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QUÍMICA ORGÁNICA I

MANUAL DE LABORATORIO

Arnaldo Alzérreca, Ph.D.,Editor, Luis Arias, Ph.D.,

Fathi Shalabi, Ph.D., Izander Rosado, Ph.D.

Autores

Enero 2012

Derechos de Autor reservados©

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INDICE GENERAL

1. CONSTRUCIÓN DE MODELOS MOLECULARES 5

Procedimiento 6

Informe de Laboratorio 11

Asignación Post-Laboratorio 19

Un período de laboratorio

2. MODELAJE MOLECULAR POR COMPUTADORA 20

Asignación Pre-Laboratorio 21

Procedimiento 23



3. PURIFICACIÓN DE COMPUESTOS SÓLIDOS POR

RECRISTALIZACIÓN 31


Procedimiento 34


Dos períodos de laboratorio

4. PURIFICACIÓN DE COMPUESTOS LÍQUIDOS POR

DESTILACIÓN FRACCIONADA 40


Procedimiento 43




5. OBTENCIÓN, IDENTIFICACIÓN Y REACCIONES DEL

CICLOHEXENO 51


Procedimiento 54



6. ESTEREOQUÍMICA 61


Procedimiento 64



ÍNDICE GENERAL

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7. SEPARACIÓN DE DOS COMPUESTOS ORGÁNICOS POR

EXTRACCIÓN EN FUNCIÓN DE DIFERENCIAS EN SUS

VALORES DE pKa 77


Procedimiento 81




8. SEPARACIÓN DE DOS COMPUESTOS ORGÁNICOS POR

CROMATOGRAFÍA DE COLUMNA Y DE CAPA DELGADA 90


Procedimiento 93



Dos períodos de laboratorio

9. SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA: LA

NITRACIÓN DEL BENZOATO DE METILO 103


Procedimiento 106




10. GUIA PARA LA PREPARACIÓN DEL RESUMEN DEL TRABAJO DE

LABORATORIO 4

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Los Informes de Laboratorio tienen tres partes: 1) Resultados Experimentales; 2) Resumen; y 3) Asignación de Post-

Laboratorio. El resumen debe seguir el siguiente formato, en todas sus partes:

RESUMEN*

A. TITULO DEL EXPERIMENTO

EN FORMA CONCISA Y CLARA RESUMIRÁ EL OBJETIVO DEL EXPERIMENTO, EL PROCEDIMIENTO Y LOS

RESULTADOS. ESTA PARTE ES EQUIVALENTE A UN RESUMEN DEL RESUMEN.

(LÍMITE DE PALABRAS AL ESPACIO RECTANGULADO)

B. INTRODUCCIÓN AL PROBLEMA

EXPLICARÁ LA NATURALEZA DEL PROBLEMA PLANTEADO Y EL MÉTODO PARA RESOLVER EL MISMO.

C. BASE TEÓRICA

EXPLICARÁ EL FUNDAMENTO TEÓRICO EN EL QUE SE BASA LA APLICACIÓN DEL MÉTODO PARA LA

RESOLUCIÓN

DEL PROBLEMA PLANTEADO: EL MECANISMO (SI ES UNA REACCIÓN); EL PRINCIPIO FÍSICO (SI ES UNA

PURIFICACIÓN); LA TEORÍA (SI SON MODELOS MOLECULARES: HIBRIDACCIÓN, ETC.)

D. RESULTADOS

DESCRIBIRÁ LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN FORMA CONCRETA Y EN DETALLE INCLUYENDO TODOS LOS

CÁLCULOS, CONSTANTES FÍSICAS Y OTROS DATOS OBTENIDOS A LO LARGO DEL EXPERIMENTO. INDICARÁ SUS

OBSERVACIONES Y COMENTARÁ SOBRE SI EL RESULTADO DEL EXPERIMENTO ES EL ESPERADO A PARTIR DE

LAS PREMISAS TEÓRICAS ELABORADAS EN LA PARTE C DE ÉSTE RESUMEN EN CASO DE DIVERGENCIA,

PROPONDRÁ RAZONES LÓGICAS PARA LAS MISMAS.

E. FOTOGRAFÍAS (O DIBUJOS) DE LOS MODELOS MOLECULARES DEL O DE LOS COMPUESTOS EXAMINADOS.

E. CONCLUSIÓN

RESUMIRÁ EL EXPERIMENTO LLEVADO A CABO DISCUTIENDO LA ADECUACIÓN DEL MÉTODO EMPLEADO

PARA LA RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA ESPECÍFICO PLANTEADO Y PROPONIENDO VARIANTES PARA MEJORAR

EL PROCEDIMIENTO APLICADO, EN CASO DE BAJA EFECTIVIDAD.

F. REFERENCIAS

CITARÁ LAS REFERENCIAS RELEVANTES INCLUYENDO EL NOMBRE Y APELLIDO DEL AUTOR (AUTORES), FUENTE

DE REFERENCIA, PÁGINA, VOLÚMEN, AÑO.

* NO MÁS DE DOS PÁGINAS.

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¿CÓMO SE CONSTRUYE EL MODELO DE UNA MOLÉCULA?

Objetivos:

Construir los modelos moleculares tridimensionales de estructuras químicas sencillas a base de los orbitales híbridos sp3, sp2 y sp.

Clasificar los enlaces covalentes en función de sus orbitales híbridos.

Determinar las geometrías moleculares y los momentos dipolares resultantes.

Resumen:

Este laboratorio enseña: a) a utilizar modelos moleculares para la construcción de representaciones tridimensionales de estructuras químicas orgánicas; b) a conceptualizar la correlación entre geometría molecular y momento dipolar molecular de los compuestos; c) a establecer un pronóstico de las geometrías moleculares en general; d) a visualizar aspectos dinámicos de los procesos intramoleculares: confórmeros, isomería cis-trans, etc.

Asignación Pre-Laboratorio

Repasar los siguientes conceptos teóricos: 1) Estructuras de Lewis 2) Modelo de repulsión de pares electrónicos (VSEPR) 3) Modelo de orbitales atómicos híbridos.

RECINTO METROPOLITANO – DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES

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Materiales: Modelo molecular FMM (Framework Molecular Models)

Primero, examine y familiarícese con las piezas del modelo molecular FMM. El mismo contiene:

1. Tetraedros de metal plateado que representan átomos de hibridación sp3

2. Bipirámides trigonales de metal dorado que representan átomos de hibridación sp2

3. Octaedros de metal color cobre que representan átomos de hibridación sp:

sp3 sp

2 sp

tetraedro bipirámide octaedro trigonal

4. Palillos negros que representan los enlaces covalentes entre dos átomos de carbono 5. Palillos de otros colores que representan los demás enlaces covalentes de las moléculas. PROCEDIMIENTO 1. METANO: CH4 1.1. Escriba la estructura de Lewis del metano.

1.2. Observando la estructura de Lewis, construya el modelo molecular del metano utilizando un

tetraedro y cuatro palillos del mismo color que representen los enlaces covalentes del carbono central cuatro átomos de hidrógeno. Coloque el modelo molecular sobre la mesa y dibújelo en su libreta de forma tal que todos los detalles tridimensionales resulten perfectamente visibles.

1.3. Observando el modelo molecular del metano, conteste las siguientes preguntas en su

libreta: a) ¿Cuál es la hibridación del carbono? b) ¿Cuál es la geometría molecular del metano? c) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo C-H? d) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-C-H

e) ¿Cuál es el momento dipolar del metano? Justifique su razonamiento.

PROCEDIMIENTO

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2. AMONÍACO: NH3 2.1. Escriba la estructura de Lewis del amoníaco. 2.2. Observando la estructura de Lewis, construya el modelo molecular del amoníaco utilizando

un tetraedro y tres palillos del mismo color que representen los enlaces covalentes del nitrógeno central tres átomos de hidrógeno. Coloque el modelo molecular sobre la mesa y dibújelo en su libreta de forma tal que todos los detalles tridimensionales resulten perfectamente visibles.

2.3. Observando el modelo molecular del amoníaco, conteste las siguientes preguntas en su

libreta: a) ¿Cuál es la hibridación del nitrógeno? b) ¿Cuál es la geometría molecular del amoníaco? c) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo N-H? d) ¿Si el nitrógeno está enlazado a tres átomos de hidrógeno, porqué es necesario un cuarto orbital atómico sp3? e) ¿Tiene un momento dipolar el amoníaco? Justifique su razonamiento añadiendo

a su dibujo tridimensional los símbolos + y - en los lugares correspondientes. 3. BORANO: BH3 3.1. Escriba la estructura de Lewis del borano. 3.2. Observando la estructura de Lewis, construya el modelo molecular del borano utilizando una

bipirámide trigonal y tres palillos del mismo color que representen los enlaces covalentes del átomo de boro central con tres átomos de hidrógeno. Coloque el modelo molecular sobre la mesa y dibújelo en su libreta de forma tal que todos los detalles tridimensionales resulten perfectamente visibles.

3.3. Observando el modelo molecular del borano, conteste las siguientes preguntas en su

libreta: a) ¿Cuál es la hibridación del boro? b) ¿Cuál es la geometría molecular del borano? c) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-B-H d) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo B-H? e) ¿Si el boro está enlazado a tres átomos de hidrógeno como el nitrógeno en el amoníaco, porqué la molécula del borano no tiene una geometría piramidal? f) ¿Tiene un momento dipolar el borano? Justifique su razonamiento. 3.4. ¿Porqué difieren el metano, el amoníaco y el borano en su geometría molecular? 3.5. De su razonamiento anterior (3.4), derive una conclusión genera que conteste la pregunta:

¿Qué aspecto fundamental determina la geometría molecular de los compuestos hidrogenados del boro (BH3), carbono (CH4), nitrógeno (NH3) y oxígeno (OH2).

3.6. En consecuencia,

a) ¿Cuál será la hibridación del átomo de oxígeno central en la molécula de agua? b) ¿Cuál será la geometría molecular de la molécula de agua? c) ¿Tiene un momento dipolar la molécula de agua? Justifique su razonamiento añadiendo

a su dibujo tridimensional de H2O los símbolos + y - en los lugares correspondientes. 4. ETANO: CH3-CH3 4.1. Escriba la estructura de Lewis del etano.

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4.2. Observando la estructura de Lewis, construya el modelo molecular del etano utilizando dos tetraedros, un palillo negro para el enlace covalente C-C y seis palillos de un mismo color que representen los enlaces covalentes de los átomos de carbono con seis átomos de hidrógeno. Coloque el modelo molecular sobre la mesa y dibújelo en su libreta de forma tal que todos los detalles tridimensionales resulten perfectamente visibles.

4.3. Observando el modelo molecular del etano, conteste las siguientes preguntas en su libreta: a) ¿Cuál es la hibridación de cada carbono? b) ¿Qué orbitales atómicos forman el enlace sencillo C-C? c) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo C-H? d) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-C-H? e) ¿Tiene un momento dipolar el etano? Justifique su razonamiento. 4.4 Para construir el modelo molecular del 1,2-dicloroetano, sustituya uno de los enlaces C-H

de cada carbono en el modelo molecular del etano por dos palillos de otro color que representen los dos enlaces covalentes carbono-cloro. Observando el modelo molecular del 1,2-dicloroetano haga rotar el enlace sencillo C-C hasta que coincidan las posiciones de los átomos de cloro con cada una de las estructuras moleculares 1, 2 y 3 siguientes:

H C

Cl

H

C

Cl

H

H

H C

Cl

H

C

H

Cl

H

H C

Cl

H

C

H

H

Cl

1 2 3

Observando los modelos moleculares de las estructuras 1, 2 y 3, conteste las siguientes preguntas en su libreta:

a) ¿Qué orbitales forman los enlaces sencillos C-C?

b) ¿Representan las estructuras 1, 2 y 3 a un mismo compuesto o a tres compuestos diferentes? Explique su razonamiento. c) ¿Son interconvertibles las estructuras 1, 2 y 3? Explique su razonamiento.

d) ¿Qué concepto describe propiamente las estructuras 1, 2 y 3? e) ¿Cuál de las tres estructuras es la más estable? Explique su razonamiento. 5. ETENO: CH2=CH2 5.1. Escriba la estructura de Lewis del eteno. 5.2. Observando su estructura de Lewis, construya el modelo molecular del eteno utilizando dos

bipirámides trigonales que debe unir con un palillo de color negro del enlace sencillo C-C y cuatro palillos de otro color para los cuatro enlaces covalentes sencillos C-H. Además construya el enlace pi utilizando palillos rojos y angulares metálicos contenidos en el equipo FMM, de acuerdo a la gráfica siguiente:

C CH HH H

angular metálico para unir dos palillos transversales (90˚)

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Coloque el modelo molecular sobre la mesa y dibújelo en su libreta de forma tal que todos los detalles tridimensionales del modelo resulten perfectamente visibles.

5.3. Observando el modelo molecular del eteno, conteste las siguientes preguntas en su libreta: a) ¿Cuál es la hibridación de cada carbono?

b) ¿Qué orbitales atómicos forman el enlace sencillo C-C?

c) ¿Qué orbitales atómicos forman el enlace pi ( C-C? d) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo C-H? e) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-C-H? f) ¿Qué átomos se encuentran en el mismo plano? g) ¿Cuál es la geometría molecular del eteno?

h) ¿Hay rotación libre alrededor del enlace C-C, como en el caso del etano? Explique. i) ¿Cuál es el momento dipolar del eteno? Explique. 5.4. Haciendo uso del modelo molecular del eteno, sustituya uno de los enlaces C-H de cada

carbono por dos palillos de otro color que representen dos enlaces covalentes sencillos C-Cl, para obtener los modelo moleculares del cis-1,2-dicloroeteno (4) y del trans-1,2-dicloroeteno (5).

C CCl

H H

ClC C

Cl

H Cl

H

cis-1,2-dicloroeteno (4) trans-1,2-dicloroeteno (5)

Examinando los modelos moleculares de las estructuras 4 y 5, conteste las siguientes preguntas en su libreta:

a) ¿Se trata del mismo compuesto o son dos compuestos con propiedades físicas y químicas diferentes, como el momento dipolar, por ejemplo? ¿Cuál de ellos tiene un

momento dipolar igual a cero ( = 0) y porqué? b) ¿Es posible convertir 4 en 5 o 5 en 4 por rotación alrededor del enlace C-C como en el caso de las estructuras 1, 2 y 3 del 1,2-dicloroetano? Explique su razonamiento. c) ¿Qué concepto describe propiamente la diferencia entre ambos alquenos 1,2-disustituídos? d) ¿Cuál de los dos alquenos 6 y 7 siguientes es el más estable? Explique su razonamiento.

C CH3C

H H

CH3C C

H3C

H CH3

H

cis-2-buteno (6) trans-2-buteno (7)

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6. ETINO: H-CΞC-H 6.1. Escriba la estructura de Lewis del etino. 6.2. Observando la estructura de Lewis del etino, construya el modelo molecular utilizando dos

octaedros que debe unir con un palillo de color negro del enlace sencillo C-C y dos palillos de otro color para los dos enlaces covalentes sencillos C-H. Además construya DOS enlaces pi ortogonales utilizando palillos rojos y azules con angulares metálicos contenidos en el equipo FMM, de acuerdo a la gráfica siguiente:

C CH H

Coloque el modelo molecular sobre la mesa y dibújelo en su libreta de forma tal que todos los detalles tridimensionales del modelo resulten perfectamente visibles. 6.3. Observando el modelo molecular del etino, conteste las siguientes preguntas: a) ¿Cuál es la hibridación de cada carbono?


c) ¿Qué orbitales atómicos forman ambos enlaces pi (? d) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo C-H? e) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-C-C? f) ¿Qué átomos se encuentran en el mismo eje? g) ¿Cuál es la geometría molecular del etino? h) ¿Cuál es el momento dipolar del etino? Explique su aseveración.

