quÍmica orgÁnica guÍa 2012

Q u m i c a Orgnica

Alejandro Fukusaki Yoshizawa

Nestor Gomero Ostos

Lima Per

2012

G u a P r c t i c a d e Q u m i c a O r g n i c a

0

GUA DE PRCTICAS DE QUMICA ORGNICA Derechos Reservados 2012

rea de Qumica

Segunda Edicin

Primera reimpresin Diseo, Diagramacin e Impresin

Universidad Cientfica del Sur

Panamericana Sur Km. 19. Lima-Per 610-6400

Tiraje 1500 ejemplares

IMPRESO EN PER


1

Coordinador de Ciencias Bsicas

Alejandro Fukusaki Yoshizawa

Coordinadores de rea

Biologa Joyce Del Pino Robles

Ecologa

Hctor Aponte Ubills

Matemtica y Estadstica

Responsable: Jos Dvila Tapia

Matemtica: Michaels Meja lagos

Estadstica: Alfredo Salinas Moreno Qumica

Nstor Gomero Ostos

Fsica

Rodolfo Andrade Bambaren

Coordinadora Honoraria

Mara Pa Sirvent de Luca

Asistente de la Coordinacin

Roco Ziga Cabrera

Reservados todos los derechos: ningn material de este manual puede ser reproducido sin autorizacin expresa por escrita por los autores. La autorizacin ser en hoja aparte y firmada y adosada a este material. Todo compromiso suscrito aparte, no se refiere a este manual. Queda exento del compromiso, el fotocopiado interno en una cantidad no mayor de 100, solo para uso con fines educativos y sin lucro


2

CONTENIDO

Introduccin Normas de seguridad Captulo 1. Propiedades de los compuestos orgnicos

i

ii

6

Captulo 2. Cristalizacin

19

Captulo 3. Destilacin

28

Captulo 4. Extraccin 36

Captulo 5. Cromatografa 45

Captulo 6. Propiedades qumicas de los Hidrocarburos 58

Captulo 7. Propiedades qumicas de los Alcoholes 68

Captulo 8. Propiedades qumicas de los aldehdos y cetonas 78

Captulo 9. Propiedades qumicas de lo Lpidos saponificables 86

Captulo 10. Propiedades de qumicas de los Carbohidratos 93

Captulo 11. Propiedades qumicas de los Aminocidos y Protenas 104

Bibliografa 117


3

INTRODUCCIN

Este manual de prcticas de laboratorio de Qumica Orgnica est concebido de tal manera que el lector tome conocimiento y pueda utilizar las tcnicas ms importantes de laboratorio en lo que respecta al manejo de las sustancias Orgnicas.

El uso de tcnicas de reconocimiento, extraccin, purificacin y anlisis de compuestos orgnicos requiere de un conocimiento bsico adquiridos en las aulas universitarias Este manual le proporcionar los elementos necesarios para que el estudiante tenga una gran riqueza intelectual prctica e incrementar su habilidad en el manejo de materiales, equipos y reactivos. ste les proporcionar los elementos y conceptos fundamentales que deben conocer los estudiantes que siguen una carrera en una escuela profesional de medicina, odontologa, veterinaria, ciencias de los alimentos, nutricin, ambiental, biologa, qumica de productos naturales y otras ciencias afines. Y est dirigido a estudiantes que tengan o no como competencia principal la qumica pura.

El Manual cuenta con dos partes fundamentales: la primera corresponde a las tcnicas principales de uso y manejo de equipos de laboratorios y la segunda a la reactividad de los compuestos orgnicos, segn grupo funcional o estructura..

Este Manual ha sido plasmado de tal manera que la operatividad y el conocimiento tengan una relacin muy fluida y que al concluir cada experiencia, dentro de una sesin de prcticas, el estudiante pueda autoevaluarse y ver si el objetivo trazado al inicio de la experiencia se ha cumplido.

Cada experimento cuenta con una breve introduccin, conceptos y fundamentos. Algunas experiencias se han descrito en forma detallada para su adecuada comprensin. Al final de cada prctica el estudiante tendr que presentar una hoja de reporte y las respuestas adecuadas a cada una de las preguntas, que depender muchsimo de la observacin y ejecucin de las experiencias, utilizando el criterio qumico.

Es obligacin para todos los estudiantes leer con anticipacin la prctica de Laboratorio a realizar, porque sin este requisito no podr entender el por qu de cada uno de los pasos a seguir.


4

Agradezco a todos y cada uno de los profesionales que han revisado y sugerido algunas modificaciones a los escritos previos a este Manual de Prcticas.

Asimismo, a los doctores Pedro Cueva M. y Juan Jos Len Cam coautores de las anteriores ediciones del Manual de Prcticas de Laboratorio en Qumica Orgnica y que muchas de las experiencias son tomadas de esa edicin, cuyo registro se encuentra actualmente en la Biblioteca Agrcola Nacional.


5

NORMAS DE SEGURIDAD El descuido o desconocimiento de las normas de seguridad del laboratorio, muy a menudo pueden originar accidentes. Por lo tanto, el estudiante debe leer todas las normas de seguridad que se encuentra en el laboratorio y estar atento a todas las indicaciones que el profesor haga en clases.

1. Leer cuidadosamente y con anticipacin las instrucciones que se dan en este

manual. 2. Evite las bromas y juegos en el laboratorio 3. No consumir alimentos ni bebidas en un laboratorio. 4. No llevar el cabello largo suelto. stos fcilmente se pueden quemar por accin

de los reactivos o mechero. 5. El estudiante en el laboratorio debe contar con un mandil o batas protectoras.

Mantener el mandil siempre abotonado. 6. Debe conocer la ubicacin exacta del extintor y los caos de agua. 7. Jams sentarse en la mesa del laboratorio. Trazas de soluciones custicas

pueden quemar la ropa y causar daos a la piel. 8. Si se produce un accidente, por ruptura del material, daos leves del material de

vidrio u otros, avise de inmediato al profesor. 9. No calentar ningn material de vidrio daado. 10. Tener conocimiento del encendido del mechero. Antes de abrir la llave general,

asegurarse que la llave del mechero se encuentre cerrada. 11. No encender el mechero en lugares cercanos a los reactivos inflamables, aun si

stos estuviesen cerrados. 12. Jams calentar a fuego directo lquidos inflamables. Use el bao Mara o

planchas de calentamiento. 13. Nunca calentar recipientes cerrados. 14. Calentar el tubo de ensayo con la boca de salida dirigida a la pared o a un lugar

donde la posible proyeccin del lquido no dae al compaero. 15. Al trasvasar algn solvente o reactivo a un tubo de ensayo, hgalo con cuidado

y luego lavarse las manos, aun si cree no haber derramado su contenido. 16. Si hay derramamiento de algn contenido del recipiente avise de inmediato al

profesor. 17. Si algn contenido de un recipiente salpica o cae en algn lugar del cuerpo, de

inmediato lavarse con abundante agua y avise al profesor. 18. No intente llevar la boca de los frascos a la nariz. 19. Nunca inhale los vapores de los frascos, aun si stos fueran de los slidos. 20. Cuando intente introducir un tubo de vidrio a un tapn, hgalo utilizando una

franela. 21. No arrojar residuos de los tubos de ensayos al lavatorio. Consulte al profesor. 22. No arrojar residuos slidos, ni papeles al lavatorio. 23. Antes de abandonar el laboratorio, lavarse las manos. 24. Otras indicaciones del profesor.


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PROPIEDADES DE LOS

COMPUESTOS ORGNICOS


7

INTRODUCCIN

La qumica orgnica es la ciencia que estudia las estructuras, nomenclaturas, reacciones y propiedades de los compuestos del carbono. Inicialmente se pensaba que los compuestos orgnicos deberan proceder de los organismos de plantas y animales y se crey que los sistemas vivos posean una fuerza especial que actuaba sobre el proceso de la produccin de compuestos orgnicos, es decir de una fuente vital, hasta que en 1828, el Qumico alemn Friedrich Whler demostr que esa teora era falsa, al sintetizar la urea a partir del cianato de amonio.

NH4CNO NH2CONH2

Cianato de amonio Urea

Asimismo, Whler (1862) prepar el acetileno a partir del carburo de calcio

CaC2 + H2O C2H2 + Ca(OH)2

Carburo de calcio Acetileno Las caractersticas de los compuestos no inicos estn determinadas por su polaridad. Existe una regla emprica que compuestos similares en polaridad se disuelven en solventes de las mismas caractersticas. El propano es soluble en solventes no polares como el tetracloruro de carbono. Y el tetracloruro de carbono no es miscible en agua (polar).

