas con pequeos volmeneses 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 depetrleo, diclorometano, cloroformo y tetracloruro de carbono. El uso de un solvente dependede la solubilidad del material a extraer en el solvente y de la facilidad con que el solvente sepuede remover del soluto. El solvente de extraccin ms usado por su poderosa accindisolvente sobre la mayora de los compuestos orgnicos y su bajo punto de ebullicin es elter 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 mL 1 Embudo de separacin de 125 mL y su tapa1 Aro y su nuez 4 Erlenmeyer de 50 o 100 mL y sus corchos otapones

1 Probeta de 50 mL 2 Erlenmeyer de 125 mL1 Beaker de 250 mL 1 EmbudoPapel de filtro

REACTIVOS.Cristal violeta Cloroformoter de petrleo Metanolcido clorhdrico concentrado Nitrito de sodio

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cido sulfrico (1:4).

Figura 1 . (Arriba). Modo correcto de agitar unembudo de separacin.

Figura 2. (Derecha). Embudo de separacin enposicin de vaciado.

PROCEDIMIENTOS

Parte A. Extraccin sencilla:La solucin de cristal violeta o violeta de genciana puede ser preparada antes disolviendo 2mg de del colorante en 1 litro de solucin. Tomar 30 mL de la solucin de violeta de gencianay 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 bienel embudo y agite suavemente aliviando la presin, como lo indic el profesor. Coloque elembudo 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. Enotro 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 porcionesindependientes de cloroformo de 5 mL cada una. Combine los extractos de cloroformo en unErlenmeyer pequeo rotulado EMC (extraccin mltiple cloroformo). La fase acuosa pngalaen 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 teretlico y coloque la solucin en un embudo de separacin. Extracte la solucin con una solaporcin de 15 mL de hidrxido de sodio al 10 %. saque la capa acuosa inferior en unerlenmeyer y gurdela. La fase etrea colquela en otro erlenmeyer previamente pesado yluego evapore en una estufa el ter. Deje enfriar el recipiente y pselo. Calcule la cantidaddel slido que se ha recuperado y luego identifquelo tomando el punto de fusin. Punto defusin cido saliclico=158 C, 1,4-diclorobenceno=53 C.

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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 extraencon 100 mL de benceno? b) Cuntos gramos de X se extraen con 100 mL de bencenopero en dos extracciones de 50 mL? c) Cuntos gramos de X se extraen con 100 mL debenceno 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 50mL de benceno a 15C, pasan a la fase bencnica 2,4 gramos de cido. Cul es elcoeficiente de distribucin del cido butrico en benceno - agua a 15C?

11.En la preparacin de anilina por reduccin de nitrobenceno siempre se obtiene en elproducto final un poco de nitrobenceno que no reaccion contaminando la anilina. Cmohara para purificar la anilina por extraccin?

12. Dar las reacciones qumicas que sufre el cido benzico durante el proceso de extraccin yrecuperacin explicando el objetivo y propsito de cada una de ellas.

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PRCTICA 5

DESTILACIN SENCILLA

INTRODUCCINLa 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 materialesinestables 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 novoltiles. 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 recipientedistinto 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, seefecta una destilacin simple. Lo que realmente ocurre en este proceso es que se calienta ellquido en un recipiente (baln o matraz de destilacin) hasta que se vaporiza; el vapor pasa aun refrigerante donde se convierte de nuevo en lquido y se recoge luego en un recipientecolector.

Con frecuencia se considera la destilacin simple como aqulla que no requiere una columnade fraccionamiento o aquella en la que se separa un material esencialmente puro, ya sea deun componente no voltil o de otro muy minoritario. Ninguna de estas definiciones esexactamente cierta. Si el proceso de destilacin implica la separacin de una sustancia deotra, independientemente de la diferencia entre sus puntos de ebullicin o de sus presiones devapor, corresponde a una destilacin fraccionada. Tanto para una destilacin fraccionadacomo para una destilacin simple puede emplearse un aparato de destilacin simple, es decir,un aparato sin columna de fraccionamiento. Independientemente del aparato, una destilacinsimple 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 elestudiante 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 elinstructor disponga.

MATERIALESIMPLEMENTOS 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 vidrio1 Erlenmeyer de 125 mL.

1 Gradilla

REACTIVOS: Bebida alcohlica o otra sustancia indicada por el profesor.