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INFORME DE LABORATORIO

Nombre y Apellidos:

Compañero(a) de grupo:

Fecha de entrega del Informe:

1. METANO

Estructura de Lewis Dibujo del modelo Molecular

1.3.

a) ¿Cuál es la hibridación del carbono? b) ¿Cuál es la geometría molecular del metano? c) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo C-H? d) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-C-H

e) ¿Cuál es el momento dipolar del metano? Justifique su razonamiento.

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2. AMONÍACO


2.3. a) ¿Cuál es la hibridación del nitrógeno?

b) ¿Cuál es la geometría molecular del amoníaco?

c) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo N-H?

d) ¿Si el nitrógeno está enlazado a tres átomos de hidrógeno, porqué es necesario un cuarto orbital atómico sp3?

e) ¿Tiene un momento dipolar el amoníaco? Justifique su razonamiento añadiendo

a su dibujo tridimensional los símbolos + y - en los lugares correspondientes.

3. BORANO

Estructura de Lewis Dibujo del modelo Molecular 3.3. a) ¿Cuál es la hibridación del boro?

b) ¿Cuál es la geometría molecular del borano?

c) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-B-H d) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo B-H?

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e) ¿Si el boro está enlazado a tres átomos de hidrógeno como el nitrógeno en el amoníaco, porqué la molécula del borano no tiene una geometría piramidal? f) ¿Tiene un momento dipolar el borano? Justifique su razonamiento. 3.4. ¿Porqué difieren el metano, el amoníaco y el borano en su geometría molecular? 3.5. De su razonamiento anterior (3.4), derive una conclusión general que conteste la pregunta: ¿Qué aspecto fundamental determina la geometría molecular de los compuestos hidrogenados del boro (BH3), carbono (CH4), nitrógeno (NH3) y oxígeno (OH2).

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3.6. En consecuencia, a) ¿Cuál será la hibridación del átomo de oxígeno central en la molécula de agua?

b) ¿Cuál será la geometría molecular de la molécula de agua?


c) ¿Tiene un momento dipolar la molécula de agua? Justifique su razonamiento añadiendo a su

dibujo tridimensional de H2O los símbolos + y - en los lugares correspondientes del dibujo del modelo molecular, arriba.

4. ETANO

Estructura de Lewis Dibujo del modelo Molecular 4.3. a) ¿Cuál es la hibridación de cada carbono? b) ¿Qué orbitales atómicos forman el enlace sencillo C-C?

c) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo C-H?

d) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-C-H?

e) ¿Tiene un momento dipolar el etano? Justifique su razonamiento.

4.4 1,2-DICLOROETANO a) ¿Qué orbitales forman los enlaces sencillos C-C? b) ¿Representan las estructuras 1, 2 y 3 a un mismo compuesto o a tres compuestos diferentes?

Explique su razonamiento.

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H C

Cl

H

C

Cl

H

H

H C

Cl

H

C

H

Cl

H

H C

Cl

H

C

H

H

Cl

1 2 3 c) ¿Son interconvertibles las estructuras 1, 2 y 3? Explique su razonamiento. d) ¿Qué concepto describe propiamente las estructuras 1, 2 y 3? e) ¿Cuál de las tres conformaciones es la más estable? Explique su razonamiento. 5. ETENO

Estructura de Lewis Dibujo del modelo Molecular 5.3. a) ¿Cuál es la hibridación de cada carbono?


c) ¿Qué orbitales atómicos forman el enlace pi ( C-C?

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d) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo C-H?

e) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-C-H?

f) ¿Qué átomos se encuentran en el mismo plano?

g) ¿Cuál es la geometría molecular del eteno?

h) ¿Hay rotación libre alrededor del enlace C-C, como en el caso del etano?

Explique su aseveración.

i) ¿Cuál es el momento dipolar del eteno y porqué?

5.4. CIS Y TRANS-1,2-DICLOROETENO

C CCl

H H

ClC C

Cl

H Cl

H

cis-1,2-dicloroeteno (4) trans-1,2-dicloroeteno (5)

a) ¿Se trata del mismo compuesto o son dos compuestos con propiedades físicas y químicas

diferentes, como el momento dipolar, por ejemplo? ¿Cuál de ellos tiene un momento dipolar

igual a cero ( = 0) y porqué?

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b) ¿Es posible convertir 4 en 5 o 5 en 4 por rotación alrededor del enlace C-C como en el caso de las estructuras 1, 2 y 3 del 1,2-dicloroetano? Explique su razonamiento.

c) ¿Qué concepto describe propiamente la diferencia entre ambos alquenos 1,2-disustituídos?

d) ¿Cuál de los dos alquenos 6 o 7 siguientes es más estable? Explique su razonamiento.

C CH3C

H H

CH3C C

H3C

H CH3

H

cis-2-buteno (6) trans-2-buteno (7)

6. ETINO

Estructura de Lewis Dibujo del modelo molecular 6.3.

a) ¿Cuál es la hibridación de cada carbono?

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d) ¿Qué orbitales atómicos forman ambos enlaces pi (?

e) ¿Qué orbitales atómicos forman cada enlace sencillo C-H?

f) ¿Cuál es el ángulo formado por los átomos H-C-C?

g) ¿Qué átomos se encuentran en el mismo eje?

h) ¿Cuál es la geometría molecular del etino?

i) ¿Cuál es el momento dipolar del etino? Explique.

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ASIGNACIÓN POST-LABORATORIO: MODELOS MOLECULARES I

Complete la siguiente Tabla escribiendo/dibujando la información requerida en los espacios correspondientes.

Fórmula Molecular Estructura de Lewis Dibujo del Modelo Molecular

¿Es una molécula polar o no polar?

CH2O

C3H8O

N2H4

CHCl3

BF3

HCN

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¿CÓMO SE CALCULA Y OPTIMIZA LA ENERGÍA POTENCIAL DE LAS CONFORMACIONES DE UNA MOLÉCULA ORGÁNICA?

Objetivos:

Generar estructuras moleculares bidimensionales y de ellas sus modelos tridimensionales mediante el uso de programas computarizados de diseño y cálculo tales como ChemDraw y Chem3D.

Predecir la conformación más estable del n-butano a base de modelos moleculares FMM.

Calcular la energía potencial de los confórmeros del n-butano por el método de mecánica molecular MM2 con optimización del ángulo diedro C-C-C-C.

A base de los valores de energía potencial optimizados para cada conformación, construir una

gráfica Energía Potencial (Epot) versus ángulo diedro () especificando las geometrías de las máximas y mínimas con las proyecciones de Newman correspondientes.

Calcular la energía de activación (barrera de rotación) máxima del diagrama Epot vs .

Resumen:

Este laboratorio enseña: a) a visualizar las diferentes conformaciones del n-butano por rotación de su enlace C2-C3. b) a calcular y optimizar las energías potenciales de las conformaciones escalonadas y eclipsadas por el método MM2; c) a interpretar las energías potenciales resultantes en función del ángulo diedro, de las interacciones de van der Waals, de los impedimentos estéricos y de la tensión torsional.


1. Definir los conceptos: a) energía potencial de una conformación, b) ángulo diedro, c) interacción de van der Waals, d) impedimento estérico, y e) tensión torsional, aplicados al n-butano.

2. A base de lo anterior, estimar las estabilidades relativas de las conformaciones escalonadas y eclipsadas del n-butano dibujando las proyecciones de Newman correspondientes en orden descendente (la más estable a la izquierda) de estabilidad.

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ASIGNACIÓN PRE-LABORATORIO

Nombre y Apellidos:


Fecha de entrega de la asignación:

1. Explique brevemente y en forma clara los siguientes conceptos aplicados al n-butano:

a. Ángulo diedro C1-C2-C3-C4:

b. Fuerzas de interacción de van der Waals:

c. Impedimento estérico:

d. Tensión torsional:

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2. Gráfica de las proyecciones de Newman y las de caballete semilateral correspondientes de todas las conformaciones del n-butano:

PROYECCIONES DE NEWMAN CABALLETE SEMILATERAL

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A. Construcción del modelo molecular del n-butano Construya el modelo molecular del n-butano utilizando el equipo FMM. Haga rotar el enlace C2-C3 del modelo y aplicando los conceptos examinados en la asignación de Pre-Laboratorio, determine la conformación más estable. Observando detalladamente la conformación más estable de su modelo, dibuje en el espacio provisto en la parte A de su informe de laboratorio la proyección de Newman y el caballete semilateral de esa conformación.

B. Cálculo computerizado de la energía potencial de las conformaciones del n-butano con los programas ChemDraw y Chem3D 1. Activar los programas ChemDraw y Chem3D en su computadora signada. 2. Abrir una ventana en el programa ChemDraw y dibujar la fórmula de línea del n-butano. 3. Copiar. 4. En el espacio de trabajo del programa Chem3D (Untitled 1), pegar la fórmula de línea del n-

butano. 5. Activar el utensilio 2 y mover o hacer rotar el modelo en los ejes x, y o z, según su

preferencia, hasta que todos los átomos del n-butano sean perfectamente visibles. 6. En “Tools” seleccionar “Fit model to Window”. 7. Oprimiendo la tecla “Shift”, seleccionar los cuatro átomos de carbono del modelo en su

pantalla. Al hacerlo, aparece un contorno de color negro en los átomos seleccionados. 8. En “Object”, seleccionar “Set Dihedral Angle” y en la tabla de medidas (Measurements ),

escribir 0 (cero) en la segunda columna “Actual“ y oprimir “Enter“. Al hacerlo, el enlace

sencillo entre los carbonos 2 y 3 (C2-C3) rotará hasta que el ángulo diedro diedro ( formado entre los cuatro carbonos C-C-C-C sea de cero grados.

9. Activar el utensilio 2 y mover o hacer rotar el modelo en los ejes x, y o z, según sea necesario, hasta que todos los átomos del n-butano sean perfectamente visibles y el modelo del n-butano sea visible desde su perspectiva de caballete semilateral. Con el utensilio 2 activado hacer rotar el modelo para ser visto también desde la perspectiva de su proyección de Newman.

caballete semilateral proyección de Newman

10. Dibujar las proyecciones semilateral y de Newman de la conformación eclipsada SYN (

0 )del butano tal como aparece ahora en la pantalla especificando la posición de todos los átomos por medio de la letras H y C en la tabla B del informe de laboratorio.

11. Para el cálculo de la energía potencial (Epot) de la conformación eclipsada SYN del n-butano, seleccionar “Minimize Energy” en MM2 y oprimir el comando “Run”. En la columna de la derecha de la Tabla B del informe, anotar el resultado del cálculo de Epot que aparece como mensaje al pie de la ventana y está expresado en Kcal/Mol para la conformación

eclipsada SYN del n-butano y su ángulo diedro 0 . 12. Para continuar examinando las demás conformaciones el procedimiento continúa en forma

análoga. Abrir otra ventana en “File“ > “New Model“ del programa Chem3D.

PROCEDIMIENTO

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13. Pegar en esa ventana la pegar la fórmula de línea del n-butano que aún conserva en el programa ChemDraw.

14. Activar el utensilio 2 y mover o hacer rotar el modelo en los ejes x, y o z, según su preferencia, hasta que todos los átomos del n-butano sean perfectamente visibles.

15. En “Tools” seleccionar “Fit model to Window”. 16. Oprimiendo la tecla “Shift”, seleccionar los cuatro átomos de carbono del modelo en su

pantalla. Al hacerlo, aparece un contorno de color negro en los átomos seleccionados. 17. En “Object”, seleccionar “Set Dihedral Angle” y en la tabla de medidas (Measurements ),

escribir 60 en la segunda columna “Actual “ y oprimir “Enter “. Al hacerlo, el enlace sencillo

entre los carbonos 2 y 3 (C2-C3) rotará hasta que el ángulo diedro diedro ( formado entre los cuatro carbonos C-C-C-C sea de 60 grados.

18. Activar el utensilio 2 y mover o hacer rotar el modelo en los ejes x, y o z, según sea necesario, hasta que todos los átomos del n-butano sean perfectamente visibles y el modelo del n-butano sea visible desde su perspectiva de caballete semilateral. Con el utensilio 2 activado hacer rotar el modelo para ser visto también desde la perspectiva de su proyección de Newman.

19. Dibujar las proyecciones semilateral y de Newman de la conformación escalonada

gauche (= 60 )del butano tal como aparece ahora en la pantalla especificando la posición de todos los átomos por medio de la letras H y C en la tabla B del informe de laboratorio.

20. Calcular la energía potencial (Epot) de esa conformación del n-butano, seleccionando “Minimize Energy” en MM2 y oprimiendo el comando “Run”. En la columna de la derecha de la Tabla B del informe, anotar el resultado del cálculo de Epot que aparece como mensaje al pie de la ventana y está expresado en Kcal/Mol para la conformación escalonada gauche

del n-butano y su ángulo diedro =60 . 21. epetir los pasos -20 en orma análoga para calcular las energ as potenciales

correspondientes a los ángulos 20 , 0 , 2 0 , 00 y 60 de las con ormaciones restantes del n-butano. para completar la recopilación de datos de la Tabla B.

22. Dibujar las proyecciones semilateral y de Newman de cada una de esas conformaciones especificando la posición de todos los átomos por medio de la letras H y C en la tabla B del informe de laboratorio y escribir los valores de Epot computados en los espacios correspondientes de la Tabla B.

23. Para concluir, revisar todos los resultados, dibujos y preparar una gráfica preliminar Epot

[Kcal/Mol] vs ángulo diedro Enseñar todo el trabajo, incluyendo las gráficas al instructor. Cerrar los programas y registrase en la libreta de uso de la computadora asignada.

- 25 -

B. Tabla de valores de las máximas y mínimas de energía potencial calculadas en Kcal/Mol para las siete conformaciones siguientes del n-butano en función del ángulo diedro C1-C2-C3-C4.

0

60

20

0

2 0

300

60

CONFORMACIÓN ÁNGULO DIEDRO ENERGÍA POTENCIAL (proyección de Fischer) [grados] [Kcal/Mol]

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C. Gráfica preliminar de energía potencial en Kcal/Mol de las conformaciones del n-butano en función del ángulo diedro C1-C2-C3-C4 que indica la proyección de Newman de cada conformación junto sus máximas o mínimas correspondientes.

Epot

Kcal/Mol

I I I I I I I

0 60 120 180 240 300 360 ángulo diedro [grados]

D. Cálculo de la energía de activación (barrera de rotación) más alta entre dos mínimas de energía potencial del análisis conformacional del n-butano, en Kcal/Mol, a base de los datos obtenidos en los pasos previos.

CONFORMACIÓN ÁNGULO DIEDRO ENERGÍA POTENCIAL (proyección de Fischer) [grados] [Kcal/Mol]

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Nombre y Apellidos:



A. Dibujo del modelo molecular del n-butano en sus conformaciones de caballete semilateral y la proyección de Newman con los enlaces que forman el ángulo diedro C1-C2-C3-C4 ennegrecidos y los 14 átomos identificados en el espacio tridimensional con las letras H (hidrógeno) y C (carbono).