Una cantidad apreciable de compuestos orgnicos son insolubles en agua, y en menor nmero son solubles en solventes polares, como el agua y para que suceda esto deben tener grupos polares como OH, C=O, COOH, etc. y de cadena carbonada corta de carbono. En cambio un mayor porcentaje de compuestos inorgnicos son solubles en agua.

Otra de las caractersticas que diferencian un compuesto orgnicos de los inorgnicos, es en el tipo de enlace, en los compuestos orgnicos predominan los enlaces covalentes. Es por ello que la gran mayora de las soluciones acuosas de los compuestos orgnicos son pobres conductores de la electricidad, en cambio las soluciones de los compuestos orgnicos son pobres conductores de la electricidad:


8

una solucin acuosa de alcohol etlico, el compuesto orgnico se encuentra disociado en un bajo porcentaje. La ecuacin es reversible.

La mayora de las reacciones con compuestos orgnicos son lentas y necesitan de catalizadores; en los compuestos inorgnicos, en su gran mayora, son ms rpidas y fciles de cuantificar.

1. Anlisis elemental orgnico

Identificacin de carbono e hidrgeno

En una muestra pura, frecuentemente, es necesario determinar los elementos presentes en el compuesto. En forma cualitativa, se realiza calentando el compuesto para ver si se carboniza o arde con llama de diferentes coloraciones. Es decir, es suficiente calentar el compuesto orgnico, para ello se coloca unos miligramos de compuestos en una cpsula o crisol limpio sobre una llama de un mechero. Y se realiza la observacin. Aqu existen dos posibilidades, una que deje un residuo negro (presencia de carbono).

Combustin completa:

(*)

C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O Combustin incompleta (deficiencia en oxgeno)

C3H8 + 3,5 O2 3 CO + 4 H2O

C3H8 + 2 O2 3 C + 4 H2O

y la otra que, si es una sustancia orgnica voltil o inorgnica, no dejan residuos. y por lo tanto es necesario agregarle un compuesto que ayude a la combustin para que se produzca el CO2.

Para este ltimo caso, es necesario realizar una prueba confirmatoria y para ello se coloca en un tubo de ensayo una pequea cantidad de muestra y se le adiciona xido cprico. En la boca de salida del tubo se le conecta un tubo de vidrio cuya salida se sumerge en una solucin de hidrxido de bario. Si la muestra es orgnica, libera dixido de carbono, ste reaccionar con el hidrxido de bario formando carbonato de bario, que en un medio acuoso se notara una turbidez por su baja solubilidad del carbonato en agua.

La aparicin de gotas agua en el interior del tubo de ensayo indicar la presencia de hidrgeno en el compuesto.


9

En una combustin completa: Esta combustin hace que libere CO2 que se combinar con el hidrxido de bario para dar carbonato de bario.

Muestra orgnica + CuO CO2 + Cu

CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + + H2O

Es necesario anotar, que si la combustin no es completa libera CO y carbn.

Parte experimental A. Reconocimiento de la presencia de carbono e hidrgeno

1. Prueba preliminar de la presencia de carbono

En una cpsula o crisol de porcelana se coloca una pequea cantidad de una pastilla de aspirina o cido acetil saliclico o antalgina u otro compuesto orgnico, previamente molida en un mortero, y se somete al calor del mechero. Despus de unos minutos de calentamiento, observe y llene el cuadro correspondiente.

Cpsula

Figura.1.1. Prueba preliminar Nota: en esta prueba preliminar no se agrega el CuO (color negro) que se confundira con la presencia de carbono.


10

2. Prueba definitiva Colocar en un tubo de ensayo seco, pequea cantidad ( 0.5 g ) de la muestra y aada 0,5 g de xido de cobre (II) en polvo muy fino.

Coloque en la boca del tubo de ensayo un tapn con un tubo de desprendimiento, cuya salida va sumergida en una solucin de hidrxido de bario. Someterlo a la accin de la llama de un mechero.

Si despus de unos minutos la solucin de hidrxido de bario (transparente), se enturbia o existe la formacin de un precipitado de color blanco nos indicar la presencia de carbonato, que indirectamente nos indicar que el compuesto orgnico tiene carbono.

Asimismo, si observa la presencia de gotas de lquido en la parte superior fra del tubo, indicar la presencia de hidrgeno en la muestra.

Nota: La presencia de un residuo negro, en esta prueba confirmatoria, no indica

la presencia de carbono, debido a que el xido de cobre aadido es de ese color.

CO2

Tubo con solucin de hidrxido bario

muestra

Figura.1.2 Equipo de combustin para la prueba definitiva del

compuesto orgnico

BaCO3

CO2 + Ba(OH)2


11

B. COMBUSTIN Coloque 15 gotas de muestra (indicada por el profesor) en una cpsula y llevar a ignicin, con un fsforo. No utilice mechero. Reporte los resultados: color de la llama y residuo.

Figura .1. 3 Combustin de un compuesto orgnico

C. SOLUBILIDAD O MISCIBILIDAD

Miscibilidad en Agua Coloque 10 a 15 gotas (1mL) de muestra orgnica y aada 3 mL de agua. Agite y observe si se forma una sola fase. En el caso de formar dos fases o si la "solucin" se torna lechosa nos indicar que es inmiscible. Nota: observe que si se forman dos fases, la de mayor volumen corresponde al agua (depende de la densidad del lquido orgnico)

Agua

A B

Figura 1. 4. Esquema representativo de dos lquidos inmiscibles A) El solvente orgnico es ms denso B) El solvente orgnico es menos denso

Miscibilidad del n-hexano en diferentes solventes orgnicos

Coloque en tres tubos de ensayo, 10 a 15 gotas de hexano y aada igual cantidad de los solventes sealados por el profesor. Agite y observe.

3.1 Solubilidad de slidos en agua


12

Coloque, por separado, aproximadamente una pequea cantidad de sacarosa y urea en tubos de ensayo y agregue a cada uno de ellos 20 gotas de agua. Agite y observe. En el caso de no disolverse, calentar en bao mara (b.m.).


13

UNIVERSIDAD CIENTFICA DEL SUR

FACULTAD DE ..........................................

Nombre del laboratorio: Qumica CURSO: QUMICA ORGNICA

Mesa N PROFESOR:

Integrantes: 1) 2)

3) 4)

PRCTICA N 1: CARACTERSTICAS DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS

COMPETENCIA: Verificacin de las caractersticas de los compuestos orgnicos

Reconocimiento de los compuestos orgnicos. Visualizacin de las caractersticas ms importantes de los compuestos orgnicos. Disear un

protocolo de determinacin del compuesto del carbono A. Reconocimiento de la presencia de carbono e hidrgeno

1. Prueba preliminar de la presencia de carbono

Muestra Prueba preliminar

(Residuo carbonoso) Observacin

Antalgina

Muestra problema N

Conclusin sobre la muestra problema


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3. Prueba definitiva (con la muestra problema)

Muestra Confirmatoria Observacin CO2

(Formacin de BaCO3)

agua

Muestra problema N

Conclusin

Evaluacin

Plantear las ecuaciones qumicas de: combustin completa y la reaccin del dixido de carbono con hidrxido de bario.

Todos los compuestos orgnicos tienen carbono?

La ausencia de residuos carbonosos es indicativo que una muestra sea inorgnica?. Por qu?

Plantear un procedimiento (diseo de un mtodo) para comprobar que una muestra de piel o ua es orgnica.


15

Muestra Confirmatoria Observacin CO2

(Formacin de BaCO3)

agua

Muestra problema N

Conclusin

B. COMBUSTIN

Muestras Orgnicas Color de la llama Color del residuo

1.

2

3.

4.

Evaluacin

Todos los compuestos orgnicos son combustibles?

Qu indica el color de la llama?


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C. SOLUBILIDAD O MISCIBILIDAD

Miscibilidad en Agua (Solvente polar)

Muestra orgnica Miscibilidad en agua Observacin (formacin de fases)

1.

2.

3.

4.

Miscibilidad en n-hexano (solvente no polar) Solventes Orgnicos Miscibilidad en n-

hexano (s o no) Observaciones

1.

2.

3.

Solubilidad de compuestos orgnicos slidos en agua

Sustancia orgnica Solubilidad en agua Observacin

Fro Caliente

Sacarosa

Acetanilida

rea


17

Evaluacin

A qu atribuye las diferentes solubilidades de los compuestos orgnicos?.