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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 flujode agua en el condensador debe ser de abajo hacia arriba. Explique brevemente la razn porla cual se debe tener la precaucin anterior. Coloque de 50 a 100 mL de muestra alcohlica adestilar y 2 o 30 piedras de ebullicin en un baln de destilacin. Antes de iniciar elcalentamiento verifique con el instructor el sistema montado por usted. Ajuste el calor de talmanera que el destilado caiga a una gota por segundo. Reciba el destilado en la probeta yregistre la temperatura a la cual se destila la primera gota y anote el tiempo que se necesitopara que esto ocurriera. Mida los tiempos necesarios para recoger volmenes de destiladocomo usted desee (ejemplo 5, 10, 15, 20, etc). Cuando termine desmonte el equipo. Con losdatos 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 decorcho debidamente ajustados o implementos con boca esmeriladas.

No permita que se forme espuma o que haya salpicaduras que lleguen hasta la boca delbaln.

Si el lquido en ebullicin se llegase a pasar al condensador, deber suspenderse elcalentamiento, lavar todos los implementos y volver a empezar el procedimiento.

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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 sealcanza 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, cincoo 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 entoncesde 36 mm. Cmo podra estilar este lquido?

7. Si el bulbo termomtrico no se mantiene hmedo con condensado durante la destilacin, lalectura 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 circularen sentido ascendente desde la tubuladura inferior a la superior y no en sentido contrario.

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PRCTICA 6

DESTILACIN FRACCIONADA

INTRODUCCIN

El ms comn de los procedimientos de destilacin es la destilacin fraccionada. En el casoms favorable para la destilacin, el contaminante hierve a una temperatura muy distinta delpunto de ebullicin del componente principal. Se debe grabar en la mente que incluso lasustancia de punto de ebullicin ms elevado contribuir a la fase vapor en proporcin a supropia presin de vapor y a la fraccin molar de componente presente. La nica forma de quela fase vapor que cubre el lquido sea un componente puro es cuando el lquido sea unamuestra 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, elempleo de una columna de destilacin facilitar la destilacin. No obstante, si los puntos deebullicin de los dos componentes difieren en menos de unos 10C, slo se podrn separarmediante el empleo de un equipo especial.

Una columna de destilacin permite alargar el camino entre el matraz de destilacin y elrefrigerante que conduce al colector. A travs de la prolongacin que ofrece la columna ocurreel proceso de vaporizacin y condensacin (equivalente a varias pequeas destilaciones).Cada ciclo de vaporizacin-condensacin es equivalente a una destilacin simple. Cuantosms 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 mseficaz.

OBJETIVOS Determinar el porcentaje de un componente lquido en una muestra comercial. Establecer comparaciones entre la destilacin sencilla y la destilacin fraccionada.

MATERIALESEQUIPOS E IMPLEMENTOS

1 Equipo de calentamiento.2 Pinzas2 Nueces dobles1 Baln de fondo redondo de 250 mL1 Termmetro de -10C a 150C3 Tapones de caucho o corchos1 Probeta graduada de 25 mL

1 Probeta graduada de 5 o 10 mL1 Pipeta volumtrica de 2 mL1 Columna de fraccionamiento2 Soportes metlicos4 Tubos de ensayo grandes1 Gradilla2 Mangueras

REACTIVOS Y SUSTANCIASRon 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.

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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 eltiempo 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 eldestila-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.).

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DATOS EXPERIMENTALES

En la tabla siguiente, reporte comparativamente sus datos experimentales.

Pruebas

Fraccin

Volumenobtenido

(mL)

Peso de lafraccin

(g)

Densidad(g/mL)

Porcentajede alcohol

Oxidacincon cromo

pH

DestiladoRedestilado

PREGUNTAS

1. Consulte las bases fisicoqumicas de la destilacin fraccionada (puntos de ebullicin de lassoluciones, ley de Raoult, diagramas temperatura-composicin, asetropos, punto deebullicin mnimo y mximo, empaquetamiento de columnas, tipos de columnas y deempacamiento, plato terico, eficiencia de una columna, etc.).

2. Haga una comparacin de las dos destilaciones (simple y fraccionada) segn sus datosexperimentales.

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 unaposicin vertical.

5. Un lquido orgnico se descompone al tratar de destilarlo a presin atmosfrica. Cmohara 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 algunainfluencia en la destilacin? Explquese.

8. Si la destilacin a travs de una columna de relleno se hace muy rpida, entonces seinunda la columna (el lquido condensado asciende y se mantiene en la columna) Quinfluencia 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.