Conformación más estable del n-butano caballete semilateral proyección de Newman Conformación menos estable del n-butano caballete semilateral proyección de Newman

- 28 -

B. Tabla de valores de energía potencial en Kcal/mol calculadas para las siete conformaciones del n-butano en función de su ángulo diedro C1-C2-C3-C4. CONFORMACIÓN ÁNGULO DIEDRO ENERGÍA POTENCIAL (proyección de Newman) [grados] [Kcal/mol] 0 60 20 0 2 0 00 60

- 29 -

C. Gráfica de energía potencial optimizada de las proyecciones Newman de las siete conformaciones del n-butano en función del ángulo diedro C1-C2-C3-C4 computadas por el método de Mecánica Molecular MM2.

0 60 120 180 240 300 360 [°C]

D. Cálculo de la energía de activación o energía de la barrera de rotación más alta entre dos conformaciones escalonadas del n-butano en Kcal/mol utilizando a) los valores de energía potencial (Tabla B) y la gráfica C.

Epot

[Kal/mol]

- 30 -

E. a) En la misma gráfica de energía potencial (parte C del informe), trace con tinta roja el perfil de energía potencial del etano, haciendo un estimado cualitativo de las energías potenciales de las siete conformaciones en función del ángulo diedro H-C-C-H.

b) De la misma manera y en la misma gráfica, trace con tinta verde el perfil de energía potencial del 2,2,5,5-tetrametilhexano en función su ángulo diedro C2-C3-C4-C5.

F. Según se vio en la Asignación de Pre-Laboratorio, la conformación más estable de una

molécula está determinada por diversos factores tales como las fuerzas dipolo-dipolo, las fuerzas de van der Waals, la tensión torsional, entre otros. Tomando en cuenta éstos factores, dibuje la proyección de Newman de la conformación más estable que pueda adoptar el 1,2-etanodiol en función de su ángulo diedro O-C-C-O.

Proyección de Newman de la conformación más estable del 1,2-etanodiol.

- 31 -

¿CÓMO SE PURIFICA Y DETERMINA LA PUREZA DE UN COMPUESTO ORGÁNICO SÓLIDO?

Objetivos:

Seleccionar el disolvente apropiado para recristalizar un compuesto sólido orgánico desconocido.

Purificar el compuesto desconocido por recristalización.

Determinar la pureza del compuesto recristalizado por su punto de fusión y el porcentaje de recuperación.

Identificar el compuesto desconocido por correlación de puntos de fusión tabulados.

Dibujar la fórmula estructural e identificar los grupos funcionales del compuesto desconocido.

Recristalizar una muestra de acetanilida contaminada con impurezas coloreadas o insolubles.

Resumen:

Este experimento permite desarrollar las destrezas necesarias para: a) seleccionar un disolvente apropiado para la recristalización; b) purificar compuestos sólidos por recristalización; c) comprobar la pureza de un compuesto sólido por determinación de su punto de fusión; d) separar las impurezas de una muestra de la acetanilida contaminada.


1. Utilizando fuentes de referencia tales como ChemIndex (www.chemindex.com), Handbook of

Chemistry and Physics, el Índice Merk o los catálogos comerciales Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com), Fluka, etc., recopile en forma tabular la siguiente información indicada a continuación para algunos de los disolventes más comunes.

2. De la misma manera, complete la información indicada en cada una de las columnas de la Tabla II.


http://www.chemindex.com/

http://www.sigmaaldrich.com/

- 32 -


Nombre y Apellidos: Compañero(a) de grupo:


TABLA 1. Estructura química, punto de ebullición y polaridad de algunos disolventes.

DISOLVENTE ESTRUCTURA PUNTO DE EBULLICIÓN POLARIDAD

hexano

éter dietílico

acetona

acetato de etilo

isopropanol

etanol

metanol

agua

Fuente de referencia:

- 33 -

TABLA II. Estructura, punto de fusión y grupos funcionales de los compuestos sólidos desconocidos.

COMPUESTO ESTRUCTURA PUNTO DE FUSIÓN GRUPOS FUNCIONALES

ácido fenoxiacético

ácido trans-cinámico

3-nitrobenzoato de metilo

trifenilcarbinol

ácido salicílico

trans-estilbeno

4,4'-diterbutilbifenilo

acetanilida

p-aminobenzoato de etilo

fumarato de dimetilo


- 34 -

Materiales: termómetro; baño de arena; transformador

A. Selección de un disolvente apropiado para la recristalización. Obtenga uno de los compuestos sólidos desconocidos y anote en su libreta el código del mismo. Con una espátula, transfiera un poco del compuesto desconocido a seis tubos de ensayo medianos de forma tal que se cubra solamente el fondo de cada tubo de ensayo. Rotule los tubos de ensayo escribiendo agua, metanol, isopropanol, etanol, acetato de etilo y n-hexano. En caso de utilizar otros disolventes, proceda de la misma manera. Un disolvente es apropiado para recristalizar un compuesto sólido si lo disuelve en el calor, pero no en frio, siempre y cuando la cantidad de disolvente utilizado sea mínima, para que la solución esté próxima a su saturación. La selección del mejor disolvente para la recristalización de su compuesto desconocido se lleva a cabo de la manera siguiente. Con un gotero, agregue a cada uno de los tubos de ensayo 1 mL (unas 20 gotas) del disolvente que indica el rótulo de cada tubo. Para ver si el compuesto desconocido se disuelve en el disolvente, agite el tubo de ensayo por unos 30 segundos. Luego anote sus observaciones en la tabla de observaciones indicando si el sólido es soluble, parcialmente soluble o insoluble a la temperatura de salón. Si es soluble a esa temperatura, el disolvente no es apropiado para la recristalización. De no ser soluble, caliente el tubo de ensayo cuidadosamente sobre el baño de arena (transformador: unas 30 unidades), agitando hasta que el disolvente empiece a hervir. Agregue más disolvente con un gotero en caso de que el volumen inicial del disolvente haya disminuido por evaporación del mismo. Si aún no se ha disuelto el compuesto completamente, agregue otro mililitro del disolvente y vuelva a calentar. Repita el último paso hasta haber utilizado unos 3 mL del disolvente. Si aún no se ha disuelto completamente, probablemente ese disolvente tampoco sea el apropiado para la recristalización. En caso de haberse disuelto completamente en caliente, retire el tubo de ensayo del baño de arena, tápelo con un corcho y déjelo enfriar hasta la temperatura de salón. Luego, continúe el enfriamiento en un baño de agua/hielo por unos cinco minutos. Si observa que su compuesto se ha precipitado en frio, es decir que ha recristalizado, ese disolvente es el apropiado. Repita el mismo procedimiento con todos los disolventes asignados y registre sus datos en forma tabular. PARTE A: TABLA DE OBSERVACIONES

DISOLVENTE A TEMPERATURA DE

SALÓN AL CALENTAR LUEGO DE ENFRIAR

agua

metanol

isopropanol

etanol

acetato de etilo

n-hexano

Código del compuesto desconocido:

PROCEDIMIENTO

- 35 -

Disolvente seleccionado: B. Recristalización del compuesto desconocido.

En un matraz de Erlenmeyer de 125 mL, pese aproximadamente 1.00 g de la sustancia desconocida, anote el código y el peso exacto en su manual de laboratorio. Agregue 4 o 5 mL del disolvente seleccionado en la parte A de este experimento. Caliente el matraz de Erlenmeyer sobre el baño de arena (transformador: unas 30 unidades), agitando hasta la ebullición del disolvente (utilice una grapa para agitar el matraz de Erlenmeyer) hasta que el sólido se disuelva completamente. En caso de no disolverse, agregue más disolvente en porciones de 1 a 2 mL y vuelva a hervir la mezcla hasta la disolución completa del sólido. En algunos casos, la cantidad total de disolvente podría llegar a unos 40 mL. Una vez disuelto el compuesto, agregue un exceso de 3 mL del disolvente. Luego, deje reposar el matraz de Erlenmeyer a temperatura de salón hasta la formación de los primeros cristales. Continúe el enfriamiento en un baño de agua/hielo por unos 5 a 10 minutos para completar la recristalización. Filtre el producto recristalizado por succión en el embudo de Büchner. Enfríe en un tubo de ensayo unos 10 mL del disolvente utilizado para la recristalización y viértalos sobre el producto semiseco que se encuentra sobre el papel filtro en el embudo de Büchner. Succione haciendo presión sobre el embudo hasta que el producto esté completamente seco. Si los cristales no están completamente secos, transfiéralos a un vidrio de reloj y deposítelos en su gaveta hasta el próximo período de laboratorio (consulte con su instructor y siga sus instrucciones). Pese el producto seco y determine el punto de fusión. Repita la determinación del punto de fusión hasta obtener el mismo intervalo de temperatura en cada determinación. Proceda a identificar su compuesto desconocido por correlación del punto de fusión experimental y los puntos de fusión de la TABLA II: Estructura, punto de fusión y grupos funcionales de los compuestos sólidos desconocidos (Pre-Laboratorio). Resuma en su libreta a) los valores de los puntos de fusión obtenidos para el compuesto desconocido; b) el nombre, la estructura y el punto de fusión del compuesto de la Tabla II que mejor se correlacione con su producto recristalizado y enseñe su resumen a su instructor para que evalúe su trabajo.

PARTE B: TABLA DE DATOS.

Peso de la sustancia desconocida impura [g]:

Peso del desconocido recristalizado [g]:

Punto de fusión [°C]

Porcentaje de recuperación [%]

C. Recristalización de compuestos con impurezas coloreadas.

PRECAUCIÓN

El carbón activado no debe añadirse a la solución cuando la misma está hirviendo porque hace que el líquido rebase el recipiente. Para evitarlo, retire el matraz de Erlenmeyer del baño de arena cuando el disolvente esté hirviendo. Cuando deje de hervir, agregue poco a poco la cantidad indicada de carbón activado, agite con la varilla de cristal y vuelva a calentar sobre el baño de arena hasta que hierva, antes de filtrar. Evite también el contacto del carbón activado con la piel y la ropa.

Si se recristaliza una sustancia que contiene impurezas coloreadas, estas pueden ser separadas utilizando poca cantidad de carbón activado (activated carbon, Norit). Las impurezas se depositan

CÓDIGO DE LA SUSTANCIA

DESCONOCIDA:

- 36 -

por adsorción en la superficie de las finas partículas del carbón activado que luego al ser filtrado en caliente, permite la separación del producto que permanece disuelto en el filtrado junto con el disolvente a esa temperatura de ebullición. Posteriormente, al enfriarse se precipitan los cristales incoloros y puros del producto que luego puede ser separado del disolvente por filtración al vacío.

Primero, prepare el aparato de filtración por succión. Luego, en un matraz de Erlenmeyer de 100 mL, pese aproximadamente 1.0 g de acetanilida impura y anote el peso exacto en su libreta. Agregue 20 mL de agua destilada y caliente sobre el baño de arena agitando el matraz y sosteniéndolo con una grapa. Observe si al hervir el agua se ha disuelto todo el producto. Si es necesario, añada más agua destilada y vuelva a calentar hasta que la disolución sea completa. Aleje el matraz del baño de arena, espere un minuto y agregue con una espátula aproximadamente 0.1 g de carbón activado (mantenga limpio el área de las balanzas). Hierva nuevamente la mezcla sin dejar de agitar el matraz. Añada más agua destilada si el volumen inicial del agua ha disminuido visiblemente por evaporación y vuelva a calentar. Cuando la solución esté hirviendo, vierta el contenido del matraz de Erlenmeyer sobre el papel filtro húmedo y pegado a la superficie porosa del embudo de Büchner. Haga presión sobre el embudo para que la succión sea más efectiva. Hierva en otro matraz unos 3 mL adicionales de agua destilada y transfiéralos hirviendo al matraz de Erlenmeyer para el lavado y recuperación del producto que haya quedado adherido al mismo. Agite la solución y agregue la misma al embudo, presione el mismo y complete la filtración del carbón activado que contiene las impurezas separadas. Deje en reposo el filtrado ya incoloro por espacio de 10 minutos y enfríe el matraz de Erlenmeyer en un baño de agua y hielo. Si no se forman los cristales después del tiempo indicado pruebe inducir la cristalización de la acetanilida purificada raspando la pared interior-inferior del matraz de Erlenmeyer con una varilla de vidrio. Si no se forman los cristales, es porque la solución no está lo suficientemente concentrada y es ese caso debe calentar la mezcla nuevamente sobre el baño de arena para evaporar el exceso de agua. Reduzca aproximadamente un cuarto del volumen de la solución. Vuelva a enfriar hasta la formación de la acetanilida cristalina.

Finalmente, filtre los cristales por succión y lávelos con 3 mL de agua destilada fría. Déjelos secar sobre un vidrio de reloj hasta el próximo período de laboratorio, si no es posible utilizar un horno para concluir con el secado. Finalmente, pese el producto, determine el punto de fusión, calcule el porcentaje de recuperación y enseñe sus resultados a su instructor antes de proceder a preparar su informe de laboratorio.

PARTE C: TABLA DE DATOS

Agente descolorante utilizado:

Peso de la acetanilida impura [g]:

Disolvente:

Peso de la acetanilida pura [g]:

Punto de fusión [°C]:

Porcentaje de recuperación [%]:

Fórmula estructural de la acetanilida:

- 37 -


Nombre y Apellidos:



A. Selección del disolvente apropiado para la recristalización. Código de la sustancia deconocida: Disolvente seleccionado: PARTE A: TABLA DE OBSERVACIONES

DISOLVENTE A TEMPERATURA DE

SALÓN AL CALENTAR LUEGO DE ENFRIAR

agua

metanol

isopropanol

etanol

acetato de etilo

n-hexano

B. Recristalización de la sustancia desconocida. PARTE B: TABLA DE DATOS

Peso de la sustancia desconocida impura [g]:

Peso del compuesto desconocido recristalizado [g]:

Punto de fusión [°C]

Porcentaje de recuperación [%]

Nombre IUPAC del compuesto identificado: Grupos funcionales: ESTRUCTURA MOLECULAR

CÓDIGO DE LA SUSTANCIA

DESCONOCIDA:

- 38 -

C. Recristalización de la acetanilida coloreada. PARTE C: TABLA DE DATOS

Agente descolorante utilizado:

Peso de la acetanilida impura [g]:

Disolvente:

Peso de la acetanilida pura [g]:

Punto de fusión [°C]:

Porcentaje de recuperación [%]:

Fórmula estructural de la acetanilida Grupos funcionales:

- 39 -



RESUMEN*







C. BASE TEÓRICA


RESOLUCIÓN



D. RESULTADOS







E. CONCLUSIÓN




F. REFERENCIAS




- 40 -

¿CÓMO SE SEPARA UNA MEZCLA DE DOS COMPUESTOS ORGÁNICOS LÍQUIDOS Y CÓMO SE LOS IDENTIFICA?

Objetivos:

Separar una mezcla de dos compuestos orgánicos líquidos por destilación fraccionada.

Preparar una gráfica de temperatura [°C] versus tiempo [min.]

Identificar ambos compuestos líquidos por sus puntos de ebullición.

Determinar la composición de la mezcla binaria.

Resumen:

Este experimento permite desarrollar las destrezas para: a) separar y purificar dos compuestos orgánicos líquidos por destilación fraccionada; b) identificar los compuestos líquidos por correlación de sus puntos de ebullición con valores tabulados de referencia; c) determinar el porcentaje de recuperación de cada componente de la mezcla binaria.

Nota. Los compuestos orgánicos líquidos que contienen grupos funcionales polares como los alcoholes, tienden a retener agua. Por ésta razón destilan formando mezclas azeotrópicas con el agua, a temperaturas por debajo de su punto de ebullición en estado puro, particularmente si sus puntos de ebullición están por encima de los 105 °C.