Sin utilizar las tablas de solubilidad y miscibilidad de los compuestos orgnicos, puede determinar, solo con las frmulas estructurales, si estos compuestos son solubles en determinados solventes ?. Comente


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CUESTIONARIO 1. Haga un cuadro comparativo de las caractersticas de compuestos orgnicos e

inorgnicos. 2. Plantear las ecuaciones qumicas de: combustin completa e incompleta del 2-

Metil pentano y del pentano. 3. A qu se debe que los compuestos orgnicos tengan un amplio rango de

solubilidad? 4. Por qu algunos los compuestos orgnicos arden con llama de color azul? 5. Por qu el n-heptano no es soluble en el agua? 6. Es el cido actico es soluble en el agua? 7. Es necesario conocer la geometra de la molcula para predecir la solubilidad

de los compuestos orgnicos?. 8. Qu tipos de solventes se utilizan en un lavado en seco? 9. Qu tipos de cambios (fsicos /qumicos) ocurren en la combustin? 10. Explique a qu se debe la solubilidad, en todas las proporciones, del alcohol

etlico en agua.


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CRISTALIZACIN


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INTRODUCCIN La cristalizacin es uno de los mtodos para purificar compuestos slidos, es un mtodo que nos permite eliminar impurezas. Muchas veces, no es suficiente un solo proceso de cristalizacin, debido a que existen las posibilidades que ciertas impurezas queden atrapadas en la red cristalina y para ello es necesario realizar una recristalizacin con el fin de obtener al compuesto con un alto grado de pureza. El grado de pureza, puede ser monitoreado a travs de mtodos como el de punto de fusin, cromatografa en capa fina, papel, etc.

Para conseguir buenos resultados en la purificacin debern tener en cuenta los siguientes requisitos:

El compuesto a cristalizar debe ser muy soluble a temperatura elevada. El soluto debe ser muy poco soluble a baja temperatura. El compuesto no debe reaccionar con el solvente, sobre todo si se trabaja a altas temperaturas.

El soluto no debe correr el riesgo de descomposicin a la temperatura del proceso. El solvente a emplear, adems de cumplir los requisitos anteriores puedan ser eliminados fcilmente.

Generalmente la solubilidad de un compuesto aumenta con la temperatura. La solubilidad de un slido en un lquido determinado es limitada y depende fundamentalmente de la temperatura. Por ello es importante hacer un anlisis de la curva de solubilidad y para ello se trazan un sistema de coordenadas en el cual se comparan las cantidades de sustancias disueltas en la abscisa y temperatura en la ordenada.

100

90 80 70 60 50 40 30 20 10

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 gram os / 100 m Lsol

F i g u r a . 2 1 . C u r v a d e s o l u b i l i d a d d e u n c o m p u e s t o e n u n d e t e r m i n a d o s o l v e n t e .


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Parte experimental 1. Eleccin del solvente Colocar unos miligramos de la muestra indicada por el profesor en un tubo de ensayo y tratar de disolverlas (fro y caliente) en los siguientes disolventes:

1. Solvente no polar 2. Cloroformo 3. Etanol 4. Agua destilada

Nota: Si la muestra es insoluble en fro calentarla en un bao mara

2. Cristalizacin

Una vez elegido el solvente ideal de cristalizacin, se colocan 5g de muestra impura en un Erlenmeyer de 250 mL y se disuelve en 100 mL del solvente elegido y se lleva a ebullicin. Luego se enfra y se aade 0,2 g de carbn activado y se calienta a ebullicin, siempre con una constante agitacin). La solucin se filtra por gravedad en caliente y se recibe en un vaso de 250 mL (siempre mantenerlo en caliente) y el filtrado (que debe ser claro) se enfra en un bao de agua y despus en un bao de hielo. Cuando se requieren temperaturas ms bajas se utiliza el "hielo seco" (dixido de carbono slido) por unos 15 minutos., no se debe forzar el enfriamiento. Se filtra a presin reducida utilizando un embudo Bchner, con un papel filtro previamente pesado y se lavan con unos mililitros de agua fra. Colocar el papel filtro y los cristales en una luna de reloj y dejarlo en un desecador por 24 horas y pesar.

En el caso de tratar de recuperar al mximo el compuesto, es necesario que todo el lquido filtrado se pase a un Erlenmeyer y se concentre por ebullicin hasta una cuarta parte de su volumen y se enfra obtenindose una nueva porcin de cristales (mnima).

Varilla de vidrio

Solucin

Asbesto

a) b)

Figura 2.2. a) Calentamiento, si el solvente NO ES INFLAMABLE, b) filtracin por gravedad, Utilice una plancha de calentamiento).


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Varilla de vidrio Bomba de vaco

Embudo Buchner

Cristales

Kitasato Trampa

Muestra a secar

Desecador

Figura 2.3. Materiales y equipos para una cristalizacin


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FACULTAD DE ..........................................

Nombre del laboratorio: CURSO: QUMICA ORGNICA

Mesa N PROFESOR:

Integrantes: 1) 2)

3) 4) PRCTICA N 2: CRISTALIZACIN

COMPETENCIA: Destreza en la metodologa de purificacin de slidos

COMPETENCIA ESPECFICA: Aplicar los conceptos de solubilidad y el efecto de la temperatura en la purificacin. Adquirir destreza en las operaciones y manejo de equipos de filtracin por gravedad y a presin reducida. Demostrar la propiedad del carbn activado en capturar ciertas impurezas, como colorantes.

1. Eleccin del solvente para la acetanilida

n-Hexano Cloroformo Etanol Agua c. actico

fro calor fro calor fro calor fro calor fro calor

Conclusin


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Evaluacin

Cules son las caractersticas de un buen solvente de purificacin?

3. Cristalizacin de la acetanilida

Muestra origina(g)

Papel filtro (g) Cristales + papel filtro(g)

Cristales(g) Porcentaje del cristales

Evaluacin

Existe alguna diferencia al comparar muestras que utilizaron carbn activado y otras que no la hicieron

Por qu es necesario filtrar en caliente y a gravedad en la primera operacin?

En esta ltima operacin, por qu fue necesario filtrar con embudo de Vstago corto y no largo?


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En la segunda operacin de filtracin, por qu fue necesario enfriar antes la solucin?. A qu razones atribuye la necesidad de enfriar a temperatura cercana a cero grados, antes de filtrar a presin reducida?

En qu medida le facilit la filtracin a presin reducida?


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CUESTIONARIO

1.Cul fue el rendimiento prctico, que obtuvo en la cristalizacin de la sustancia

purificada? 2. Se tienen 7 g de una sustancia slida "X", disuelta en 100 mL de agua a 100C y

se enfra hasta 20C Qu cantidad de esta sustancia cristalizar? Observe la curva de solubilidad para la sustancia "X".

C ur v a d e s o l ub i l i d a d d e l a s us t a nc i a " X "

110 10 0 9 0 8 0 70 6 0 50 4 0 3 0 2 0 10 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

g / 10 0 mL

3. Se tienen 3 g de la sustancia slida "X", disuelta en 50 mL de agua a 100C y se enfra hasta 20C Qu cantidad de esta sustancia cristalizar? Observe la curva de solubilidad para la sustancia "X".

4. Se tienen 3 gramos de sustancia A disueltas en 25 mL de acetato de etilo a

90 C y se enfra durante toda la noche a 20C , qu cantidad de esta sustancia A cristalizar, si se conoce la curva de solubilidad de A en el solvente?

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 gramos / 100 mLsol

Curva de solubilidad de la sustancia A en acetato de etilo


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5. Si a Usted le entregan una muestra de cido benzoico y se le pide encontrar el

porcentaje de pureza de este cido, qu hara primero?. Disee un esquema de purificacin del cido benzoico que se encuentra mezclada con azcar. Nota: consulte su solubilidad en diferentes solventes.


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DESTILACIN


29

INTRODUCCIN

La destilacin es un mtodo de purificacin de lquidos o de lquidos con impurezas no voltiles, se basa en la conversin de un lquido a vapor ebullicin (vaporizacin) y el enfriamiento de ste para retornar al estado lquido (condensacin).

El mtodo se basa en las diferentes volatilidades de los componentes que forman el lquido a purificar o separar. Por ello hay varios tipos de destilacin , siendo los ms importantes : Destilacin Simple, destilacin fraccionada, destilacin a presin reducida (al vaco) y Destilacin por arrastre con vapor.

3. DESTILACIN DE LQUIDOS PUROS O CON IMPUREZAS NO VOLTILES (DESTILACIN SIMPLE)

Si se calienta un lquido que tiene impurezas no voltiles (baja presin de vapor), el vapor obtenido estar constituido nicamente por molculas del lquido y, por consiguiente, en el condensado no estarn presentes estas impurezas.

La purificacin de este tipo de muestras puede hacerse mediante el proceso ms sencillo de destilacin (destilacin simple).

La presencia del material no voltil, disminuye la presin de vapor del lquido, lo que trae como consecuencia un aumento en el punto de ebullicin, con respecto al lquido en estado puro.

Figura 3.1. Aparato de destilacin simple


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T Figura 3.2 . Grfica obtenida en la destilacin simple de lquidos puros o con impurezas no voltiles.