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PRCTICA 7

CROMATOGRAFA EN CAPA DELGADA

INTRODUCCIN

La cromatografa de capa delgada (CCD) es uno de los mtodos ms ampliamente utilizadospara separar, identificar y, en algunos casos hacer el seguimiento de una reaccin qumica. Enprincipio 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 enel origen de la placa una mancha de solucin de compuesto orgnico o mezcla en estudio, sedeja que un solvente adecuado (eluyente o fase mvil) ascienda por la capa del absorbentepor capilaridad. El compuesto o compuestos separados se localizan en la placa directamenteen el caso de compuestos coloreados, con la ayuda de un indicador, o con luz ultravioletacuando la fase estacionaria tiene el indicador ultravioleta (qumicamente inerte) el cualproduce 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 veceses posible identificar los componentes midiendo la velocidad relativa de cada uno con relacina aquella del frente del solvente. Esta movilidad relativa se conoce como el valor del Rfdelcompuesto y se define por:

El valor de Rf es una constante de cada compuesto bajo un conjunto de condicionesdefinidas (eluyente, fase estacionaria, temperatura, espesor del absorbente y humedad). Losvalores de Rf se encuentran en el rango de 0 a 0.999%. La distancia se mide al centro de lamancha.

La cromatografa de columna (CC) es otro de los mtodos ms efectivos utilizados para laseparacin de compuestos, especialmente cuando otros mtodos de separacin ms comuneshan 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 enuna columna de vidrio. En la CC clsica el sistema ms empleado es el de adsorcin; como lasfuerzas de atraccin son diferentes para los distintos compuestos, estos fluyen de arriba haciaabajo 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.

MATERIALESEQUIPOS E IMPLEMENTOS REACTIVOS Y SUSTANCIAS

1 Gotero fenacetina pura

1 Lpiz o pedazo de manguera cafena pura2 Vidrios de reloj cido acetil saliclico2 placas par CCD Almina2 Beakers de 20 mL Etanol1 Gradilla Indicador de fluoresencia HF2544 tubos de ensayo pequeos solucin sulfocrmica

IodoDisolver 2.5 g de K2Cr2O7 En 50 mL de cido sulfrico al 40 %

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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 HF 254. Se pesan las mismascantidades, se dejan al aire 2 horas y se activan a 120C durante 60 minutos. La placa sedebe marcar. Se toman dos tabletas o un equivalente de 1.0 g del medicamento por examinary se pulverizan en un mortero. El polvo se transfiere a un tubo de ensayo y se adicionan 5 mLde metanol. Se agita fuertemente y se deja reposar hasta que el excipiente se sedimente. Sepreparan soluciones patrn de cafena, fenacetina, y cido acetil saliclico en metanol a unaconcentracin 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 solucinproblema en las columnas 1 y 5 de la misma placa. Se dejan secar las manchas. Se sumergeen una cubeta con el eluente y se deja desarrollar hasta la lnea lmite de recorrido (10 cm), sesaca la placa y se deja secar al aire.

Se ilumina la placa con luz ultravioleta (Precaucin: no se debe observar la luz ultravioletadirectamente, puede daar los ojos), se marcan las manchas y se determina el Rf de cada unapor comparacin. Se deben identificar los componentes del problema. Despus se revela convapores de yodo ( hay que colocar la placa en una cmara que contenga algunos cristales deyodo en el fondo. A continuacin, se saca la placa y se pulveriza sobre ella la solucin

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sulfocrmica. Se calienta hasta que se observen las manchas. Comparar los Rf obtenidos conlos tericos:

Rf cafena 0.16Rf fenacetina 0.45Rf cido acetil saliclico 0.76

PREGUNTAS

1. Cules son algunos criterios que deben tenerse en cuenta en la eleccin de absorbente enuna 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 depapel.

4. Entregue un dibujo que presente los resultados obtenidos, los Rf experimentales, loscompuestos encontrados en el medicamento y un breve comentario sobre los reveladoresutilizados.