1. Utilizando fuentes de referencia tales como ChemIndex (www.chemindex.com), Handbook of

Chemistry and Physics, el Índice Merk o los catálogos comerciales Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com), Fluka, etc., recopile en forma tabular las estructuras moleculares y puntos de ebullición de los compuestos líquidos que aparecen en la Tabla I.

2. Enumere los factores que aumentan o disminuyen el punto de ebullición de los líquidos orgánicos.

3. Lea el procedimiento y familiarícese con todas las partes del equipo de destilación fraccionada (Figura 1).

4. Cite tres aplicaciones industriales de la técnica de destilación.




- 41 -




TABLA 1. Nombre IUPAC, fórmula estructural y puntos de ebullición de compuestos líquidos orgánicos contenidos en las mezclas binarias.

líquido (nombre IUPAC) fórmula estructural punto de ebullición

[°C]

acetona

metanol

hexano

1-butanol

acetato de metilo

acetato de etilo

heptano

tolueno


- 42 -

2. Factores que aumentan y disminuyen los puntos de ebullición de los líquidos orgánicos:

3. Aplicaciones industriales de la técnica de destilación:

a.

b.

c.

- 43 -

Materiales: termómetro; equipo a escala semi-micro de destilación; baño de arena; transformador

Obtenga una de las mezclas binarias de dos compuestos líquidos desconocidos y anote en su la Figura 1 y las indicaciones de su instructor. Lubrique con grasa de silicona todas las uniones de vidrio esmerilado y asegure las partes del equipo con las grapas apropiadas. Empiece fijando el anillo de acero al estativo a una altura de unas cinco pulgadas de su base. Luego coloque sobre el anillo el baño de arena lleno a ¾ de su capacidad. Sobre la arena, asegure firmemente también con una grapa el matraz de destilación 1 limpio y seco de 25 mL que contiene 15 mL de la mezcla a ser separada y dos piedras de ebullición. Sobre él, coloque cuidadosamente la columna de refracción 2, luego el conector 3 en forma de Y, el condensador 4, el conector 5 en forma de codo y el matraz recolector 6 rotulado como “Mezcla”. Finalmente introduzca cuidadosamente el termómetro 9 a través del adaptador 8 hasta que su extremo inferior llegue a la altura indicada en la Figura 1. Asegúrese de que las grapas sostienen todo el equipo en forma segura que el mismo esté completamente cerrado, con excepción del brazo horizontal del conector en forma de codo 5 que regula la presión del interior del equipo de destilación con la presión externa. Conecte las

3

mangas de refrigeración al condensador 4 en el sentido que indican las flechas de la Figura 1 (salida y entrada del agua a la izquierda y derecha, respectivamente) y deje que circule el agua de enfriamiento con una presión moderada. Consulte con su instructor, que además revisará el resto del equipo antes de indicarle que puede empezar con la destilación fraccionada. Empiece el calentamiento de la mezcla con el transformador a 15-20 voltios. A medida que la mezcla se calienta, observará la formación de un anillo de vapor condensante que sube desde el matraz de destilación a través del tubo interior de la columna de refracción hasta el termómetro, proceso que puede prolongarse hasta 20 minutos. Durante ese tiempo, la temperatura en el termómetro permanecerá sin cambio (temperatura de salón). Registre esa temperatura en la Tabla

PROCEDIMIENTO

1. matraz de destilación

2. columna de refracción

3. tubo conector en forma

de Y

4. condensador

5. tubo conector en forma

de codo

6. matraz recolector

7. mangas de enfriamiento

8. adaptador

9. termómetro

2

1

3 4

5

6

9

8

7

Figura 1: Equipo de destilación fraccionada

fraccionada

- 44 -

2 de tiempo versus temperatura. Cuando el vapor del destilado llegue al termómetro se registrará un incremento en la temperatura. Desde ese momento por cada minuto, anote la lectura del termómetro hasta que la destilación haya terminado. TABLA 2. Registro de tiempos y temperaturas de la destilación fraccionada.

t [min] T [°C]

t [min] T [°C]

t [min] T [°C]

0

16

32

1

17

33

2

18

34

3

19

35

4

20

36

5

21

37

6

22

38

7

23

39

8

24

40

9

25

41

10

26

42

11

27

43

12

28

44

13

29

45

14

30

46

15

31

47

Cuando el vapor del líquido más volátil llega al tubo interior y frio del condensador se condensa en orma de pequeñas gotas hasta llegar gota a gota al matraz recolector rotulado “Mezcla”. El calentamiento del matraz de destilación durante todo el proceso debe ser regulado con el transformador de forma tal que la velocidad de goteo en el matraz recolector sea de unas dos gotas por segundo. Cuando la temperatura continúe subiendo hasta llegar a un valor más o menos constante (+/- 2 °C) durante unas cinco lecturas consecutivas, cambie el matraz recolector “Mezcla” por otro rotulado “Fracción 1” y prosiga con la destilación. La Fracción 1 es el componente líquido más volátil de la mezcla binaria y la temperatura constante es su punto de ebullición. Cuando la temperatura del termómetro suba unos tres grados por encima del valor constante registrado para la Fracción 1, retire el matraz recolector “Fracción 1”, coloque en su lugar nuevamente el matraz rotulado “Mezcla” y aumente el voltaje en el trans ormador unos 2 voltios adicionales. Mientras destila una mezcla de los últimos residuos de la Fracción 1 y los primeros vapores de la Fracción 2, la temperatura seguirá subiendo hasta llegar nuevamente a otro valor relativamente constante, que es cuando deberá retirar el matraz “Mezcla” y conectar el tercer matraz rotulado ”Fracción 2”. Continúe el registro de las temperaturas en función del tiempo y la destilación hasta que en el matraz de destilación quede un residuo líquido de no menos de un volumen de 2 a 3 mL.

- 45 -

PRECAUCIÓN Toda destilación debe interrumpirse antes de que el matraz de destilación quede completamente seco. Una destilación se da por finalizada cuando en el fondo del matraz de destilación quedan de 2 a 3 mL del líquido a destilar. Los compuestos orgánicos pueden formar peróxidos al reaccionar con el oxígeno del aire que al ser calentados en seco podrían descomponerse violentamente.

Finalmente, mida con una probeta los volúmenes de los tres matraces rotulados como Fracción 1, Fracción 2 y Mezcla y determine el porcentaje de composición de la mezcla binaria. Por correlación con los puntos de ebullición tabulados (Tabla 1, Asignación Pre-Laboratorio). Antes de depositar los contenidos de los matraces en los envases de residuos orgánicos localizados en los extractores del laboratorio, enseñe sus compuestos separados, su TABLA 2 de registro de tiempos y temperaturas de la destilación fraccionada, los nombres IUPAC, las estructuras moleculares de las Fracciones 1 y 2 y los porcentajes calculados de los mismos en la mezcla inicial.

- 46 -


Nombre y Apellidos:



1. Tabla de Registro de tiempos y temperaturas de la destilación fraccionada.

t [min] T [°C]

t [min] T [°C]

t [min] T [°C]

0

16

32

1

17

33

2

18

34

3

19

35

4

20

36

5

21

37

6

22

38

7

23

39

8

24

40

9

25

41

10

26

42

11

27

43

12

28

44

13

29

45

14

30

46

15

31

47

- 47 -

2. Inserte a continuación la gráfica de temperatura [°C] versus tiempo [min], en Excel, con título, sin fondo de color, conectando todos los puntos [°C] / [min] con una línea e identificando las zonas correspondientes de la gráfica como Fracción 1, Fracción 2 y Mezcla. 3. Discusión de la gráfica y comentarios sobre la efectividad de la separación por destilación

fraccionada..

- 48 -

4. Datos experimentales

Código de la mezcla

Volumen de la mezcla inicial

Punto de ebullición de la Fracción 1

Volumen de la Fracción 1

Porcentaje de la Fracción 1

Nombre IUPAC y estructura molecular de la Fracción 1

Punto de ebullición de la Fracción 2

Volumen de la Fracción 2

Porcentaje de la Fracción 2

Nombre IUPAC y estructura molecular de la Fracción 2

Volumen recolectado en el matraz "Mezcla"

Porcentaje de la "Mezcla"

- 49 -



RESUMEN*







C. BASE TEÓRICA


RESOLUCIÓN



D. RESULTADOS







E. CONCLUSIÓN




F. REFERENCIAS




- 50 -

ASIGNACIÓN DE POST-LABORATORIO 1. Indique los factores que determinan el punto de ebullición de un líquido orgánico.

2. Aplique el concepto anterior (1) para explicar el resultado obtenido en la destilación fraccionada de la mezcla binaria de su desconocido.

3. Explique la razón por la cual los siguientes compuestos tienen los puntos de ebullición indicados. Los pesos moleculares(PM) están redondeados.

OH

O O

OH ácido butanoico 2-pentanona 1-butanol PM = 88 PM = 86 PM = 74 163.5 °C 108-110 °C 136-138 °C

- 51 -

¿CÓMO SE OBTIENE, PURIFICA Y CARACTERIZA UN ALQUENO POR MEDIO DE REACCIONES QUÍMICAS TÍPICAS?

Objetivos:

Obtener el ciclohexeno por deshidratación térmica del ciclohexanol en medio ácido.

Purificar el ciclohexeno por destilación.

Escribir el mecanismo de la reacción.

Determinar el porcentaje de rendimiento.

Identificar ambos compuestos líquidos por sus puntos de ebullición.

Efectuar ensayos químicos cualitativos para determinar la presencia de enlaces dobles carbono-carbono en moléculas orgánicas.

Resumen:

Este experimento enseña a: a) aplicar la técnica utilizada comúnmente en la síntesis y purificación de un alqueno; b) calcular los rendimientos teórico y práctico correspondientes; c) postular el mecanismo de la reacción; d) determinar la presencia del grupo funcional alqueno en moléculas orgánicas a base de la adición de bromo molecular al enlace doble C=C y su oxidación con permanganato potásico.

Asignación Pre-Laboratorio:

1. Leer el procedimiento y completar la Tabla de Datos de la Reacción escribiendo la información

requerida en los espacios correspondientes de la tabla tomando en cuenta las cantidades de los reactantes especificadas en el procedimiento.

2. Escribir los siguientes mecanismos de reacción:

a) deshidratación térmica del ciclohexanol con ácido fosfórico como catalizador; b) adición de bromo molecular al enlace doble C=C; c) oxidación del enlace C=C con permanganato de potasio.


- 52 -




Ecuación química de la reacción:

OH H3PO4

calor+ H2O

1. TABLA DE DATOS DE LA REACCIÓN

OH

H3PO4 H2O

Fórmula

Molecular

Masa Molecular [g/mol]

Cantidad [g]

moles

Volumen [mL]

Densidad d = 0.96 g/mL d = 0.811 g/mL

Punto de Ebullición

Peb = 160 - 161 ° C

Peb = 83 ° C

- 53 -

2. MECANISMOS

+ H2OOH

a)

b) Br2

Br

Br

c)KMnO4

OH

OH

H3PO4

- 54 -

Materiales: termómetro; equipo a escala semi-micro de destilación; baño de arena; transformador

PRECAUCIÓN El ácido fosfórico es un ácido fuerte y corrosivo. Evite el contacto con la piel y use las gafas de seguridad todo el tiempo que dure el experimento. El residuo de la destilación del ciclohexeno contiene ácido fosfórico y debe ser neutralizado cuidadosamente con bicarbonato de sodio en el extractor antes de ser transferido al frasco de residuos orgánicos. Recuerde que la destilación debe interrumpirse cuando en el matraz de destilación quedan unos 2 mL del residuo líquido.

A. Preparación del ciclohexeno

Instale el aparato de destilación sencilla siguiendo las instrucciones del experimento de destilación fraccionada y observando la Figura 1 del experimento de “Puri icación de Compuestos L quidos, por Destilación Fraccionada”, pero sin incluir la columna de refracción. Para esto, conecte directamente el matraz redondo de destilación de 50 mL al cabezal (tubo en forma de Y) que lleva el termómetro y el condensador. Conecte al codo otro matraz recolector redondo de 25 mL que debe estar sumergido en un baño de agua y hielo para evitar la evaporación parcial del ciclohexeno que es un líquido volátil. Luego, deposite 10 mL de ciclohexanol en el matraz de reacción que a la misma vez será el matraz de destilación. Agregue cuidadosamente 2.5 mL de ácido fosfórico al mismo matraz y dos piedras de ebullición. Inicie el flujo moderado de agua de refrigeración en el condensador del equipo. Enseñe el equipo a su instructor antes de empezar el calentamiento. Inicie el calentamiento de la mezcla de reacción con el transformador a unos 40 voltios. Cuando los vapores lleguen al termómetro, no deje que la temperatura sobrepase los 110 °C, alejando parcialmente el matraz de destilación de la arena para regular el calentamiento. Concluya con la destilación cuando queden aproximadamente 2 mL de residuo en el matraz de destilación. El punto de ebullición es de 83°C.

Retire el baño de arena y deje enfriar el equipo. Desconecte el matraz recolector que ahora contiene dos fases: la superior que es la fase orgánica (ciclohexeno) y la inferior que es la acuosa, ambos productos de la reacción. Luego, con una espátula, agregue a ese matraz porciones pequeñas de cristales cloruro de sodio para saturar la fase acuosa. Agite el matraz para acelerar la disolución del cloruro de sodio y su saturación, visible cuando en el fondo del matraz ya no se disuelven los cristales de NaCl. Para neutralizar, añada poco a poco y agitando el matraz de 3 – 5 mL de una solución acuosa de carbonato de sodio (Na2CO3) hasta que la fase acuosa del matraz indique reacción alcalina con el papel indicador de pH.

Para continuar con la purificación del producto, transfiera la mezcla neutralizada a un embudo de separación. Agite el mismo, déjelo reposar sobre el aro de hierro y separe las fases dejando gotear la fase acuosa por la parte inferior del embudo a un matraz de Erlenmeyer de 50 mL rotulado (fase acuosa). Transfiera la fase orgánica del embudo a otro matraz seco de Erlenmeyer de 50 mL con el rótulo fase orgánica. Para remover los últimos residuos de agua que todavía puedan quedar en la fase orgánica, añada con una espátula un poco de cloruro de calcio anhidro (CaCl2 anhdr.), hasta que el ciclohexeno esté seco, punto que se reconoce cuando el líquido orgánico se torna completamente transparente, si se deja reposar el matraz de Erlenmeyer tapado con un corcho por unos 5 minutos.

Limpie, seque e instale el equipo de destilación para una segunda destilación de purificación del ciclohexeno. Para ello, decante el ciclohexeno seco del matraz de Erlenmeyer al matraz de destilación dejando el cloruro de calcio atrás. Proceda a redestilar el producto calentando el matraz

PROCEDIMIENTO

- 55 -

de destilación y recogiendo la fracción del líquido que destila entre 80 y 85 °C en un matraz redondo limpio, seco y previamente pesado, rotulado ciclohexeno. Para concluir con la parte A, pese su producto y transfiéralo a un tubo de ensayo grande, limpio y seco. Tápelo con un corcho y enseñe el producto obtenido a su instructor.

B. Reacciones químicas de identificación del enlace doble C=C del ciclohexeno

Prepare cuatro tubos de ensayo limpios y secos y rotulados: a) ciclohexanol + Br2; b) ciclohexanol + KMnO4; c) ciclohexeno + Br2; d) ciclohexeno + KMnO4. Con una pipeta Pasteur, deposite 8 gotas de ciclohexanol en cada uno de los tubos a y b. Luego, con otra pipeta, deposite 8 gotas del ciclohexeno obtenido en cada uno de los tubos c y d.