Vol DESTILACIN DE MEZCLAS

En una mezcla de 2 o ms sustancias voltiles, la PRESIN DE VAPOR TOTAL estar en funcin de la presin de vapor de los componentes y de sus fracciones molares (excepto cuando forman mezclas azeotrpicas).

Segn la ley de Raoult: La presin parcial de un componente (en una solucin ideal) es igual a su presin de vapor multiplicada por su fraccin molar.

Adems, la presin de vapor total ser igual a la suma de las presiones (de vapor) parciales de los componentes. Para una mezcla de lquidos a,b,c, etc., esto se representa as.

P = PaNa + PbNb + PcNc + .... + PnNn

Donde: P = presin de vapor total

Pa, Pb, Pc, etc. Son las presiones parciales de a, b, c, etc.

Na, Nb, Nc, etc. Son las fracciones molares de Na, Nb, Nc, etc.

Por consiguiente: Pa Na o Pb Nb, etc. Ser la presin parcial de a,b,, etc. respectivamente. La solucin empezar a hervir cuando la presin de vapor total (P) alcanza el valor de la presin atmosfrica.

P = PaNa + PaNa + + PnNn

La separacin de mezclas formadas por componentes de presin de vapor similar slo podr hacerse mediante una destilacin fraccionada.


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DESTILACIN FRACCIONADA Es una tcnica que nos permite realizar una serie completa de vaporizaciones y condensaciones pequeas en una operacin sencilla y continua, valindose para ello de una columna de fraccionamiento cuyo principio es proporcionar una gran superficie para el intercambio de calor entre el vapor ascendente (ms caliente) y el condensado descendente (ms fro). La columna de fraccionamiento se coloca entre el baln de destilacin y el condensador o refrigerante.

DESTILACIN A PRESION REDUCIDA

Pra separar o purificar compuestos que tengan puntos de ebullicin superiores a 200C o que se descompongan a temperaturas menores o prximas a su punto de ebullicin es conveniente tomar en cuenta que el p.e. depende de la presin circundante; por lo tanto, se le puede disminuir reduciendo la presin a la que se efecta la destilacin.

AZEOTROPO O MEZCLA AZEOTRPICA

Un azeotropo es una mezcla de lquidos que destilan sin cambios en su temperatura de destilacin o en la composicin del destilado. Es decir, no pueden ser separados por destilacin porque se comportan como un lquido puro. Ello se debe a que al vaporizar parcialmente esta mezcla, el vapor obtenido tendr siempre la misma composicin. No cumple la ley de Raoult.

El punto de ebullicin del azeotropo es, generalmente, mas bajo que el de ambos componentes. En algunos casos es ms alto que el de ellos y casi nunca es intermedio entre ambos.

Por ejemplo, la destilacin de una mezcla de alcohol etlico y agua (cualquiera sea la proporcin de ellos) nunca producir un alcohol etlico de una concentracin superior al 95,5% (v/v). Es decir la mezcla de 95.5% de alcohol y el 4.5% de agua es una mezcla azeotrpica cuyo p.e. ( 78.1C) es inferior al de ambos (78.5 y 100C).

El alcohol etlico absoluto (100% de pureza) se puede obtener a partir de este alcohol de 95.5%, adicionndole benceno y destilando la solucin. En estas condiciones pueden formarse 2 azeotropos: Etanol benceno agua (18.5; 74.1; 7.4), P.E. 64.8 (Azeotropo ternario)

Etanol benceno (19.2; 80.2) P.E. 68.2 (Azeotropo binario)

Primero destilar el de menor p.e., o sea el azeotropo ternario (64.8C) hasta que se elimine el agua, luego destilar el azeotropo binario (68.2C) hasta que se elimine el exceso de benceno y finalmente destilar el etanol absoluto (78.5C).


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PROCEDIMIENTO APLICACIN DE LA DESTILACIN SIMPLE EN LA DETERMINACIN DEL GRADO ALCOHLICO DEL VINO

a) Si el vino est cido (avinagrado) neutralizarlo con 0,1 g de CaCO3 u otro lcali, hasta neutralidad.

b) Colocar 100 mL de vino y tmaras de ebullicin al baln de destilacin

simple y proceder a la destilacin segn lo indicado anteriormente . Ir recogiendo el destilado en una probeta graduada.

c) Colectar 50 mL del destilado incoloro y aromtico. Completar hasta el

volumen inicial del vino(100 mL) con agua destilada.

d) Determinar el grado alcohlico (% en volumen) introduciendo el alcolmetro de Gay Lussac. Estya mezcla hidroalcohlica contiene el mismo grado alcohlico que el vino inicial.

e) Si se desea el porcentaje en peso de alcohol etlico, acudir a la tabla

alcoholimtrica.Ej.: si ha obtenido una lectura de 15 G.L. (grados Gay Lussac), el vino tendr el 15% en volumen de alcohol y segn la tabla corresponde a 12,13% en peso.

Volumen de destilado (mL)

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Temperatura (C)


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TABLA 5. MEZCLAS HIDROALCETANLICAS

Porcentaje de Etanol Gravedad especfica

vo l/vol Peso/peso Peso/vol

11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17.0 18,0 19,0 20,0 21,0 22,0 23,0 24,0 25,0 26,0 27,0 28,0 29,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 85,0 90,0 95,0 100,0

8,86 9,67 10,49 11,31 12,13 12,95 13,78 14,60 15,43 16,26 17,09 17,92 18,76 19,59 20,43 21,27 22,11 22,96 23,81 24,66 28,96 33,35 37,84 42,47 47,23 52,16 57,21 62,45 67,84 73,54 79,40 85,66 92,41 100,0

8,73 9.52 10,31 11,11 11,90 12,69 13,49 14,28 15,08 15,87 16,66 17,46 18,26 19,04 19,84 20,63 21,43 22,22 23,01 23,81 27,78 31,74 35,71 39,69 43,66 47,63 51,59 55,56 59,53 63,51 67,47 71,44 75,41 79,39

0,98546 0,98435 0,98326 0,98219 0,98114 0,98011 0,97909 0,97808 0,97708 0,97608 0,97507 0,97406 0,97304 0,97201 0,97097 0,96991 0,96883 0,96772 0,96658 0,96541 0,95910 0,95185 0,94364 0,9344 0,9244 0,9136 0,9021 0,8900 0,8773 0,8639 0,8496 0,8339 0,8161 0,7939


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FACULTAD DE

Nombre del laboratorio: CURSO: QUMICA ORGNICA

Mesa N PROFESOR:

Integrantes: 1) 2)

3) 4) PRCTICA N 3: DESTILACION

COMPETENCIA: Verifica la separacin y purificacin de un liquido compuesto y su aplicabilidad

COMPETENCIA ESPECFICA: Explica los mtodos para la purificacin de lquidos.

Evaluacin:

Utilizara una destilacin simple para purificar el agua potable?. Dnde se quedaran las impurezas?. cules serian las impurezas en el agua potable?

Por qu el volumen del liquido para destilar no debe sobrepasar la mitad de la capacidad del recipiente?.

Cunto fue el grado alcohlico?. Coincide con lo reportado en la literatura de la bebida alcoholica?. Comente.

A cuntos gramos de alcohol es equivalente el contenido de alcohol de su


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muestra?.


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CUESTIONARIO

1. Graficar la curva de destilacin de A (p.e. 50 C) y B (p.e. 100 C) para cada una de las siguientes situaciones:

a. A y B no forman azeotropo b. A y B forman azeotropo : A. est presente en gran exceso en

la mezcla inicial. c. A y B forman azeotropo; B est presente en gran exceso en la

mezcla inicial.

2. Calcular la presin de vapor total a 100 C de una solucin ideal que consta de 0,6 moles del compuesto X y 0,4 moles del compuesto Y. La presin de vapor de X puro a 100 C es de 600 mm, y el de Y puro a 100 C es de 80 mm Hg. Cul es la presin parcial de cada componente en el vapor?.

3. Diferencias entre evaporacin y ebullicin

4. Fundamento y aplicaciones de la destilacin por arrastre con vapor de agua.


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EXTRACCIN


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La extraccin es la tcnica ms usada para separar un producto orgnico de una mezcla de reaccin o de sus fuentes naturales. Puede definirse como la separacin de un compuesto de una mezcla por medio de un disolvente.

Segn el estado fsico de la muestra a extraer la extraccin puede ser bsicamente de dos tipos: extraccin liquido-slido y extraccin lquido-lquido.

EXTRACCION LQUIDO-SLIDO

Para ello se hace uso de equipos adecuados, siendo el mas utilizado el extractor SOXHLET, que consta de 3 partes fundamentales: El matraz inferior; que contiene el solvente de extraccin, la parte central o extractor propiamente dicho, donde se coloca la muestra slida a extraer (Aqu se realiza la extraccin) y un refrigerante superior.