5. Investigue el nombre que reciben los reveladores de yodo y cido sulfocrmico. Porque?

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PRCTICA 8

REACCIONES DE HIDROCARBUROS ALIFTICOS

INTRODUCCIN

Los hidrocarburos son aquellos compuestos orgnicos que en su estructura solo contienencarbono e hidrgeno. De acuerdo a las caractersticas estructurales los hidrocarburos sepueden clasificar en alifticos y aromticos (Estos ltimos se estudiaran en una prcticaposterior). Los hidrocarburos alifticos de acuerdo a la naturaleza de sus enlaces se dividenen saturados e insaturados. Los hidrocarburos saturados solo poseen enlaces fuertes sigma()y se denominan alcanos, mientras que los hidrocarburos insaturados poseen enlaces sigmay pi () y se denominan alquenos si tienen un enlace y alquinos dos enlaces . Loshidrocarburos insaturados por presentar enlaces dobles y triples pueden presentar reaccionesde adicin ya sea por radicales libres o por grupos o tomos polares. Los compuestossaturados 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:

C C H Br 2+ luz o calor Br + HBrCC

CC + Br2 en solucin de CCl4 CC

Br Br

C C + KMnO4

diluido en agua

OHOH

C C + MnO2

CC + H2SO4 CCH O-SO3H

En la caracterizacin de un compuesto aliftico es importante observar los cambios decoloracin de los reactivos iniciales y de los respectivos productos para definir si se ha dadoun cambio qumico. Es importante tener presente estos cambios cuando se realizan pruebasde caracterizacin. En general una sola prueba de caracterizacin nunca puede garantizarque un compuesto desconocido sea una sola clase de compuesto. Una prueba puede limitar elnmero de posibilidades de tal forma que con otras pruebas adicionales se pueda caracterizarun tipo de compuesto.

Otras pruebas de mucho valor en la caracterizacin de compuestos orgnicos son las pruebasde solubilidad. De las pruebas de solubilidad se puede deducir informacin til con respectoala estructura de un compuesto. Por ejemplo si un compuesto es soluble en agua no puedeser un hidrocarburo ya que todos ellos tienen carcter no polar y son insolubles en solventespolares. Si un hidrocarburo es insoluble en agua pero soluble en cido sulfrico concentrado

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puede tratarse de un alqueno. Estos son solubles en cido sulfrico concentrado ya que poradicin electroflica de H2SO4 se forma un sulfato de alquilo el cual puede asociarse con elexceso 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 IMPLEMENTOS REACTIVOS10 tubos de ensayo para pruebas cualitativas cido sulfrico concentrado (solvente)5 goteros Tetracloruro de carbono (solvente)Lmpara de luz ultravioleta o bombillaelctrica

Solucin de bromo al 5 % en CCl4

Solucin al 2 % de KmnO4Ciclo hexanoCiclo hexeno1-propanolAgua (solvente)

PARTE EXPERIMENTAL.

1. Prueba de solubilidad:En tres tubos de ensayo limpios y secos coloque un mililitro de agua, y agregue 2-3 gotasde ciclohexano al primero, igual cantidad de ciclohexeno al segundo e igual cantidad dealcohol al tercero. Agite y observe si hay solubilidad. Repetir este procedimiento contetracloruro de carbono. Para el cido sulfrico remtase al numeral 4 de la parteexperimental. Nota si un compuesto es soluble en agua no debe de ensayarse lasolubilidad 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 cadauna de estas sustancias agregue 2 gotas de solucin de Br 2 /CCl4, agite bien y observe. Enlos tubos donde no haya decoloracin. Proceda a colocar el tubo cerca de una bombillaelctrica o una lmpara de luz ultravioleta. Compare y anote los cambios que puedan haberocurrido.

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 losresultados.

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 H 2SO4 concentrado. Observe sise desprende calor y si el compuesto reacciona.

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Tabla 1. Hoja de datos para las distintas pruebas.

REACTIVO AGUA H2SO4 CCl4 Br2/CCl4 KMnO4/diluidoHidrocarburosaturado

Hidrocarburoinsaturado

Compuesto Nohidrocarburo

Otro compuesto

PREGUNTAS:

1. Escriba todas las reacciones para los hidrocarburos utilizados en la prctica con el bromo,

permanganato de potasio y cido sulfrico2. De la estructura y nombre del producto principal que se espera de la adicin del bromo entetracloruro al 2-buteno

3. En base a los resultados en las pruebas de solubilidad y clasificacin explique como sepuede diferenciar sin lugar a dudas entre el 1-propanol, ciclohexano y ciclohexeno. Consulteotras pruebas que permitan diferenciarlos.