PRECAUCIÓN Las soluciones de bromo molecular y de permanganato potásico son fuertemente oxidantes. Trabaje con ellas siempre en el extractor sin quitarse las gafas en ningún momento y evitando el contacto con la piel. Elimine los residuos de las pruebas que llevará a cabo a continuación siguiendo las indicaciones de su instructor.

Adición de bromo molecular en solución de tetracloruro de carbono [Br2/CCl4]. En el extractor, añada cuidadosamente tres gotas de la solución de bromo en tetracloruro de carbono [Br2/CCl4] al tubo de ensayo c que contiene el ciclohexeno obtenido. Agite el tubo de ensayo y añada tres gotas adicionales de [Br2/CCl4]. Anote sus observaciones: los cambios de color y formación de precipitado, o cambios de color solamente, indican reacción positiva. El color de la solución de [Br2/CCl4] es marrón a altas concentraciones y amarillento a bajas concentraciones. Por lo tanto, un cambio de color de marrón a amarillo, no significa necesariamente que el ensayo dio positivo a la reacción de adición de bromo molecular, sino que el cambio es debido únicamente al efecto de una menor concentración de bromo en el tubo de ensayo. Pero si la descoloración con las seis gotas de la solución de bromo es completa, la reacción es positiva e indica la presencia de un alqueno, el ciclohexeno, en este caso. Repita el procedimiento anterior, esta vez añadiendo tres gotas de la solución de bromo en tetracloruro de carbono [Br2/CCl4] al tubo de ensayo a que contiene el ciclohexanol. Agite el tubo de ensayo y añada tres gotas adicionales de [Br2/CCl4]. Anote sus observaciones Adición de una solución acuosa de permanganato de potasio [KMnO4]. En el extractor, añada tres gotas de la solución violeta de KMnO4 en agua al tubo de ensayo d que contiene ciclohexeno. Agite el tubo de ensayo y añada tres gotas adicionales de KMnO4. Agite nuevamente. Anote sus observaciones. El color de la solución de KMnO4 es violeta a altas concentraciones y rosado a bajas concentraciones. Una reacción positiva es aquella que indica cambio de color de violeta a amarillo y la formación de un precipitado coloidal y marrón (no siempre visible) de dióxido de manganeso, MnO2. Repita el procedimiento anterior, esta vez añadiendo tres gotas de la solución de KMnO4 en agua al tubo de ensayo b que contiene ciclohexanol. Agite el tubo de ensayo y añada tres gotas adicionales de KMnO4. Anote sus observaciones. Antes de descartar los residuos, verifique si los resultados (Tabla de Datos Experimentales, página 58) y las observaciones de los ensayos coinciden con la teoría (Asignación de Pre-Laboratorio). En caso de duda, repita el ensayo y consulte con su instructor. Finalmente, enseñe los cuatro tubos de ensayo y sus observaciones acompañadas de las ecuaciones químicas correspondientes a su instructor.

- 56 -

C. Tabla de Datos Experimentales

Intervalo de punto de ebullición de la primera destilación del ciclohexeno

°C

Peso del ciclohexeno obtenido en la primera destilación

g

Intervalo de punto de ebullición de la segunda destilación del ciclohexeno

°C

Peso del cicloxeno puro g

Porcentaje de rendimiento del ciclohexeno puro

D. Observaciones de los Ensayos Químicos*

CICLOHEXENO + solución de tetracloruro de carbono

[Br2/CCl4

CICLOHEXENO + solución de permanganato de potasio

[KMnO4].

CICLOHEXANOL + solución de tetracloruro de carbono

[Br2/CCl4

CICLOHEXANOL + solución de permanganato de potasio

[KMnO4].

*) Indique los cambios del color inicial del reactante al color después de agitar el tubo de ensayo y si se forma algún precipitado. Estas descripciones de sus observaciones deben ser consistentes con su aseveración respecto a si el ensayo fue positivo o negativo y con los mecanismos de la parte 4 de su informe (páginas 60 – 61) y con su resumen final (página 62).

- 57 -


Nombre y Apellidos:




OH

H3PO4 H2O

Fórmula

Molecular


Cantidad [g]

moles

Volumen [mL]

Densidad d = 0.96 g/mL d = 0.811 g/mL

Punto de Ebullición

Peb = 160 - 161 ° C

Peb = 83 ° C

2. Tabla de Resultados experimentales

Intervalo de punto de ebullición de la primera destilación del ciclohexeno

°C

Peso del ciclohexeno obtenido en la primera destilación

g

Intervalo de punto de ebullición de la segunda destilación del ciclohexeno

°C

Peso del ciclohexeno puro g

Porcentaje de rendimiento del ciclohexeno puro

- 58 -

3. Observaciones de los Ensayos Químicos

CICLOHEXENO + solución de tetracloruro de carbono

[Br2/CCl4

CICLOHEXENO + solución de permanganato de potasio

[KMnO4].

CICLOHEXANOL + solución de tetracloruro de carbono

[Br2/CCl4

CICLOHEXANOL + solución de permanganato de potasio

[KMnO4].

4. MECANISMOS

OH

H3PO4 H2O

a)

- 59 -

b)

Br2

CCl4

Br

Br Br

Br

+

50% 50%

c)

KMnO4

H2O

OH

OH

- 60 -



RESUMEN*







C. BASE TEÓRICA


RESOLUCIÓN



D. RESULTADOS







E. CONCLUSIÓN




F. REFERENCIAS




- 61 -

¿QUÉ PROPIEDADES TIENE UNA MOLÉCULA CON UN ÁTOMO TETRAÉDRICO ENLAZADO A CUATRO SUSTITUYENTES

DIFERENTES?

Objetivos:

Construir los modelos moleculares de varios tipos de estereoisómeros.

Conceptualizar las características de las proyecciones de Fischer.

Determinar las configuraciones absolutas de centros estereogénicos por las Reglas de Secuencia de Cahn-Ingold-Prelog.

Extender el concepto de estereisomerismo a la síntesis orgánica y a la bioquímica.

Resumen:

Esta práctica de laboratorio permite: a) conceptualizar las características del espacio molecular tridimensional que dan lugar a la formación de estereoisómeros: enantiómeros y diastereoisómeros; b) examinar esas características tridimensionales por medio de modelos moleculares y sus diversas formas de representación gráfica; c) extender el concepto de quiralidad a moléculas que contienen más de un centro estereogénico.

Asignación Pre-Laboratorio:

1. Estudiar los conceptos de la Tabla 1.

2. Dibujar dos estructuras moleculares como ejemplo de cada uno de los cinco tipos de isomerismo indicados en la tabla 1.


- 62 -

TABLA 1. Tipos de isómeros.

ISÓMEROS

Son moléculas diferentes que

tienen como único rasgo común

la fórmula molecular

ISÓMEROS

CONSTITUCIONALES

Son moléculas diferentes que tienen

la misma fórmula molecular, pero

que difieren en la conectividad de

sus átomos

ESTEREOISÓMEROS


tienen la misma fórmula molecular,

la misma conectividad de sus

átomos, pero difieren en la posición

relativa de los mismos en el espacio

ENANTIÓMEROS

Son moléculas diferentes que tienen

la misma fórmula molecular, la

misma conectividad de sus átomos,

y que se comportan como objeto e

imagen especular

DIASTEREOISÓMEROS


tienen la misma fórmula molecular,

la misma conectividad de sus

átomos, pero que no se comportan

como objeto e imagen. Pueden ser

quirales o aquirales.

- 63 -




1. Estructuras moleculares que representan dos ISÓMEROS en general:

2. Estructuras moleculares que representan dos ISÓMEROS CONSTITUCIONALES:

3. Estructuras moleculares que representan dos ESTEREOISÓMEROS en general:

4. Estructuras moleculares que representan un par de ENANTIÓMEROS:

5. Estructuras moleculares que representan un par de ISÓMEROS DIASTEREOISOMEROS:

- 64 -

Materiales: Equipo de Modelos Moleculares Framework Molecular Models (FMM)

ESTEREOISÓMEROS Los estereoisómeros son compuestos deferentes que tienen la misma fórmula molecular y que sus secuencias de enlaces (conectividad) son idénticas, pero que la posición relativa de sus átomos en el espacio tridimensional es diferente. Entre los estereoisómeros se distinguen tres grupos: los alquenos, los cicloalcanos y los isómeros ópticos. Para examinar estos aspectos tridimensionales de las moléculas, se construirán modelos moleculares, se dibujará cada modelo en las distintas formas de representación gráfica y se determinará las características estereoquímicas mediante la nomenclatura vigente. NOTA Antes de proceder a construir el modelo molecular de un compuesto, escriba en su libreta la estructura molecular del mismo y determine la hibridación de cada átomo de carbono, oxígeno o nitrógeno (sp3 tetraedro; sp2 bipirámide trigonal; sp octaedro). Luego seleccione las piezas metálicas que representan esas hibridaciones y haga las conexiones correspondientes entre los átomos con los palillos. Al finalizar la práctica, cada estudiante, enseñará su trabajo individual al instructor. 1. ISÓMEROS CIS-TRANS (Z, E) Cuando la rotación alrededor de un enlace entre dos átomos está restringida, se observa el caso de isomerismo cic-trans (Z, E), característico el alquenos y cicloalcanos. 1.1. Cicloalcanos a) Construya los modelos moleculares del cis-1,2-diclorociclobutano y del trans-1,2-

diclorociclobutano y dibuje las estructuras tridimensionales en los espacios indicados:

cis-1,2-diclorociclobutano trans-1,2-diclorociclobutano

b) ¿Es posible la isomerización de ambos compuestos a temperatura de ambiente? Isomerización significa la conversión del compuesto cis en el trans (o viceversa) por rotación de los enlaces. Explique su razonamiento.

PROCEDIMIENTO

- 65 -

1.2. Alquenos a) Construya los modelos moleculares del cis-2-buteno y del trans-2-buteno (Z-2-buteno y E-2-

buteno) y dibuje las estructuras tridimensionales en los espacios indicados:

cis-2-buteno trans-2-buteno

b) ¿Es posible la isomerización de ambos compuestos a temperatura de ambiente? Explique su razonamiento.

c) Construya y dibuje los modelos moleculares de los compuestos indicados a continuación:

(Z,Z)-2,4-hexadieno

(Z,E)-2,4-hexadieno

(E,E)-2,4-hexadieno

- 66 -

d) ¿Es posible la isomerización de ambos compuestos a temperatura de ambiente? Explique su razonamiento.

2. Isómeros ópticos Cuatro ligandos (sustituyentes) diferentes unidos a un mismo átomo tetraédrico dan origen a dos estructuras moleculares enantioméricas que se comportan como si fueran objeto e imagen especular y que no son superponibles. Estas moléculas son compuestos diferentes aunque tienen el mismo punto de fusión, el mismo punto de ebullición, la misma densidad, pero difieren en el efecto que tienen sobre la luz polarizada. El signo algebraico de sus rotaciones específicas es

opuesto: los unos son dextrógiros +[] y los otros - [] levógiros. En un medio asimétrico como el biológico, difieren en todo sentido. Verifique las características espaciales de dos enantiómeros construyendo los modelos moleculares que se asemejen a las moléculas A y B de la Figura 2, utilizando un tetraedro y cuatro palillos distintos (un color para cada ligando). Luego, coloque ambos modelos sobre la mesa de forma que pueda apreciar la relación objeto-imagen especular entre los mismos. Intente la superposición de ambos modelos para comprobar su asimetría, es decir la diferencia relativa de los ligandos en el espacio tridimensional. Figura 1 2.1. Nomenclatura R,S El sentido de disposición especial de los cuatro ligandos alrededor de un centro estereogénico es la única diferencia topológica entre ambos enantiómeros y se denomina configuración absoluta. Para propósitos de nomenclatura, las Reglas de Secuencia de Ingold-Cahn-Prelog permiten especificar la disposición espacial de los cuatro ligandos de cada enantiómero y así establecer la diferencia en sus configuraciones absolutas. En el caso del bromocloroflúormetano (Figura 1) por ejemplo, se le asigna a cada ligando directamente unido al centro asimétrico una prioridad basada en su número atómico. La primera prioridad o el número 1 se le asigna al átomo bromo que tiene el número atómico mayor. De igual forma, el cloro, el flúor y el hidrógeno reciben sus prioridades correspondientes: 2, 3, 4, respectivamente, Figura 2. Figura 2 Luego, se observa el tetraedro de modo que el átomo de menor prioridad identificado con el número 4 (el átomo de hidrógeno en la Figura 3 resulte atrás y los demás átomos adelante, sobre el mismo plano. Si la secuencia numérica 1-2-3 se desplaza a la derecha, la configuración absoluta

- 67 -

del carbono es R. Por el contrario, si se desplaza a la izquierda, la configuración absoluta del carbono es S, como se puede observar en la figura 3. Figura 3

S R (S)-bromocloroflúormetano (R)-bromocloroflúormetano

Finalmente, se escribe delante del nombre IUPAC la letra R o la letra S, según corresponda a la configuración absoluta del enantiómero en particular. R y S vienen del latín rectus (derecha) y sinister (izquierda), Figura 3. 2.2. La Proyección de Fischer La proyección de Fischer traduce el carácter tridimensional del tetraedro a una representación bidimensional de un compuesto quiral. En la proyección de Fischer, por definición, el átomo asimétrico o centro estereogénico es el centro de la cruz. Los ligandos unidos al centro estereogénico y que aparecen en la recta horizontal de la cruz, salen del plano del papel hacia el observador. Por el contrario, los ligandos que aparecen en la recta vertical, están orientados hacia atrás, es decir, debajo del plano del papel. (Figura 4).

Br

CF H

Cl

Br

CH F

Cl

(S) (R)

Br

CF H

Cl

Br

CH F

Cl

(S) (R)

Figura 4

- 68 -

2.3. Intercambio delos ligandos de la Proyección de Fischer Si se intercambian las posiciones de cualquiera de dos de los ligandos en la proyección de Fischer (lo cual se define como un cambio), se invierte la configuración del átomo quiral y se obtiene de esa forma la proyección de Fischer del enantiómero de la molécula original. Si se hace dos cambios, se obtiene el tetraedro con su configuración absoluta original (Figura 6.5). En resumen, un número impar de cambios genera el enantiómero y un número par de cambios produce la configuración original. Compruebe las interconversiones resultantes de los tres cambios con su modelo molecular.

Br

CF H

Cl

H

CF Br

Cl

(S) (R)

H

CCl Br

F

F

CCl Br

H

(S) (R)

primercambio

segundo cambio

tercercambio

Nótese también utilizando los modelos moleculares, que la rotación de una proyección de Fischer solo puede ser de 180° a la derecha o a la izquierda. Cualquier rotación de 90° no es válida porque conduce a una proyección que no es la de Fischer, según su definición. 2.4. Ejercicios Construyendo los modelos moleculares de los compuestos que aparecen a continuación, efectuando en cada caso la prueba de la superposición, aplicando las Reglas de Ingold-Cahn-Prelog o por el método de intercambio de ligandos de las proyecciones de Fischer, resuelva los casos siguientes. Es recomendable examinar cada aplicando por lo menos dos tipos de comprobación de la configuración absoluta. 2.4.1. Determine la configuración absoluta (R o S) de los centros estereogénicos de cada compuesto, asignando prioridades a los ligandos y escribiendo R o S junto a cada centro estereogénico.

OH

D

CH3

H N

CH3

CH2CH3

H

CO2H

H2NH

CH3

O OH

H

a. b. c. d.

Figura 5

- 69 -

2.4.2. Determine si los siguientes pares moleculares representan un par enantiomérico o si son moléculas idénticas y determine la configuración absoluta de cada átomo asimétrico. Escriba sus respuestas en los espacios enmarcados a la derecha.