Figura 4.1. Extractor Soxhlet

1 1

El proceso presenta muchas ventajas, siendo las principales:

a) Es continuo y automtico, no requiere la presencia permanente del operador.

b) Con cantidades relativamente pequeas de solventes se puede extraer exhaustivamente la muestra.

c) Puede usarse para cuantificaciones si previamente se tara el matraz y se vuelve a pesar al terminar la extraccin y recuperar (por destilacin) el solvente. Por ejemplo, se usa para determinar el porcentaje de grasa de alimento, harina de pescado, etc.

EXTRACCIN LQUIDO-LQUIDO

Se aplica cuando la muestra a extraer es lquida y la extraccin se realiza con otro lquido o solventes que rena ciertas caractersticas. Generalmente uno de estos lquidos es el agua


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los principios se encuentran en medio acuoso y los disolventes empleados son inmiscibles en este medio.

En algunos casos es suficiente una sola extraccin, pero hay compuestos orgnicos que por su parcial solubilidad en agua es necesario varias extracciones para aislarlo.

COEFICIENTE DE REPARTO

Cuando se agita una solucin acuosa de una sustancia con un solvente orgnico (por ejemplo ter), el compuesto se distribuye parcialmente en ambos solventes. Esta distribucin se realiza hasta que alcanza el equilibrio, el que se logra cuando la relacin entre las concentraciones de la sustancia en la capa orgnica y acuosa sea igual a una constante, llamada Coeficiente de reparto o Coeficiente de distribucin (Kd) que es especfica del soluto, del par de solventes y la temperatura de trabajo.

A su vez, este coeficiente es proporcional a la solubilidad del compuesto en el solvente orgnico y en el agua.:

Kd = Co/Ca = So/Sa

Co = Concentracin en la capa orgnica Co = Concentracin en la capa acuosa So = Solubilidad en el solvente orgnico Sa= solubilidad en agua

Por ejemplo, si la solubilidad de un compuesto en ter es de 0,6 g/100 mL y en agua es de 0,12 g/100 mL, su Kd para el sistema ter/agua es: :

Kd = 0,60/0,12 = 5

Conociendo la concentracin de la sustancia en la solubilidad acuosa y su Kd, puede calcularse la cantidad que se puede extraer con un volumen determinado de solvente, o la cantidad del solvente que se necesita para extraer una cantidad del compuesto.

Puede tambin comprobarse que si se hacen varias extracciones con cantidades pequeas del lquido exactamente (extraccin mltiple) se puede extraer mayor cantidad de sustancia que haciendo una extraccin con el mismo volumen total del solvente.

Por ejemplo: si se tiene una solucin de 40 mg de cido butrico en 50 mL de agua:


40

a) Cuntos miligramos de este cido se extraer con 50 mL de benceno? (Extraccin simple).

b) Cuntos miligramos se extraern con 2 porciones de 25 mL c/u de benceno?. (extraccin mltiple). El Kd del c. butrico en el sistema benceno/agua a 20 C es de 3.

Solucin:

Sea X la cantidad extrada, tendremos:

a) Extraccin simple: X 50

Kd = Co/Ca = 3 = X = 30 mg de c. Butrico extrado 40-X 50

b) Extraccin mltiple:

1ra. Extraccin (25 mL de benceno)

X/25 3 = X = 24 mg extradas con 25 mL de

(40-X`)/50 benceno (quedan en la fase acuosa 40-24 = 16 mg de c. Butrico)

2 da. Extraccin (25 ml de benceno)

X/25 3 = X = 9,6 mg extradas con esta segunda

(16-X)/50 porcin del benceno (quedan en la fase acuosa 16-9,6 = 6,4 mg de c. Butrico

CONCLUSIN

Como se puede deducir, en la extraccin mltiple se extrae ms (24 + 9.6 =33.6 mg) que en la extraccin simple (30 mg) habindose utilizado en ambos casos un volumen total de 50ml de Benceno.

EQUIPO Y SOLVENTE DE EXTRACCIN

La extraccin lquido-lquido se puede hacer manualmente en un embudo de separacin o pera de bromo. En algunos casos es necesario usar equipos de


41

extraccin continua que funciona que funciona en forma automatizada similares al extractor Soxhlet.

Un buen solvente de extraccin debe reunir las siguientes caractersticas:

a) Debe disolver fcilmente la sustancia a extraer. b) Debe extraer poco o nada de las otras sustancias presentes (impurezas o

sustancias indeseables). c) Debe ser fcilmente separado despus de la extraccin. Generalmente se usan

solventes voltiles que pueden ser eliminados por destilacin o evaporizacin. d) Debe ser inerte con las sustancias a extraer.

Figura. 4.2. Embudo de separacin

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

EXTRACCIN LQUIDO SLIDO. Extraccin de grasas de harina de pescado o extraccin de grasa de harina de maz.

Tarar el matraz y armar el equipo Soxhlet sobre la plancha elctrica de calentamiento o bao mara, como se indica en la figura.

Colocar en el cartucho de extraccin 10 g de harina de pescado y cubrirlo con un pedazo de algodn. Agregar ter de petrleo o n-hexano por la parte superior del refrigerante (use un embudo) hasta que el lquido sifone. Adicione unos 30 mL ms de solvente.

Haga circular agua por el refrigerante e inicie el calentamiento de tal manera que el solvente hierva suavemente. Contine la operacin hasta que el extracto sifone de color claro, casi incoloro.

EXTRACCIN LQUIDO-LQUIDO DE UN COLORANTE

1. ELECCIN DE UN SOLVENTE

Agregar a 4 tubos de prueba 10 gotas de solucin de cristal violeta, aadir a cada tubo 20 gotas de etanol, cloroformo, n-hexano y agua, respectivamente.


42

Agitar a fin de poner en contacto los diferentes solventes con la solucin del colorante, dejar en reposo y observe la densidad y color de la capa orgnica. (agregar NaCl si se formase emulsin). Observe y compare los resultados.

2. EXTRACCIN SIMPLE

Elegido el solvente que rene las condiciones necesarias para una buena extraccin, se procede a poner en un embudo de separacin 15 mL de la solucin de cristal violeta y se aaden 15 mL del solvente elegido. Recoger la fase orgnica en un tubo de ensayo y la acuosa en otro tubo, tapar los tubos y guardarlos para una observacin y comparacin posterior.

3. EXTRACCIN MLTIPLE

Tomar 15 mL de la solucin acuosa de cristal violeta elegido y proceder a extraer con porciones de 5 mL por tres veces, reunir los extractos en un tubo de ensayo y recoger la solucin acuosa remanente en un cuarto tubo. Comparar la intensidad del color de las soluciones orgnicas y de las dos acuosas. Anotar los resultados.


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UNIVERSIDAD CIENTFICA DEL SUR FACULTAD DE

Nombre del laboratorio: Lab- CURSO: QUMICA ORGNICA Mesa N PROFESOR:

Integrantes: 1) 2)

3) 4)

PRCTICA N 4: EXTRACCIN

COMPETENCIA: Verifica la separacin y purificacin de un compuesto contenido en una mezcla.

COMPETENCIA ESPECFICA: Explica los diferentes mtodos de extraccin para la obtencin de compuestos orgnicos, dependiendo su estado fsico.

Eleccin del solvente

MUESTRA ETANOL CLOROFORMO n-HEXANO

Forman dos fases? El lquido extractante se colorea?

Evaluacin:

Es necesario que en una extraccin lquido-lquido, se formen las dos fases?.Por qu?

Cmo visualiz que el solvente orgnico es un buen extractante?.


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Extraccin Simple

Evaluacin Cmo pudo comprobar que en la solucin acuosa queda muy poco de la sustancia extrada?.

Cmo demostr que el solvente orgnico extrajo una buena cantidad de compuestos?.

Evaluacin Cmo demuestras que la extraccin mltiple es ms eficiente que la simple?.

La extraccin por el mtodo de Soxhlet se asemeja ms a una extraccin simple o mltiple?. Por qu?.


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CUESTIONARIO

1. Teniendo en cuenta la densidad y solubilidad en agua de los siguientes solventes, indicar cules de ellos ocuparn la capa superior en una extraccin acuosa utilizando el embudo de separacin:

a. Tetracloruro de carbono b. Alcohol etlico c. cido aradquidnico d. cido lurico e. Alcohol isoproplico f. Acetona

2. Si una solucin de 50 mg de una sustancia Y en 50 mL de agua se extrae

con dos porciones de 25 mL de ter cada una. Cul es la cantidad total de sustancia Y, que se extraer si se sabe que el Kd = 5 (ter/agua)?.