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PRCTICA 9

OBTENCIN DE ACETILENO Y PROPIEDADES DEALQUINOS

INTRODUCCIN

Los compuestos que contienen triples enlaces carbono-carbono se denominan alquinos. Estosresponden a la formula general CnH2n-2 cuando slo tienen un triple enlace. Estoscompuestos tambin se llaman acetilenos siguiendo el nombre del primer miembro de la serie,HCCH (Etino en la nomenclatura IUPAC). Al igual que el doble enlace, el triple enlace puededar lugar a reacciones de adicin. El enlace -CC- puede adicionar dos moles de un reactivo;eligiendo convenientemente las condiciones de reaccin suele ser posible que la adicin sedetenga en la fase de doble enlace.

Una propiedad muy interesante de los alquinos terminales es su capacidad para ceder enforma de protn el tomo de hidrgeno unido al tomo de carbono del triple enlace. Losacetilenos 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 deGrignard y con soluciones de sales de algunos metales pesados.

La sntesis de alquinos puede implicar uno de dos procesos: la generacin de un triple enlaceentre dos tomos de carbono por reacciones de eliminacin, o bien el aumento del tamao deuna molculas que ya lo contiene.

El acetileno (etino) es sin duda el alquino ms importante. Es un gas incoloro, que en estadopuro no tiene olor desagradable (temperatura de sublimacin 83,6C; el mal olorcaracterstico del acetileno ordinario se debe a la presencia de fosfamina) y que, porcalentamiento, 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 ellaboratorio a partir de la hidrlisis del carburo de calcio:

CaC2 + 2 H2O H-CC-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 representantede la funcin alquino.

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MATERIALES

EQUIPOS E IMPLEMENTOS REACTIVOS1-Embudo de adicin Carburo de calcio1 baln con desprendimiento Agua destilada1 soporte Solucin basificada de KMnO42 pinzas metlicas con sus nueces Solucin amoniacal de hidrxido de cobre1 manguera cido clorhdrico diluido5 tubos de ensayo con tapa Solucin de bromo al 1 % en CCl41 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 elextremo de la manguera. Mientras se realiza la recoleccin del gas no debe de haber llamasni cigarrillos prendidos cerca.

Los acetiluros metlicos (cobre y plata en este caso) son explosivos, explotan por golpe ocalentamiento. Para evitar accidentes es necesario despus de cada experimento destruirestas sustancias con HCl diluido.

PROCEDIMIENTOS1. Se arma el montaje de la figura 1. En el baln se coloca unapequea cantidad de carburo de calcio 5 gramos y se tapa conun tap que lleva un embudo de adicin, lleno con agua. Altubo lateral del matraz se conecta una manguera la cual a suvez va a un vaso de 400 mL con agua y equipado con un tubo deensayo invertido y lleno de agua dispuesto para la recoleccindel gas por desplazamiento del agua.

2. Deje caer agua gota a gota al carburo de calcio y empiece larecoleccin del acetileno en el tubo invertido. Despus de haberllenado el primer tubo con acetileno cierre la llave del embudo ytape el tubo rpidamente. En forma rpida prepare otro tubo deensayo par recolectar mas acetileno. Recolecte de esta formacinco 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 unfsforo prendido a la boca del tubo. Agregue agua lentamente al tubo para mantener elacetileno combustiendo en la boca por desplazamiento del gas hacia arriba. Observe el colorcarcter de la llama. Nota, realice cada una de las pruebas en la campana o al aire libre fueradel laboratorio ya que el acetileno es venenoso y explosivo con el aire en presencia de llamaso 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.

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5. Reaccin con KMnO4:En otro de los tubos llenos de acetileno agregue rpidamente un mililitro de solucin al 1 % deKMnO4. 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 decloruro 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 menosreactivos frente al cloro y al bromo que los dobles. Dibuje los intermediarios y expliqueeste comportamiento.

5. Con base en la pregunta anterior completa la siguiente ecuacin (-20C, en CCl4):HCCCH2CH=CH2 + Br2

6. Proponga un mecanismo para la adicin de agua al propino catalizando con cido sulfricoy sulfato mercrico.

7. Indquese mediante ecuaciones ajustadas, cmo el acetileno y el etileno se comportan dedistinta forma que el metano frente a: a) el cido sulfrico concentrado; b) el bromo y c) elpermanganato acuoso. Qu caracterstica estructural es responsable en el etileno yacetileno de su reactividad?