CH3

HD

OH

CH3

H

D

OH

a.

H3CH2CH

CH3

CH3

CH2CH3

H

CO2H

H2N

CH3

H

CO2H

H2N

H

CH3

HOHO

OHOH

Br

BrBr

Br

b.

c.

d.

e.

- 70 -

2.5. Moléculas con más de un centro estereogénico Un compuesto con n átomos asimétricos o centros estereogénicos puede tener hasta un máximo de 2n estereoisómeros cuando ninguno de ellos tiene un plano de simetría, como indica la Figura 6.

A

X Y

B

X Y

A

Y X

B

Y X

A

X Y

B

Y X

A

Y X

B

X Y

1 2 3 4

enantiómeros enantiómeros

diastereómeros

Figura 6

2.5.1. 2,3-dihidroxipentano a. Construya los modelos moleculares de los compuestos indicados a continuación y dibuje la

proyección de Fischer de cada uno de ellos, siguiendo el ejemplo de la Figura 6. En la proyección de Fischer cuando el compuesto tiene más de un centro estereogénico la cadena de carbonos más larga se dibuja de arriba hacia abajo (vertical), con el carbono del grupo funcional a la cabeza (arriba).

C2H5

H OHCH3

OHHC2H5

HO HCH3

HHO

C2H5

HO HCH3

OHHC2H5

H OHCH3

HHO

1 2 3 4

b. Identifique los pares de moléculas que representan enantiómeros y diasterómeros e identifique

cada centro estereogénico escribiendo R o S al lado del mismo.

- 71 -

c. Escriba el nombre IUPAC incluyendo la estereoquímica de los centros estereogénicos de cada compuesto:

C2H5

H OHCH3

OHH

C2H5

HO HCH3

OHH

2.5.2. 2,3-Dihidroxibutano

a. Construya los modelos moleculares y dibuje las proyecciones de Fischer, siguiendo el esquema de la Figura 6, de todos los estereoisómeros del 2,3-dihidroxibutano.

b. Identifique con una línea entrecortada la presencia de un plano de simetría en alguna de las proyecciones de Fischer. c. Indique el número de estereoisómeros del 2,3-dihidroxibutano. d. Identifique en la gráfica los pares enantioméricos y los diastereoméricos. e. Identifique los estereisómeros ópticamente activos escribiendo debajo de la estructura,

ópticamente activo u ópticamente inactivo.

- 72 -

2.6. Alenos disustituídos a) Construya los modelos moleculares de los dos alenos siguientes y dibújelos en los espacios

correspondientes debajo de ambas estructuras moleculares. Examine antes la hibridación del átomo de carbono central que permite la formación de dos dobles enlaces acumulados sobre el mismo carbono; recuerde la hibridación del carbono en el dióxido de carbono CO2, que espacialmente tiene un arreglo similar.

C C C

F

H

F

H

C C C

F

H

F

H

b. ¿Es posible superponer ambas estructuras? c. ¿Son moléculas quirales? ¿Porqué? d. ¿Son moléculas idénticas o son estereoisómeros? ¿Si no son idénticas, qué tipo de estereoisómeros son?

- 73 -


Nombre y Apellidos:



DIBUJO DE LOS MODELOS MOLECULARES (todos los átomos están identificados con sus símbolos)

1.1. Cicloalcanos

cis-1,2-diclorociclobutano trans-1,2-diclorociclobutano 1.2. Alquenos

cis-2-buteno trans-2-buteno

(Z,Z)-2,4-hexadieno

(E,E)-2,4-hexadieno

(Z,E)-2,4-hexadieno

- 74 -

2.4.1. Configuraciones absolutas R, S

OH

D

CH3

H N

CH3

CH2CH3

H

CO2H

H2NH

CH3

O OH

H

a. b. c. d.

2.4.2. Determine si los siguientes pares moleculares representan un par enantiomérico o si son moléculas idénticas y determine la configuración absoluta de cada átomo asimétrico. Escriba sus respuestas en los espacios enmarcados a la derecha.

CH3

HD

OH

CH3

H

D

OH

a.

H3CH2CH

CH3

CH3

CH2CH3

H

CO2H

H2N

CH3

H

CO2H

H2N

H

CH3

HOHO

OHOH

Br

BrBr

Br

b.

c.

d.

e.

- 75 -

2.5.1.a 2,3-dihidroxipentano

d. Proyecciones de Fischer de las conformaciones de Newman 1 – 4.

C2H5

H OHCH3

OHHC2H5

HO HCH3

HHO

C2H5

HO HCH3

OHHC2H5

H OHCH3

HHO

1 2 3 4

e. Identifique los pares de moléculas que representan enantiómeros y diasterómeros e identifique

cada centro estereogénico escribiendo R o S al lado del mismo. 2.5.1.c. Nombre IUPAC y configuraciones absolutas de cada compuesto:

C2H5

H OHCH3

OHH

C2H5

HO HCH3

OHH

- 76 -

2.5.2 2,3-Dihidroxibutano

Proyecciones de Fischer de todos los estereoisómeros del 2,3-dihidroxibutano.

f. Identifique en la gráfica los pares enantioméricos y los diastereoméricos.

g. Identifique los estereisómeros ópticamente activos escribiendo debajo de la estructura,

ópticamente activo u ópticamente inactivo.

2.6. Alenos disustituídos

C C C

F

H

F

H

C C C

F

H

F

H

b. ¿Es posible superponer ambas estructuras? c. ¿Son moléculas quirales? ¿Porqué? d. ¿Son moléculas idénticas o son estereoisómeros? ¿Si no son idénticas, qué tipo de estereoisómeros son?

- 77 -

¿CÓMO SE SEPARA UNA MEZCLA DE DOS COMPUESTOS ORGÁNICOS POR EXTRACCIÓN?

Objetivos:

Aplicar la técnica de extracción líquido-líquido para la separación de una mezcla de dos compuestos orgánicos desconocidos basada en la diferencia de sus valores de pKa.

Identificar ambos compuestos por determinación de sus puntos de fusión.

Determinar los porcentajes relativos de la composición de la mezcla binaria.

Resumen:

Este laboratorio enseña: a) a emplear el embudo de separación para separar por extracción dos compuestos a base de sus diferencias en su acidez (valores de Pka); b) a conceptualizar la correlación entre el valor de pKa de un compuesto, el pH del medio y la solubilidad del compuesto en ese medio; c) a convertir la bases conjugada ( soluble en agua) en el ácido original (insoluble en agua) por acidificación del medio; d) a identificar los compuestos desconocidos por sus puntos de fusión.


1. Utilizando fuentes de referencia tales como ChemIndex (www.chemindex.com), Handbook of Chemistry and Physics, el Índice Merk o los catálogos comerciales Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com), Fluka, etc., recopile en forma tabular las estructuras moleculares, los puntos de fusión y los valores de pKa de los siguientes compuestos orgánicos: ácido-trans-cinámico (trans-cinnamic acid), bifenilo (biphenyl) y beta-naftol (beta-naphhtol o 2-naphthol o 2-hydroxynaphthalene) )

2. Repase la técnica de extracción líquido-líquido (estdiar el Procedimiento pg. 84) utilizando el embudo de separación.

3. Estudie el Esquema 1: Separación de una mezcla de ácido p-nitrobenzoico y etilfeniléter. 4. Conteste las preguntas respecto a los pasos indicados en el Esquema 1




- 78 -




1. TABLA DE DATOS

COMPUESTO ESTRUCTURA MOLECULAR Pf [°] pKa

ácido-trans-cinámico

bifenilo

beta-naftol

ácido benzoico


- 79 -

Esquema 1: Separación de una mezcla de ácido p-nitrobenzoico y etilfeniléter por extracción.

OH

O

O2N

OCH2CH3

OCH2CH3O- Na

+

O

O2N

OCH2CH3

OCH2CH3OH

O

O2N

+

mezcla de:

ácido p-nitrobenzoico y etilfeniléter

disueltos en dietiléter (el disolvente orgánico)

se añade una solución acuosa y básica de

bicarbonato de sodio NaHCO3, se

agita y se separa las fases

sal (base conjugada) disuelta en

agua (fase acuosa) de pH alcalino.

fase inferior

disuelto en dietiléter (fase orgánica),

contiene residuos de agua.

fase superior

disuelto en dietiléter y seco

etilfeniléter

puro y en estado sólidoácido p-nitrobenzoico

puro y en estado sólido

se añade sulfato de magnesioanhidro (MgSO4) para secar

1) se filtra por gravedad (o se decanta)2) se evapora el disolvente (dietiéter) calentando sobre el baño de arena en el extractor

se acidifica conHCL al 50% paraprotonar la base conjugadaque es insoluble en agua

se filtra en el embudode Büchner por succión

se seca a 110 °C

- 80 -

Preguntas de la asignación de Pre-Laboratorio relacionadas con el Esquema 1:

Complete las ecuaciones químicas siguientes:

¿Porqué la secuencia de pasos del Esquema 1, permite la separación de la mezcla de ácido p-nitrobenzoico y etilfeniléter por extracción? Explique su razonamiento en forma clara y detallada.

- 81 -

Materiales: termómetro, baño de arena, transformador.

Para separar una mezcla de dos compuestos sólidos por extracción líquido-líquido se requiere: a) un embudo de separación; b) dos disolventes inmiscibles, es decir que no se mezclen y que formen dos fases, siendo por lo general un disolvente orgánico como el dietiléter y el otro, agua; y c) que la solubilidad de los solutos de la mezcla sea diferente en esos disolventes. Al agitar el embudo, las fases orgánica y acuosa se mezclan temporalmente (emulsión) y los solutos se distribuyen en las fases de acuerdo a su coeficiente de distribución (o solubilidad) en esos disolventes. Al dejar reposar el embudo de separación después de agitar, las fases se separan nuevamente y cada una contiene el soluto más soluble en ella. La llave del embudo de separación permite separar ambos disolventes con precisión. Posteriormente, se evapora los disolventes y se obtiene cada soluto en estado puro. Con frecuencia, es necesario repetir la extracción para poder separar los solutos de forma cuantitativa.

Figura 1: Equipo de extracción líquido – líquido

Separación de los componentes de la mezcla por extracción

1) Para separar la mezcla de dos compuestos orgánicos sólidos asignada, prepare su equipo de extracción según se indica en la Figura 1, asegurándose que el tapón sea el apropiado para el embudo y que la llave funcione correctamente.

PROCEDIMIENTO

1. tapón del embudo de

separación

2. embudo de separación

3. aro de hierro para

sostener el embudo de

separación

4. fase orgánica (superior)

con soluto disuelto en esa

fase

5. fase acuosa (inferior) con

soluto disuelto en esa fase

6. llave del embudo de

separación

7. matraz de Erlenmeyer

recolector de la fase

acuosa que contiene

el soluto soluble en agua

1

2

3

4

5 6 5

7

- 82 -

2) Obtenga su mezcla de dos compuestos desconocidos, anote el código de la misma y pese 0.6g de la misma en un matraz de Erlenmeyer de 50 mL. Añada 25 mL de dietiléter y disuelva todo el material sólido agitando con una varilla de vidrio.

3) Transfiera la solución etérea al embudo de separación y tápelo con el tapón (si el tapón es de vidrio, utilice un poco de grasa de silicona para lubricarlo).

4) Destape el embudo y agregue 12 mL de la base indicada por su profesor (bicarbonato de sodio o hidróxido de sodio). Vuelva a tapar el embudo. La solución alcalina es necesaria para convertir el componente ácido de su mezcla que es soluble en dietiléter en su base conjugada, que es insoluble en dietiléter, pero soluble en agua.

5) Agite cuidadosamente el embudo (PRECAUCIÓN), sobre todo al principio, y destapando el embudo de separación para liberar la presión del vapor del dietiléter. Continúe agitando hasta que la presión del vapor disminuya completamente.

6) Deposite el embudo de separación sobre el aro de hierro nuevamente, y deje reposar la mezcla hasta que los disolventes se separen completamente, punto que se alcanza cuando ambas fases, la orgánica (dietiléter) superior y la fase acuosa inferior, forman una línea divisoria clara y libre de emulsión.

7) Destape el embudo, asegúrese que su matraz de Erlenmeyer recolector está rotulado (fase acuosa) y abra la llave gradualmente para transferir toda la fase alcalina acuosa al matraz de Erlenmeyer. La fase orgánica debe permanecer en el embudo.

8) Agregue otros 12 mL de la misma base utilizada en el paso 4) al embudo de separación que contiene la fase orgánica y repita los pasos 5) al 7). Las fases acuosas de ambas extracciones deben recolectarse en el mismo matraz de Erlenmeyer. La fase orgánica se transfiere a otro matraz de Erlenmeyer limpio y seco. El paso 8) es necesario porque por lo general la base conjugada del soluto ácido no puede ser transferida cuantitativamente de la fase orgánica a la frase acuosa en una sola extracción. Varias extracciones con pequeñas cantidades del segundo disolvente, son más eficientes que una sola extracción con mucho disolvente.

Aislamiento del componente ácido

9) Para separar el soluto que se encuentra disuelto en la fase acuosa en su forma de sal o base conjugada, es necesario protonarlo porque en esa forma es insoluble en agua. Si el pH de la fase acuosa es bajo, el componente ácido se precipita y puede ser separado por filtración. Para ello, enfríe el matraz de Erlenmeyer que contiene la fase acuosa de la extracción en un baño de agua y hielo. En el EXTRACTOR, añada con PRECAUCIÓN con un gotero poco a poco y agitando con una varilla de vidrio, ácido clorhídrico (HCl), hasta que el pH de la solución se claramente ácido (pH: 3-1). A ese valor de pH, se observa la formación de un precipitado blanco insoluble en solución acuosa, que no es otro que el soluto ácido en su forma protonada.

10) Separe el precipitado sólido de la fase acuosa filtrando por succión en el un embudo de Büchner. Lave el precipitado sobre el papel filtro con 20 mL de agua destilada fría para alejar residuos del ácido clorhídrico, continúe con la succión hasta que el producto esté relativamente seco y transfiéralo a una vaso pequeño limpio, seco y pre-pesado para proseguir el secado en el horno, siguiendo las instrucciones del profesor.

11) Cuando su componente ácido esté completamente seco, determine el peso, transfiéralo a un tubo de ensayo limpio, seco y rotulado “componente ácido de la extracción”.

Aislamiento del componente neutro 12) Al matraz de Erlenmeyer que contiene la fase orgánica (dietiléter), el componente neutro de la

mezcla y residuos de agua que no fueron separados completamente en el embudo de separación, agregue poco sulfato de magnesio anhidro (MgSO4 anhidro) para completar el secado, visible cuando el contenido del matraz se torna transparente y no es higroscópico.

13) Decante la solución etérea a un vaso pequeño limpio seco y pre-pesado y en el EXTRACTOR caliente el vaso sobre el baño de arena cuidadosamente (transformador en 30 unidades) hasta

- 83 -

que el dietiléter esté a punto de haberse evaporado completamente. Retire el vaso del baño de arena y deje que el mismo se enfríe dentro del extractor.

14) Con una espátula, raspe el producto que está pegado al fondo del vaso, pese el vaso y su contenido, y transfiera el compuesto sólido a un tubo de ensayo limpio, seco, rotulado “componente neutro de la extracción”.