3. El coeficiente de distribucin del cido isobutrco en el sistema ter

etlico/agua a 25 C es 3. Si tenemos una solucin de 40 g de cido isobutrico en 1 L de agua y la extraemos con 800 mL de ter etlico (una sola extraccin). Cuntos gramos del cido pasarn a la capa orgnica y cuntos permanecern en la capa acuosa?. Cuntos gramos de cido se extraern , si se realizarn dos extracciones con 400 mL de ter etlico cada una?. Cul de los dos casos la extraccin es ms eficiente?.

4. En una extraccin lquida, se obtienen 60 mg de cido saliclico utilizando

X mL de benceno. Que cantidad de benceno fue necesaria para la extraccin, si se sabe que la solucin inicial era de 100 mg de cido saliclico en 100 mL de agua, conociendo adems que el Kd = 0.02 (H2O/Benceno)?

5. El Kd del cido saliclico en el sistema ter/agua es de 40. Cunto de ter

se necesitar para extraer el 60 % del cido contenido en 100 mL de agua, con una sola extraccin?


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CROMATOGRAFA


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INTRODUCCIN

La cromatografa es la separacin de una mezcla de dos o ms compuestos por distribucin diferencial entre dos fases (una fija o estacionaria y otra mvil ) l, que se encuentran en ntimo contacto. Y segn sean la naturaleza de las fases slido- lquido, lquido-lquido y gas- lquido. Tambin puede definirse como un mtodo de separacin basado en la distribucin o en la diferencia velocidad con que se desplazan los compuestos entre 2 fases.

En la separacin cromatogrfica, la fase mvil (disolvente o eluyente), la fase fija y los componentes de la mezcla que se est separando o analizando, interaccionan entre s constituyendo un SISTEMA CROMATOGRFICO.

a) Vista frontal

b) Vista transversal(corte)

Fija o estacionaria (Silicagel, almina almidn, celulosa, etc.)

S o p o r t e (v i d r i o , P l s t i c o f i b r a s , , m e t a l )

F a s e m v i l

M u e s t r a

F i g u r a . 5 . 1 E s q u e m a d e u n s i s t e m a c r o m a t o g r f i c o


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TIPOS DE CROMATOGRAFA

Segn el fenmeno fsico predominante y el estado fsico de las fases involucradas, existen 3 tipos bsicos de cromatografa: de adsorcin, de particin y de intercambio inico.

Por ello, es ms comn clasificarla en: Cromatografa sobre papel, en capa fina (c.c.f.), en columna (c.c.), en fase gaseosa (c.g.), Cromatografa de alta performancia (HPLC) segn la tcnica empleada y la naturaleza de las fases.

1. CROMATOGRAFIA DE ADSORCIN

Es aquel sistema cromatogrfico en que la fase fija es un slido y la separacin o desplazamiento depende del equilibrio adsorcin-desorcin entre el compuesto y las fases fija y mvil. La adsorcin es un fenmeno fsico de superficie que consiste en que las molculas de una sustancia (adsorbato) se adhieren o concentran en la superficie de un slido finamente dividido (adsorbente). El proceso inverso, o sea la separacin de las molculas adsorbidas se denomina desorcin.

Solvente

Muestra Fase estacionaria

soporte

Figura 5.2 . Adsorcin de la muestra en la superficie

Fase mvil (solvente)

Figura 5.3 . Esquema de la fuerza del solvente sobre la muestra Por consiguiente, la velocidad con que se desplaza un compuesto depende de la polaridad de sus molculas, de la actividad del adsorbente y de la polaridad de la fase mvil o solvente.

2. CROMATOGRAFA DE REPARTO O PARTICIN


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En este mtodo la fase fija es un lquido (generalmente agua) colocado sobre un soporte inerte slido. La fase mvil es otro lquido o un gas. Existirn 2 tipos de separacin: lquido-lquido y gas-lquido. El nico factor que influye en el desplazamiento de un compuesto, es la solubilidad relativa de ste en las fases. Las sustancias que son solubles slo en la fase mvil o solvente, se desplazarn a la misma velocidad que ste, mientras que aquellas solubles nicamente en la fase fija no se desplazarn de donde fueron depositadas.

Solvente Figura 5.4. Esquema del proceso

Muestra de separacin de dos compuestos

Fase estacionaria (lquida)

Sembrado Secado Desarrollo

Figura 5.4. Procedimiento de la tcnica de la cromatografa en capa fina y papel

revelado del cromatograma Si las sustancias son coloreadas, no hay ninguna dificultad pues se visualizan directamente; pero, la mayora de compuestos son incoloros o blancos, por lo que no son visibles directamente y necesitaremos de un "revelador" para su localizacin.


50

Los mtodos fsicos tienen la ventaja de no modificar la sustancia, pudiendo recuperarse para usarla en otro anlisis. Los ms comnmente usados son la fluorescencia (emisin de radiacin visible al absorber rayos ultravioleta) y la radiactividad (cuando se trabaja con compuestos marcados por istopos radiactivos). Son pocas las sustancias que pueden revelarse con estos mtodos.

Los mtodos qumicos utilizan un reactivo qumico (revelador) que se aplican o pulverizan sobre el cromatograma y al reaccionar con la sustancia dan productos coloreados o fluorescentes (visibles a la luz ordinaria o UV).

RELACION DE FRENTE o Rf. Es una constante usada especialmente en el caso de la cromatografa sobre papel y en capa fina. Estos mtodos pueden servir para intentar la identificacin de un compuesto ya que el desplazamiento de una sustancia respecto al desplazamiento del disolvente es constante y caracterstico de ella (siempre que todas las condiciones permanezcan constantes), conocindose como Rf. Se obtiene al dividir la distancia recorrida por la sustancia entre la distancia recorrida por el solvente:

Rf = Distancia recorrida por la sustancia Distancia recorrida por el disolvente

B Frente

b c

A

a Origen

Rf de A = a/c y Rf de B = b/c

Figura 5.5 .Esquema de un cromatograma desarrollado y el clculo de Rf CROMATOGRAFIA EN COLUMNA (c.c.)

Es til en la separacin de una cantidad apreciable de mezclas de sustancias y puede hacerse por adsorcin, reparto o intercambio inico.

Se rellena cuidadosamente la columna cromatogrfica (tubo de vidrio con una llave en el extremo inferior) con la fase fija. Si el mtodo es de adsorcin el adsorbente


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debe estar pulverizado y seco. Si es de particin, las partculas slidas deben estar cubiertas de una capa lquida.

Se deposita o siembra la muestra a separar (en solucin) por la parte superior de la columna y luego se va adicionando la fase mvil (elucin).

El eluyente tratar de arrastrar las sustancias hacia abajo, mientras que la fase fija tratar de retenerlas. Segn el equilibrio adsorcin desorcin o segn el coeficiente de solubilidad de cada compuesto, algunos sern desalojados (eluidos) ms rpidamente que otros, y los recibiremos primero.

El mtodo consta de 3 etapas: llenado de la columna, aplicacin de la muestra y elucin.

El llenado tiene por objeto preparar una columna uniformemente compacta, sin rajaduras ni burbujas de aire. Puede hacerse de 2 maneras:

a) Suspender el adsorbente agitndolo con un solvente adecuado y verter poco a

poco esta suspensin. El adsorbente va sedimentando y formando una columna uniforme.

b) Aadir el adsorbente seco, en pequeas porciones y dando golpes a la columna

para que el adsorbente se deposite en forma uniforme.

Solvente de desarrollo

Adsorbente Columna

cromatogrfica

eluato

Figura 5.6. . Elusin de la columna cromatogrfica.


La cantidad de adsorbente y tamao de la columna depende de la cantidad de muestra a separar. Generalmente se requiere unos 20 a 30g de adsorbente por cada gramo de muestra, aunque en algunos casos puede necesitarse relaciones mucho mayores (1:100).

Tambin es importante la relacin entre dimetro de la columna y su altura. Si la columna es demasiado corta, la distancia recorrida por la muestra no es suficiente para permitir una separacin adecuada. La relacin dimetro-altura suele ser de 18 y 1 10.