8. Descrbase mediante ecuaciones ajustadas el distinto comportamiento del acetilenorespecto del metano y etileno frente a: a) sodio metlico; b) cloruro cuproso amoniacal, yc) nitrato de plata amoniacal. Qu caracterstica estructural del acetileno es responsablede 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 lasrespuestas.

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PRCTICA 10

REACCIONES DE HIDROCARBUROS AROMTICOSY NITRACIN DE ACETANILIDA

INTRODUCCIN

Los compuestos aromticos son aquellos derivados del benceno a que adems de poseerenlaces no presentan fcilmente reacciones de adicin ya que sus tres enlaces dobles seencuentran en resonancia, confirindole al sistema mucha estabilidad. Los compuestosaromticos reaccionan mediante mecanismos de sustitucin electroflica.

La sustitucin electroflica sobre el ncleo aromtico da origen a varios tipos de compuestosdependiendo del tipo de electrlfilo y que son de importancia en la sntesis de derivadosaromticos.

+

H2SO

4/SO

3

HNO3/H2SO4

Cl2/FeCl3

R-X/AlCl3

R-C-Cl/AlCl3

O

SO3H

NO2

Cl

R

C-R

O

sulfonacin

nitracin

halogenacin

alquilacin deFriedel.Crafts

acilacin deFriedel-Craft

Cuando se ha llevado acabo una primera sustitucin en el anillo aromtico, este sustituyenteacta como orientador de una nueva sustitucin sobre el anillo aromtico. Existen tresposibles ismeros para un anillo bencnico di sustituido:

E

E

E

E

EE

Orto Meta Para

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 productocorrespondiente a la segunda sustitucin electroflica va a depender de la naturalezaestructural del primer sustituyente.

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Los grupos que presentan un efecto global de electrn dadores activan el anillo y lo hacenmas 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 desactivadoresR- -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 IMPLEMENTOS REACTIVOS1 erlenmeyer de 125 mL Acetanilida3 tubos de ensayo pequeos iguales. cido actico glacialLana de hierro (esponjilla de hierro) cido sulfrico concentrado1 termmetro cido ntrico concentrado1 embudo de separacin pequeo Br2 / CCl4 al 20 % por volumen1embudo de filtracin al vacio BencenoPapel filtro para embudo Buchner cido benzoico

Beaker pequeo ToluenoCCl4 o CH2Cl2Agua hilo picado

PROCEDIMIENTOS

1. Seleccione tres tubos de ensayo pequeos secos y de igual dimetro. Adicione en elprimero 0.1 gramos de cido benzoico y 10 gotas de CCL 4, agitar hasta alcanzar mximasolubilidad; en el segundo 10 gotas de benceno y en el tercero 10 gotas de tolueno. Luego almismo tiempo adicionar en cada tubo 4 gotas de solucin de Br 2/CCl4 al 20 %v/v y unapequea porcin de lana de hierro al tubo que al cabo de un minuto no presentedecoloracin. Agite los tubos ocasionalmente mientras transcurre la reaccin. Comparar la

velocidad de reaccin teniendo en cuenta la decoloracin dela solucin de bromo. Si al cabode 5-10 minutos no se observa una clara decoloracin en alguno de los tubos, sumerja lostubos 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 5mL de cido actico glacial. Enfre ligeramente hasta que reaparezcan cristales. En seguidaaada lentamente y con agitacin 6.5 mL de cido sulfrico concentrado bien frio (bao dehielo).Preparar la mezcla nitrante aadiendo 2.5 mL de cido ntrico concentrado a 3.5 mL de cidosulfrico concentrado fro. Lleve la mezcla a temperatura ambiente y transfirala a un

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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 enreposo 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 13-18gramos de hielo picado. Recoger el producto por filtracin al vaco. Transferir el slido a unvaso de precipitados y mezclar bien con 50 mL de agua, filtrar de nuevo y lave con mas aguapara eliminar el exceso de cido, secar tanto como sea posible.

PREGUNTAS

1 Escriba las reacciones para los respectivos compuestos aromticos con Br2 /CCl4

2 Compare la velocidad de reaccin hacia una sustitucin electroflica del nitrobenceno y delfenol con relacin al benceno.

3 Escriba en detalle el mecanismo de sustitucin electroflica para obtener nitroacetanilida

4 Explique por medio de estructuras el efecto activante y orientador orto /para del grupoNHCOCH3

5 Los 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 cidotrifluoractico. Explique esta caracterstica.

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