Identificación de los componentes de la mezcla original 15) Para identificar los componentes de su mezcla desconocida, prepare cuatro capilares de punto de fusión, dos que contienen el componente ácido y los otros dos que contienen el componente neutro. Determine los puntos de fusión y por correlación con la información recopilada en la TABLA DE DATOS 1, identifique ambos componentes de su mezcla original separados por extracción. Calcule los porcentajes de composición de ambos compuestos en la mezcla original (peso del componente purificado/peso de la mezcla x 100) presente sus resultados y observaciones a su profesor, resumidos en la siguiente forma tabular:


Peso de la mezcla g

Base utilizada

Nombre IUPAC del componente ácido:

Peso g

% de composición %

Punto de fusión °C

Punto de fusión de referencia

°C

Nombre IUPAC del componente neutro:

Peso g

% de composición %



°C

estructura molecular del componente ácido

estructura molecular del componente neutro

- 84 -


Nombre y Apellidos:



1. TABLA DE DATOS

COMPUESTO ESTRUCTURA MOLECULAR Pf [°] pKa

ácido-trans-cinámico

bifenilo

beta-naftol

ácido benzoico


2. DATOS EXPERIMENTALES


Peso de la mezcla g

Base utilizada

- 85 -

Nombre IUPAC del componente ácido:

Peso g

% de composición %



°C

Nombre IUPAC del componente neutro:

Peso g

% de composición %



°C

3. ECUACIONES ÁCIDO – BASE DEL PROCEDIMIENTO DE EXTRACCIÓN DE LA MEZCLA ASIGNADA:

estructura molecular del componente ácido

estructura molecular del componente neutro

- 86 -

Esquema de separación de la mezcla de los dos compuestos:

- 87 -



RESUMEN*







C. BASE TEÓRICA


RESOLUCIÓN



D. RESULTADOS







E. CONCLUSIÓN




F. REFERENCIAS




- 88 -

ASIGNACIÓN DE POST-LABORATORIO

En forma análoga a la Asignación de Pre-Laboratorio, pero examinando en este caso las modificaciones que debe hacerse en el procedimiento de la separación del bifenilo y de la N,N-dietilanilina, que es una base y no un ácido, complete el siguiente esquema de separación:

- 89 -

ECUACIONES ÁCIDO – BASE DEL PROCEDIMIENTO DE EXTRACCIÓN DE LA MEZCLA INDICADA EN LA ASIGNACIÓN DE POST-LAB: N,N--DIETILANILINA Y BIFENILO:

- 90 -

¿CÓMO SE SEPARA UNA MEZCLA DE DOS COMPUESTOS ORGÁNICOS POR CROMATOGRAFĺA DE COLUMNA?

Objetivos:

Separar una mezcla de dos compuestos orgánicos desconocidos por cromatografía de columna.

Identificar los compuestos separados por determinación de sus puntos de fusión.

Determinar el grado de pureza de las fracciones cromatográficas por medio de cromatografía de capa delgada (TLC).

Resumen:

Este laboratorio enseña: a) a preparar una columna cromatográfica para la separación de dos compuestos orgánicos sólidos utilizando sílica gel como la fase estacionaria y hexano como la fase móvil inicial; b) a conceptualizar la correlación entre polaridad de las fases estacionaria, móvil y de los compuestos a separar; c) a determinar la efectividad de la separación cromatográfica de columna por medio de una segunda técnica analítica, la cromatografía de capa delgada, TLC; d) a identificar los compuestos desconocidos por determinación de sus puntos de fusión.


1. Repase la técnica de cromatografía de columna y de capa fina examinando el procedimiento y los recursos bibliográficos que sean necesarios. Conceptualice los términos: fase estacionaria, fase móvil, empaque de la columna cromatográfica, retención, fracción cromatográfica, línea de origen, frente de referencia, revelado y visualizació de un cromatograma de TLC.

2. Utilizando fuentes de referencia tales como ChemIndex (www.chemindex.com), Handbook of Chemistry and Physics, el Índice Merk o los catálogos comerciales Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com), Fluka, etc., recopile en forma tabular las estructuras moleculares y los puntos de fusión de los siguientes compuestos orgánicos: bifenilo (biphenyl), beta-naftol (beta-naphhtol o 2-naphthol o 2-hydroxynaphthalene) y azobenceno (azobenzene).

3. Conteste las preguntas del Pre-Lab.




- 91 -




1. Investigue el fundamento teórico de la separación cromatográfica de columna (CC) y de capa

delgada (TLC) de dos compuestos a base de la interacción entre el adsorbente (que puede ser sílica gel u óxido de aluminio), la fase móvil (que puede ser hexano) y la polaridad relativa de los compuestos de la mezcla a separar. Defina el concepto de factor de retención (Rf). Estudie el procedimiento además de otras fuentes bibliográficas autorizadas.

2. Utilizando las fuentes de referencia utilizadas en los experimentos anteriores, recopile la información tabular siguiente:

COMPUESTO FÓRMULA ESTRUCTURAL PUNTO DE FUSIÓN

[°C]

Bifenilo

2-Naftol (2-hidroxinaftaleno)

3. ¿Cuál de los dos compuestos, el bifenilo o el 2-naftol, tiene un valor Rf (factor de retención) menor sobre la capa delgada de sílica gel como adsorbente y con hexano como fase móvil y porqué? Explique su razonamiento.

- 92 -

4. El análisis de una mezcla de ácido fenilacético (phenyl acetic acid) y anisol (methyl phenyl ether) en una placa de capa delgada de sílica gel como adsorbente (TLC), y una mezcla de hexano-dietiléter (diethylether) como fase móvil aparece esquemáticamente a continuación.

a. ¿Cuál es el compuesto A y cuál es el B? Escriba las fórmulas estructurales de A y B.

b. Determine los valores Rf de A y B, escribiendo sus cálculos en este espacio.

c. ¿Porqué B tiene un valor Rf (factor de retención) menor al de A? Explique su razonamiento

detalladamente.

A B

- 93 -

Materiales: columna cromatográfica, embudo de cuello largo, termómetro, baño de arena, transformador, bulbo de goma, tapón de goma perforado y varilla de vidrio.

A. Separación de una mezcla de bifenilo y 2-hidroxinaftaleno por cromatografía de columna.

La cromatografía de columna es la técnica utilizada más frecuentemente para separar mezclas de

compuestos sólidos o líquidos. La mezcla se separa en una columna que contiene un empaque

consistente de una suspensión de un adsorbente (la fase estacionaria) en un disolvente (la fase

móvil). Los adsorbentes más comunes son a) la sílica gel que consiste de partículas porosas muy

finas de óxido de silicio hidratado (SiO2xH2O); y b) la alúmina u óxido de aluminio (Al2O3). Los

disolventes son generalmente hexano, pentano, mezclas de fracciones de destilación del petróleo,

dietiléter, hidrocarburos halogenados y otros. Cuando la mezcla es depositada en la columna sobre

el adsorbente y se abre la llave de la columna, la fase móvil se desplaza hacia abajo por la fuerza

de la gravedad y los compuestos se separan gradualmente por la diferencia en sus polaridades.

En el caso de la sílica gel, la separación ocurre porque sus enlaces Si-O-H en la superficie de sus

partículas porosas al ser altamente polares, retienen con mayor fuerza a las moléculas más polares

debido a la interacción de las fuerzas dipolo-dipolo o de las fuerzas de van der Waals. Por el mismo

efecto, las moléculas menos polares descienden de la columna con menor dificultad y se van

concentrando en la parte inferior de la columna. El presente experimento demuestra el

procedimiento de la separación de una mezcla de bifenilo y de 2-hidroxinaftaleno, siendo la fase

estacionaria, la sílica y la fase móvil inicial el hexano. La mezcla de bifenilo y de 2-hidroxinaftaleno

es depositada sobre la parte superior del empaque de sílica gel en hexano. Al abrir la llave de la

columna, el hexano disuelve los compuestos y los arrastra hacia abajo. En el recorrido, se

establece gradualmente un equilibrio entre las fases estacionaria, móvil y los compuestos de

diferente polaridad, de forma tal que el compuesto más polar (Figura 1: Fracción 2) es retenido en

la parte superior de la columna con mayor fuerza que el menos polar (Figura 1: Fracción 1), el cual

desciende y se concentra en la parte inferior de la columna, hasta llegar por completo al matraz de

Erlenmeyer recolector rotulado Fracción 1. Como la retención del compuesto polar sobre la

superficie de la sílica gel persiste en esa fase móvil no-polar (hexano), es necesario continuar la

cromatografía de columna utilizando una fase móvil más polar como es la mezcla de hexano:

dietiléter (1:1). De esta manera, el compuesto más polar acelera su descenso hasta llegar al matraz

de Erlenmeyer recolector rotulado Fracción 2. La separación efectiva de ambos compuestos

depende principalmente de tres factores: a) el empaque de la sílica en el hexano debe ser uniforme

en la columna; b) el empaque no debe secarse en ningún momento durante la cromatografía; c) la

cantidad sílica gel debe ajustarse a la cantidad de la mezcla a separar.

1. Preparación del empaque de la columna

a. Sujete la columna cromatográfica limpia y seca al estativo en forma completamente vertical y a

una altura que permita colocar un matraz de Erlenmeyer de 125 mL debajo de la misma, según

indica la Figura 1. Coloque el matraz de Erlenmeyer rotulado “ ” debajo de la columna.

b. Introduzca con una varilla de vidrio un poco de lana de vidrio en forma de ovillo al fondo del

interior de la columna que tiene la función de sostener el empaque.

c. Cierre la llave de la columna y transfiera 5 mL de hexano utilizando un embudo con cuello. Con

la varilla de vidrio compacte el ovillo de lana de vidrio y libere el aire contenido en el mismo. No

haga demasiada presión sobre el ovillo para evitar que se compacte demasiado y no deje pasar la

PROCEDIMIENTO

- 94 -

FIGURA 1. Cromatografía de columna

fase móvil. Abra la llave y deje gotear aproximadamente 1.0 mL del hexano al matraz recolector

“ ”. Cierre la llave.

d. Con un embudo de cuello largo, transfiera un poco de arena cromatográfica de forma tal que la

altura de la misma sobre la lana de vidrio sea de unos 5 mm.

e. Pese 4.0 g de sílica gel en un vaso seco de 150 mL y agregue 20 mL de hexano. Agite con la

varilla hasta humedecer la sílica completamente con el hexano hasta formar una suspensión.

f. Con el embudo de cuello largo, transfiera agitando continuamente el vaso, la suspensión de silica

gel/hexano a la columna en pequeñas porciones a la columna. En el proceso, debe golpear la

1. columna de cromatografía

2. hexano (fase móvil)

3. arena (~ 5 mm)

4. fracción 2 (puede ser incolora) 5. empaque de silica gel (fase estacionaria) en hexano 6. fracción 1 (puede ser incolora)

7. arena (~ 5 mm)

8. ovillo semi-compacto de lana de vidrio

9. matraz de Erlenmeyer recolector

10. tapón de goma con varilla de vidrio para compactar el empaque de la columna

1

2

3

4

5 6 7

8

9 10

- 95 -

columna con el tapón de goma para liberar el aire y compactar la suspensión de sílica en hexano

de su columna.

Continúe añadiendo el resto de los 4.0 g de la sílica humedecida en hexano repitiendo los pasos

previos, es decir, añadir, dejar asentar, golpear, volver a añadir. ES IMPORTANTE QUE A PARTIR

DE ESTE PUNTO Y DURANTE EL RESTO DE LA SEPARACIÓN CROMATOGRÁFICA, NO SE

SEQUE EL EMPAQUE DE SĺLICA GEL DE LA COLUMNA. CUANDO ESTO OCURRE, SE

FORMAN GRIETAS QUE CONTIEN AIRE EN EL EMPAQUE, A TRAVÉS DE LAS CUALES

PASAN LAS MOLÉCULAS DE LA MEZCLA SIN PODER SER SEPARADAS. EN ESTE CASO ES

NECESARIO EMPEZAR NUEVAMENTE DESDE EL PRINCIPIO.

g. Hasta aquí, la columna debe contener (de abajo a arriba) el ovillo de lana de vidrio, una zona de

arena de unos 5 mm, el empaque de sílica gel (fase estacionaria) y unos 20 mm de hexano sobre

la superficie de la sílica (recuerde que el empaque no debe secarse).

h. Para proteger la superficie del empaque, deposite con el embudo de cuello largo un poco de

arena para cromatografía de forma tal que la altura de la arena sobre la sílica alcance unos 5 mm.

i. Abriendo la llave de la columna poco a poco, baje el menisco del hexano hasta que llegue a la

superficie de la arena. Recolecte el hexano debajo de la columna en un matraz de Erlenmeyer.

j. Pese unos 0.25 g de la mezcla a separar (anote el peso exacto) en un vaso pequeño y

transfiéralos al interior de la columna, sobre la arena.

k. Con un gotero, agregue 0.5 mL de hexano a la columna. Abra la llave y deje gotear el hexano

hasta que el menisco del hexano añadido llegue a la superficie nuevamente. Repita este último

paso hasta que toda la mezcla esté adsorbida en la sílica gel y debajo de la superficie de la arena,

punto que es reconocible cuando el hexano que se agrega queda incoloro sobre la arena.

l. Con mucho cuidado, para no dislocar la superficie de la arena – utilizando un gotero al principio,

agregue hexano hasta el tope de la columna. Coloque un matraz de Erlenmeyer de unos 125 mL

rotulado “Fracción I” debajo de la columna, abra la llave de la columna para dar inicio al proceso

de separación. Consulte con su profesor sobre la conveniencia de acelerar el descenso de la fase

móvil por medio de un bulbo de goma. Cierre la llave poco antes de que el hexano legue a la

superficie de la arena, para evitar que se seque el empaque.

m. Luego, repita el paso anterior llenando nuevamente la columna hasta su tope con hexano.

n. Cambie el matraz de Erlenmeyer recolector con uno rotulado “Fracción Intermedia”. Prepare

una fase móvil más polar mezclando 10 mL de hexano y 10 mL de dietiléter y continúe la

separación cromatográfica.

o. Cuando el último resto de la fase móvil hexano-dietiléter (1:1) llegue a la superficie de la arena,

sustituya nuevamente el matraz recolector por otro rotulado “Fracción II”. Llene la columna hasta

el tope con dietiléter y continúe con la cromatografía para eluir el componente más polar. Cierre la

llave de la columna cuando el dietiléter llegue a la arena, cargue otra vez la columna con dietiléter

y continúe cromatografiando hasta completar un total de 20 mL de dietiléter. Cuando la fase móvil

llegue a la superficie de la arena, cierre la llave de la columna y conserve sus tres fracciones

cromatográficas: Fracción I, Fracción Intermedia y Fracción II.

p. Prepare tres vasos limpios, secos, pre-pesados y rotulados Fracción I, Fracción Intermedia y

Fracción II. Transfiera el contenido de los matraces recolectores de Erlenmeyer a cada vaso

correspondiente y evapore en el extractor, calentando sobre el baño de arena cuidadosamente, el

disolvente de cada vaso con el transformador en 30 unidades de escala. Durante el proceso de

evaporación, observe constantemente cada vaso para evitar el calentamiento del mismo cuando el

disolvente se ha evaporado completamente y evitar la descomposición de los productos sólidos

cromatografiados.

q. Deje enfriar cada vaso dentro del extractor hasta alcanzar la temperatura de salón.

- 96 -

r. Pese nuevamente cada vaso para determinar el peso de cada fracción cromatográfica por

diferencia de peso.

s. Determine los puntos de fusión de la Fracción I y de la Fracción II.

t. Determine el porcentaje de recuperación de las tres fracciones.

DATOS EXPERIMENTALES DE LA PARTE A

CÓDIGO DE LA MEZCLA INICIAL:

COMPUESTO FÓRMULA ESTRUCTURAL

PUNTO DE FUSIÓN [°C] % DE RECUPERACIÓN

Bifenilo


B. Determinación de la efectividad de la separaciónde la mezcla de por cromatografía de

columna utilizando cromatografía de capa delgada (TLC).