PARTE EXPERIMENTAL

1. CROMATOGRAFA SOBRE PAPEL

Sobre una cinta de papel Whatman N 1 de 3 x 10 cm se realizan las siguientes operaciones:

a) A 1,5 cm de un extremo de la tira de papel de filtro, marque una tenue lnea

recta con lpiz (lnea de partida). No use tinta.

b) Doble la tira longitudinalmente, quedando dividida en 2 mitades. En cada mitad, y sobre la lnea de partida, seale el punto medio o lugar de siembra.

c) En uno de estos puntos y con la ayuda de un capilar, deposite unas gotitas

(2 3) de la mezcla a analizar (azul de metileno y anaranjado de metilo). En el otro punto sembrar, uno de los colorantes (cualquiera) en solucin. Espere que cada gota seque antes de sembrar la siguiente.

d) Deje unos minutos para que se evapore el solvente de siembra (puede

ayudarse con corriente de aire) y luego introduzca la tira en un tubo de ensayo de 2 x 15 cm en cuyo interior se ha colocado el solvente de desarrollo (1-propanol - butanona - Agua 4:1:1) (La zona de siembra no debe quedar sumergida en el solvente). No mueva hasta que haya terminado el desarrollo.

e) Cuando la fase mvil haya ascendido unos 8-10 cm, retire el papel, marque

el frente del solvente (con lpiz) y djelo secar.

f) Observe y compare las 2 muestras sembradas y calcule el Rf de cada sustancia.

2. CROMATOGRAFA EN CAPA FINA

G u a P r c t i c a d e Q u m i c a O r g n i c a 53

53

a) Las placas se preparan introduciendo 2 lminas portaobjeto (juntas) en una suspensin preparada al agitar 35g de Silicagel G. ( 60 g de almina) en 100 mL de una mezcla cloroformo-metanol (2:1). Esta suspensin puede conservarse en recipientes bien cerrados.

b) Se separan los portaobjetos, se dejan secar y se sealan 2 puntos

(equidistantes de los bordes y del centro) que se encuentren en una imaginaria "lnea de partida" a 1 cm del borde inferior (Use nicamente lpiz).

c) En uno de los puntos se siembra (en solucin y con un capilar) unas 2 3

gotas de la mezcla anaranjado de metilo-azul de metileno y en el otro uno de ellos. Dejar secar el solvente.

d) Introducir la placa en una cmara de desarrollo que contiene la fase mvil

(1-Propanol-butanona-Agua 4:1:1).

e) Cuando el solvente est por llegar al borde superior de la plaquita, retire sta, marque el frente del solvente, dejar secar y calcule el Rf.

3. CROMATOGRAFIA EN COLUMNA.- Aplicaremos esta tcnica para

separar la misma mezcla (Azul de metileno-Anaranjado de metilo) que utilizamos para la Cromatografa sobre papel y en capa fina.

a) Preparacin de la Columna.- Introducir un trozo de algodn hasta el

fondo de la columna. Adicionarle unos 10 cc de etanol y luego agregar una suspensin formada al agitar 10 g de Silicagel (o almina) en unos 20 mL de etanol. Abrir la llave de la columna hasta que la altura del solvente sea de 1 mm por encima de la superficie del adsorbente.

b) Siembra: Depositar 1 2 mL de la mezcla de colorantes a separar (en

solucin alcohlica), abrir la llave hasta que todo el colorante sea adsorbido por la fase fija.

c) Elucin: Adicionar ms etanol (eluyente) y observar que uno de los

colorantes se desplaza ms que el otro. Ir agregando etanol hasta que se eluya este colorante. Cambie de recipiente y eluya el segundo colorante. Si fuera necesario, cambie el etanol por agua acidulada para eluir este segundo colorante.

d) Anlisis de los eluatos por Cromatografa en capa fina al portaobjetos. Para este anlisis se aplicar la tcnica de la c.c.f. al portaobjeto, sembrando los eluatos. El sistema de desarrollo ser el mismo que se emple en c.c.f. o cromatografa sobre papel.

54



Nombre del laboratorio: CURSO: QUMICA ORGNICA Mesa N PROFESOR:

Integrantes: 1) 2)

3) 4)

PRCTICAS N 5: CROMATOGRAFA

COMPETENCIA: Conocimiento de un mtodo de identificacin y purificacin de mezclas de compuestos.

COMPETENCIA ESPECFICA: Verificacin de un mtodo de separacin basado en la distribucin o en la diferencia velocidad con que se desplazan los compuestos entre 2 fases en ntimo contacto. Identificacin de compuestos en una mezcla. Conocimiento de la versatilidad de las tcnicas cromatogrficas.

1. CROMATOGRAFA SOBRE PAPEL Comp. A Comp. B Mezcla

Comp. A Comp. B

Distancias (Muestra, cm)

Distancia (solvente, cm)

Rf

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2. CROMATOGRAFA EN CAPA FINA

Comp. A

Comp. B

Mezcla comp. A comp.B

Distancias B

(Muestra, cm)

Distancia (solvente, cm)

Rf

EVALUACIN

Cules son las partes de un cromatograma desarrollado?.

Las fases fijas o estacionaria son iguales para la cromatoigrafa en papel y capa fina ?

Cul de los dos compuestos tiene mayor afinidad por la fase fija o estacionaria?

Pudo identificar el nmero de compuesto en la mezcla?.

Si un compuesto X tiene mayor Rf que Y, es indicativo que tiene mayor afinidad por la fase mvil?

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Complete los diagramas (dibuje) y haga el clculo respectivo de los Rf

Papel Rf A =

Rf B =

C.C.F

Rf A =

Rf B =

3. CROMATOGRAFIA EN COLUMNA

Evaluacin Hubo diferencia en cuanto a la cantidad de muestra sembrada?

Cul de los compuestos eluy primero y por qu?

57


Cmo comprobara Usted que los compuestos eludos estn puros?

Es importante la longitud y dimetro de la columna en la separacin de mezclas?

58


CUESTIONARIO

1. Haga un esquema de un cromatograma desarrollado e indique cada una de las

partes. 2. Cules son las diferencias entre la c.c.f. y la de papel?

3. Cmo ubicaras las posiciones de las sustancias incoloras en un

cromatograma? 4. Cmo encuentras el solvente ideal de separacin cromatogrfica para una

muestra desconocida?. 5. Cite algunas aplicaciones de la cromatografa en su especialidad.

6. Interprete los valores de Rf 0,05; 0,5 y 0,98

7. Si al realizar el desarrollo de un cromatograma y encuentra el Rf de 0,1, lo

escogera como un buen solvente de desarrollo. Por qu?. 8. Explique algn mtodo para localizar las bandas de adsorcin cuando se trabaja

con sustancias incoloras en una columna. 9. D algunas aplicaciones prcticas de la cromatografa en columna?.

10. Haga un breve resumen del la Cromatografa lquida de alta performance.

59


PROPIEDADES QUMICAS

DE HIDROCARBUROS


60

INTRODUCCIN

La familia ms simple de los compuestos orgnicos son los hidrocarburos. Estos se encuentran constituidos por tomos de carbono e hidrgeno.

Los ALCANOS, son prcticamente inertes y generalmente insolubles no slo en disolventes polares corrientes (agua) sino tambin en cido sulfrico concentrado en fro. En condiciones especficas estos hidrocarburos sufren algunas reacciones, la mayora de las cuales no son de carcter preparativo en el laboratorio.

En los ALQUENOS y ALQUINOS, el doble y triple enlace respectivamente, hace que las molculas sean mucho ms reactivas que un alcano y capaces de dar reacciones de ADICION antes que de SUSTITUCION.

En el caso de los hidrocarburos AROMTICOS, se diferencian de los hidrocarburos NO SATURADOS porque generalmente no sufren las reacciones de ADICIN sino de SUSTITUCIN.

ALCANOS Y ALQUENOS

Las siguientes pruebas sirven para distinguir las propiedades caractersticas de los hidrocarburos SATURADOS y NO SATURADOS, y con ellas poder diferenciarlos. En esta primera parte se har uso del bromo disuelto en tetracloruro de carbono y permanganato de potasio en medio acuoso, reactivos con los cuales se podr visualizar la ausencia o presencia de insaturaciones en la cadena hidrocarbonada, sea por desprendimiento del bromuro de hidrgeno (HBr) o por cambio de coloracin.

Ejemplo: bromacin de un hidrocarburo saturado (sustitucin):

1-Bromobutano

2-Bromobutano

61


El doble enlace en un alqueno hace que la molcula sea ms reactiva y presente reacciones de ADICIN. Frente al bromo disuelto en tetracloruro de carbono, da derivados dihalogenados adyacentes.

Ejemplo: reaccin de un alqueno con bromo (Adicin):

1-Buteno 1,2-dibromobutano Otro ensayo de reconocimiento de un doble enlace es la PRUEBA DE BAEYER que consiste en agregarle permanganato de potasio acuoso (color prpura) al compuesto insaturado. Una vez producida la reaccin se forma un precipitado de color marrn, desapareciendo el color prpura. Con los compuestos saturados y aromticos no se produce esta reaccin y la coloracin del permanganato se mantiene (prpura).