La cromatografía de capa delgada es una técnica fácil que permite analizar pequeñas cantidades

de compuestos químicos en forma rápida y efectiva. Su principio es completamente análogo al de

la cromatografía de columna. Los componentes a ser analizados se depositan con capilares sobre

la parte inferior de una placa de vidrio, plástico o aluminio que contiene una película muy fina del

adsorbente (sílica gel, óxido de aluminio, etc.) adherido a su superficie. Cuando la placa es

depositada en una cámara de revelado cerrada que contiene la fase móvil, ésta humedece la placa

y sube por la superficie del adsorbente debido a la acción capilar de sus partículas, arrastrando a

su paso a los compuestos en función del equilibrio de adsorción-desorción que se establece entre

los compuestos a separar, la fase estacionaria y la fase móvil. Los compuestos más polares son

retenidos por el adsorbente también polar con mayor fuerza y ascienden más lentamente que los

menos polares, permitiendo así su separación. La cromatografía de capa fina es utilizada en

muchos contextos del trabajo de laboratorio porque permite determinar a) la pureza de un

compuesto o de una fracción cromatográfica de columna, como es el caso en el presente

experimento, b) el número de compuestos en una mezcla, c) la identidad de dos compuestos, d)

examinar el progreso de una reacción química o de una separación por cromatografía de columna.

- 97 -

FIGURA 2. Cromatografía de capa delgada

a. Cromatograma en su forma final

D

dA

dB

1 cm

frente del disolvente

línea de origen

1.5 cm

De inición de “ rente de

re erencia” f

Rf (B) = dB/D

Rf (HN) = dHN/D

B HN F1 F2

1

2

3

4

5

1. vaso

2. vidrio de reloj

3. papel filtro

4. placa de silica gel

(fase estacionaria)

5. fase móvil

b. Cámara de revelado

- 98 -

1. Preparación de la cámara de revelado de la cromatografía de capa delgada Introduzca un papel filtro en un vaso limpio y seco de 400 mL que hace la función de cámara de revelado de la capa delgada, tal como lo indica la Figura 2: Cromatografía de capa delgada. Luego, transfiera una mezcla de 16 mL de n-hexano y 4 mL de dietiléter (fase móvil en proporción 4:1 de los disolventes no-polar:polar) al mismo vaso, mojando el papel filtro con la fase móvil. Tape el vaso con un vidrio de reloj y deje reposar el mismo mientras prepara la capa delgada. 2. Preparación de las muestras a ser cromatografiadas por TLC En cuatro tubos de ensayo de los más pequeños de su equipo, limpios, secos y rotulados, prepare las cuatro soluciones transfiriendo a cada tubo muy poca cantidad (la punta de una espátula fina) de cada compuesto sólido: Fracción I, Fracción II, bifenilo de referencia y 2-hidroxinaftol de referencia. Agregue unas gotas de dietiléter y agite hasta que se disuelva cada compuesto sólido completamente. Tape los tubos de ensayo con tapones de corcho para evitar la evaporación del dietiléter. 3. Aplicación de las muestras en la superficie de la capa delgada de silica gel Siguiendo siempre el esquema indicado en la Figura 2, trace suavemente con un lápiz una líneade origen a unos 1.5 cm del el borde inferior de la placa y otra, la línea del frente de disolvente, a 1 cm de su borde superior. Sobre la línea de origen, marque cuatro espacios equidistantes y escriba debajo de cada uno B (bifenilo de referencia), HN (2-hidroxinaftaleno de referencia), F1 (Fracción I de la cromatografía de columna) y F2 (Fracción II de la cromatografía de columna). Utilizando un capilar diferente para cada muestra, introduzca el capilar en tubo de ensayo correspondiente para recoger esa muestra. Acerque cuidadosamente el capilar que contiene la muestra al punto marcado sobre la línea trazada de origen de la capa delgada. El diámetro de la mancha de la muestra trasferida sobre la superficie síica gel no debe sobrepasar los 3 mm. Repita el procedimiento con capilares diferentes para depositar sobre el adsorbente las tres muestras restantes. 4. Revelado de la placa cromatográfica Introduzca cuidadosamente la placa de sílica gel con las cuatro muestras dentro del vaso sin agitar la fase móvil. Cubra el vaso con el vidrio de reloj y deje que el proceso de separación cromatográfica siga su curso sin mover o destapar el vaso hasta que la fase móvil llegue a la línea del frente del disolvente. Luego, retire la placa delgada y llévela al extractor para que el disolvente se evapore completamente. 5. Visualización del cromatograma Cuando los compuestos analizados son coloreados, su visualización sobre la capa delgada de sílica sucede por si misma. Sin embargo, como el bifenilo y el 2-hidroxinaftol son sustancias incoloras, es necesario colocar la placa debajo de la luz ultravioleta. La sílica gel utilizada contiene un indicador fluorescente que bajo el efecto de la luz ultravioleta brilla con claridad, excepto cuando está cubierto por alguna sustancia que no permite el paso de la luz al indicador, lo cual indica precisamente la presencia y posición de esa substancia sobre la placa. Para ello, coloque y observe su placa de TLC dentro de la cámara de luz ultravioleta. PRECAUCIÓN: no exponga su vista a la luz ultravioleta para evitar lesiones en los ojos. Con un lápiz, marque los contornos de todas las manchas que observa sobre la superficie de la sílica gel según lo indica la Figura 2. 4. Determinación de los factores de retención Rf Siguiendo el procedimiento llevado a cabo en la asignación de Pre-Lab y la gráfica de la Figura 2,

determine los factores de retención de cada muestra en su cromatograma. Dos muestras que

tienen el mismo valor de sus factores de retención, pueden ser consideradas idénticas.

- 99 -


Nombre y Apellidos:



1. TABLA DE DATOS

COMPUESTO FÓRMULA ESTRUCTURAL PUNTO DE FUSIÓN

[°C]

Bifenilo


2. DATOS EXPERIMENTALES

A. CROMATOGRAFÍA DE COLUMNA

CÓDIGO DE LA MEZCLA ANALIZADA:

FASE ESTACIONARIA:

MUESTRA FÓRMULA

ESTRUCTURAL FACTOR DE RETENCIÓN % RECUPERACIÓN

Fracción I Fase móvil:

Fracción II Fase móvil:

- 100 -

B. CROMATOGRAFÍA DE CAPA DELGADA

Dibujo a escala o fotografía del cromatograma obtenido (debe llevar todos los detalles indicados en

la Figura 2a).

Cálculo de los valores de los frentes de referencia Rf:

Fracción I:

Fracción II:

Bifenilo de referencia:

2-Hidroxinaftol de referencia:

- 101 -



RESUMEN*







C. BASE TEÓRICA


RESOLUCIÓN



D. RESULTADOS







E. CONCLUSIÓN




F. REFERENCIAS




- 102 -


El cromatograma que aparece a continuación contenía tres muestras antes de su revelado:

muestra A, muestra B y muestra C. Después de la visualización de la placa con luz ultravioleta, el

trazado de los contornos de las manchas sobre el cromatograma aparece indicado a continuación.

Escriba todas las conclusiones que pueda derivar de éste análisis cromatográfico respecto a la

naturaleza de las muestras A, B y C.

A B C

- 103 -

¿CÓMO SE LLEVA A CABO LA NITRACIÓN DE UN DERIVADO

DEL BENCENO?

Objetivos:

Describir la nitración del benzoato de metilo en función de su mecanismo.

Describir la reacción en función de la velocidad de reacción y de su regioquímica.

Determinar el punto de fusión y el rendimiento del producto.

Resumen:

Este laboratorio enseña: a) a llevar a cabo los pasos de una reacción de sustitución electrofílica aromática; b) a preparar el electrófilo de la reacción; c) a sustituir el benzoato de metilo bajo condiciones de control de la temperatura de la reacción; d) a purificar el producto de la reacción por recristalización; e) a identificar el m-nitrobenzoato de metilo por determinación de su punto de fusión; f) a determinar el rendimiento del producto.


1. Complete la tabla de datos de la reacción con la información provista en el procedimiento del experimento.

2. Escriba el mecanismo de formación del ión nitronio que es el electrófilo de la nitración, a partir de ácido nítrico y ácido sulfúrico como catalizador.

3. Escribiendo todas las estructuras resonantes relevantes, proponga un mecanismo que explique la razón por la cual el benzoato de metilo es nitrado en posición meta.


- 104 -




Ecuación química de la reacción:

OCH3

O

HNO3/H2SO4

0 - 25° C

OCH3

O

NO2

+ H2O

1. Tabla de datos de la reacción:

OCH3

O

OCH3

O

NO2

HNO3 H2SO4

Fórmula Molecular


Cantidad [g]

moles

Volumen [mL]

2. Mecanismo de formación del ión nitronio NO2

+:

- 105 -

3. Mecanismo de la sustitución electrofílica del benzoato de metilo con el ión nitronio en posición

meta, incluyendo todas las estructuras resonantes relevantes:

- 106 -

Materiales: termómetro; baño de arena; transformador

PRECAUCIÓN El ácido nítrico y el ácido sulfúrico son ácidos fuertes y corrosivos. Por esa razón, evite inhalar sus vapores o provocar cualquier contacto con la piel o vestimenta. Use sus gafas protectoras en todo momento. Utilice los extractores para trabajar con estos ácidos.

A. Nitración del benzoato de metilo

1. Preparación de los reactantes. En el extractor encontrará preparadas, una bureta con ácido sulfúrico concentrado y otra bureta con ácido nítrico concentrado, debidamente identificadas. Familiarícese con las escalas de ambas buretas para poder medir el volumen de los ácidos correctamente. Luego, transfiera a un tubo de ensayo grande, limpio, seco y rotulado “A” 0.6 mL de ácido sul úrico concentrado (H2SO4) y enfríe su contenido a 0° C, colocando el tubo de ensayo con una grapa sobre un baño de agua/hielo. Pese 0.3 g de benzoato de metilo y transfiera cuantitativamente esa cantidad al tubo de ensayo “A” a esa temperatura de 0° C. Después, retire el tubo de ensayo del baño de agua/hielo y deje que la temperatura del mismo llegue a unos 20° C, agitando levemente el contenido del tubo con una varilla de vidrio. Vuelva a enfriar el tubo de ensayo hasta que su contenido indique nuevamente la temperatura de 0° C. Mientras en r a el tubo de ensayo “A”, prepare otro tubo de ensayo mediano, limpio y seco, rotulado “MN” (mezcla nitrante). En el extractor, trans iera cuidadosamente al tubo de ensayo “MN” primero 0.2 mL de ácido n trico concentrado (HNO3) y luego 0.2 mL de ácido sulfúrico concentrado. Agite cuidadosamente la mezcla con una varilla de cristal limpia y seca. 2. Nitración Con un gotero limpio y seco, transfiera gota a gota la mezcla nitrante del tubo de ensayo “MN” al tubo de ensayo “A” que contiene el benzoato de metilo acidi icado que se encuentra en el baño de agua/hielo, pero de tal forma que la temperatura se mantenga entre los 10 y 15° C. Si la temperatura de reacción es menor, la reacción es muy lenta y si es mayor de 15° C, podría formarse una mayor cantidad de productos secundarios, efectos que pueden controlarse manteniendo la temperatura en el intervalo indicado por medio de una velocidad de goteo de la apropiada, de la mezcla nitrante. Después de completar la trasferencia de todo el contenido del tubo de ensayo “MN” al tubo de ensayo “A”, retire el baño de agua/hielo y deje que la temperatura de la mezcla de reacción en el tubo “A” alcance a unos 22° C, agitando ocasionalmente por 20 minutos, periódo de tiempo en el cual la reacción habrá llegado a su término. 3. Aislamiento del producto crudo Prepare un baño de agua/hielo en el recipiente de metal. En un mortero, triture dos trozos de hielo y pese 2.5 g de hielo triturado en un vaso limpio y seco. Antes de que los 2.5 g de hielo triturado se derritan, vierta la mezcla de reacción del tubo “A” de una sola porción sobre el hielo que se encuentra en el vaso, que a su vez se encuentra dentro de un baño de agua/hielo. Sin agitar el contenido del vaso, deje reposar la mezcla hasta que la formación de los cristales del m-nitrobenzoato de metilo haya concluido. Filtre el producto crudo por succión en el embudo de Büchner utilizando unos 3 mL de agua destilada fría para completar la trasferencia del producto al embudo. Añada otros 5 mL para completar el lavado de cualquier residuo de ácido y continúe la succión hasta que el producto esté casi seco.

PROCEDIMIENTO

- 107 -

4. Purificación del m-nitrobenzoato de metilo por recristalización Para recristalizar, transfiera los cristales del producto crudo a un tubo de ensayo grande limpio y seco. Con un gotero, transfiera gota a gota tanto metanol como sea necesario hasta cubrir el m-nitrobenzoato de metilo crudo en la parte inferior del tubo de ensayo. Con el transformador a 30 unidades de escala, caliente el contenido del tubo de ensayo agitando sobre la arena hasta que el metanol empiece a hervir. Observe si todos los cristales se han disuelto. Si no se han disuelto, agregue otro poco de metanol y vuelva a hervir hasta la disolución completa de los cristales. Luego, enfríe el tubo primero a temperatura de salón y luego en un baño de agua/hielo, hasta que la precipitación del m-nitrobenzoato de metilo recristalizado sea cuantitativa. Filtre el producto recristalizado por succión utilizando unos 2 mL de metanol frío para completar la trasferencia del producto al embudo. Succione hasta que el producto esté completamente seco. 5. Determinació del peso y del punto de fusión Pese el producto recristalizado y transfiéralo a un tubo de ensayo pequeño, limpio y rotulado. Determine el punto de fusión del m-nitrobenzoato de metilo. Complete la siguiente tabla con sus datos experimentales y enseñe el producto a su profesor. DATOS EXPERIMENTALES m-nitrobenzoato de metilo Fórmula estructural

Fórmula Molecular

Peso del producto puro [g]

Porcentaje de rendimiento [%]

Punto de fusión [° C]

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Nombre y Apellidos:




OCH3

O

OCH3

O

NO2

HNO3 H2SO4

Fórmula Molecular


Cantidad [g]

moles

Volumen [mL]

2. TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES

Fórmula Molecular

Peso del producto puro [g]

Porcentaje de rendimiento [%]

Punto de fusión [° C]

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3. MECANISMO DE LA REACCIÓN:

- 110 -



RESUMEN*







C. BASE TEÓRICA


RESOLUCIÓN



D. RESULTADOS







E. CONCLUSIÓN




F. REFERENCIAS




- 111 -


1. Escriba la fórmula estructural del o de los productos de nitración del t-butilbenceno.

2. En caso de formarse más de un producto, indique cuál es el principal.

3. Explique el razonamiento relacionado con su respuesta anterior.

4. Escriba el o los productos de la siguiente alquilación de Friedel-Crafts: alquilación del tolueno

con 1-cloropentano y cloruro de aluminio:

Cl

AlCl3

- 112 -

5. Escribiendo las ecuaciones químicas de la secuencia de pasos correspondiente, proponga un

método para la síntesis del n-pentilbenceno a partir del benceno.

6. Ordene los siguientes derivados del benceno en forma descendente (el más reactivo a la

izquierda), en reacciones de sustitución electrofílica aromática:

O CHCl2 CN

ciclohexilfenil éter diclorometilbenceno benzonitrilo isopropilbenceno

7. Explique el razonamiento de su respuesta a la pregunta anterior:

- 113 -

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