Ejemplos de la reaccin de Baeyer

Eteno

Butano

1,2-Etanodiol

No hay reaccin

No hay reaccin

Benceno Otro ensayo para doble enlace C = C, es la reaccin con cido sulfrico (H2SO4). Los hidrocarburos saturados y aromticos al medio ambiente no reaccionan, mientras que los instaurados adicionan H2SO4.

Ejemplo de reaccin con H2SO4

62


HIDROCARBUROS AROMTICOS

En ausencia de energa y catalizadores el bromo no ataca a los compuestos aromticos (el anillo bsico), pero cuando se le aade limaduras de fierro (catalizador) y se calienta suavemente tiene lugar la reaccin producindose derivados bromados con desprendimiento del bromuro de hidrgeno (HBr). Obsrvese que resulta una reaccin de SUSTITUCIN y no de ADICIN.

Ejemplo de bromacin del benceno

Br

+ Br2 + HBr

Benceno Bromobenceno

Tambin reaccionan con el cido ntrico dando un aceite amarillo de olor caracterstico.

Ejemplo de nitracin

Calor

+ HNO3 - NO2 + H2O

PARTE EXPERIMENTAL

1. Ensayo con solucin de bromo en tetracloruro de carbono (Br2/CCl4)

Tome 5 tubos de ensayo y numrelos. A los tubos N 1 y 2 colocarle 15 gotas de n-Hexano, al N 3 15 gotas de un alqueno, al N4, 15 gotas de benceno, al N 5, 15 gotas de la muestra problema.

A cada uno de los tubos agrguele 4 gotas de Br2/CCl4. Guardar el tubo N1 en un cajn (oscuridad). Observe las diferencias en la coloracin. Despus de 10 retirar el tubo N1 del cajn y comparar con el tubo N2. Explique

2. Ensayo de Baeyer (Solucin acuosa de KMnO4)

63


Tome 4 tubos de ensayo y numrelos. Agregue 15 gotas de cada tipo de hidrocarburo antes mencionado y la muestra problema. Adicione a cada tubo 5 gotas de KMnO4 acuoso. Observe y anote, si se produce cambio de color prpura y formacin de un p.p. marrn (reaccin positiva).

3. Ensayo con cido sulfrico

Adicionar en cada uno de los 4 tubos de ensayos 10 gotas de hidrocarburos saturados, insaturados, aromticos y la muestra problema y adicionarle 10 gotas de cido sulfrico concentrado (no calentar). Observe y anote.

4. Ensayo con cido ntrico

Mezcle 10 gotas de benceno y 10 gotas de HNO3 concentrado en un tubo de prueba. Hacer hervir la mezcla por 5 minutos. Verter la solucin sobre hielo molido o picado en un vaso de precipitado. La formacin de un lquido aceitoso amarillento de olor aromtico determina la reaccin positiva de nitracin.

64


UNIVERSIDAD CIENTFICA DEL SUR FACULTAD DE ..


Integrantes: 1) 2)

3) 4)

PRCTICAS N 6: REACCIONES GENERALES CON HIDROCARBUROS

COMPETENCIA: Verificacin y diferenciacin de la diferente reactividad qumica de los tipos de enlace y la influencia de las condiciones del medio de reaccin.

COMPETENCIA ESPECFICA: Verificacin de la reactividad de los compuestos hidrocarbonados y los factores que influyen una reaccin mediante la visualizacin en el cambio de color, formacin de precipitado u otros parmetros de medida tangibles que demuestren que la reaccin se ha llevado a cabo, de manera que se puedan diferenciar los tipos de hidrocarburos.

1. ENSAYO CON SOLUCIN DE BROMO EN TETRACLORURO DE CARBONO (Br2/CCl4)

Reactivos

Hidrocarburos

Bromo disuelto en CCl4

Observacin Luz Oscuridad

Alcano Alqueno Aromticos Muestra problema N

65


Evaluacin Es necesaria la presencia de luz, en la reaccin de halogenacin, para que reaccionen los alcanos?. Cmo verific la necesidad de luz en la reaccin?

De qu manera comprob que la velocidad de reaccin en los alquenos fue superior a los otros hidrocarburos?

El compuesto aromtico tiene el mismo comportamiento que los insaturados?

A qu conclusin lleg con su muestra problema?

2.ENSAYO DE BAEYER (Solucin acuosa de KMnO4)

Reactivo

Hidrocarburos

KMnO4 / H2O Observacin

Alcanos Alquenos Aromticos Muestra Problema N

66


Evaluacin:

Cmo verific que la reaccin se llev a cabo?

Plantear una ecuacin general para esta reaccin.

A qu se debe la formacin de un precipitado de color marrn?


3.ENSAYO CON ACIDO SULFRICO

Reactivos Hidrocarburos

H2SO4

Observacin

Alcanos (enlaces simples)

Alquenos (enlaces dobles)

Aromticos

Muestra Problema N

67


Evaluacin:

Cmo visualiz que la reaccin ha procedido?

Por qu se form una sola fase?

Es la reaccin exotrmica?


4.ENSAYO CON ACIDO NTRICO

Reactivos Hidrocarburos

HNO3

Observacin

Alcanos (enlaces simples)

Alquenos (enlaces dobles)

Aromticos

Muestra Problema N

68


CUESTIONARIO

1. Se tiene cuatro frascos con muestra de hidrocarburos (saturados, insaturados y aromticos) y de cada uno de los frascos se toman muestras para realizar las pruebas qumicas para identificarlos. El siguiente cuadro muestra los resultados de las pruebas.

En la columna de identificacin coloque el tipo de hidrocarburos

Muestras Bromo/CCl4 Baeyer H2SO4 Identificacin

1 - - - 2 ++++ +++ +++ 3 + - -

(a mayor nmero de cruces + es ms rpida la reaccin . El signo no reacciona)

2. Qu productos monobromados se producen, si el neohexano reacciona con

el bromo? Cul es la explicacin del por qu uno de ellos se producir en mayor porcentaje?

3. Complete (con estructuras y nombres) las siguientes ecuaciones qumicas de

reaccin (si es que producen en cada uno de ellos, ms de un producto, seale cul de ellos es el principal):

Luz a) Isopentano + Br2 /CCl4

b) 1-penteno + KMnO4 + H2O

c) CH3 CH2 CH=CH CH3 + KMnO4 + H2O

d) Fenantreno + H2SO4

e) 2-Buteno + cido sulfrico

4. Proponga dos mtodos para determinar la presencia de insaturaciones en

una muestra de lpidos?

5. Si 60 gramos de un compuesto (peso molecular 240), consume 40 gramos de bromo, cuntos enlaces dobles tiene 1 mol del compuesto?

6. Haga un breve resumen sobre el ndice de octanaje.

69


PROPIEDADES QUMICAS

DE ALCOHOLES


70

INTRODUCCIN

Los alcoholes son compuestos orgnicos que tienen el grupo hidroxilo unido directamente a un carbono saturado y los fenoles a un anillo aromtico.

CH3 CH3

CH3 - CH2 - OH CH OH CH3 C - OH

CH3 CH3 Alcohol etlico

(Primario) Alcohol isoproplico

(Secundario) Alcohol t-butlico

(Terciario)

Fenol 1-Naftol 2-Naftol (-Naftol) (-Naftol)

Los alcoholes son menos cidos que los fenoles. La diferencia de la acidez relativa entre el alcohol y fenol se debe a: por el efecto inductivo de los grupos alquilos que refuerza el enlace O-H y por estabilidad por resonancia del anillo aromtico, que debilita el enlace O-H en los fenoles.

Los ensayos experimentales que realizaremos para alcoholes estn orientados a reconocer el grupo funcional HIDROXILO y a la vez diferenciar su reactividad.

As, utilizaremos sodio metlico (Na) para diferenciar los alcoholes:

2R - OH + Na 2R - O - Na+ + H2

Alcohol alcxido Hidrgeno (gas) Los alcoholes tienen diferente reactividad o velocidad de reaccin, siendo los alcoholes primarios los que reaccionan ms velozmente en esta reaccin.

EL ENSAYO DE LUCAS, diferencia los alcoholes terciarios, secundarios y primarios por la velocidad de reaccin. El reactivo es una solucin de ZnCl2 en HCl concentrado.

71


Se forman cloruros de alquilo, enturbiamiento u opacidad en forma inmediata (terciarios), luego de varios minutos o algunas horas (secundarios) o en varias horas (primarios).

ZnCl2 Reaccin con R. de Lucas: R - OH + HCl R - Cl + H2O

Reactividad o velocidad de reaccin: 3 > 2 > 1

La oxidacin de alcoholes permite obtener aldehdos, cetonas o cidos carboxlicos. As, los alcoholes primarios pueden oxidarse a aldehdos y stos son muy fcilmente oxidables a cidos.

[O] [O] R - CH2OH R - CHO R - COOH

[H] [H] Alcohol primario aldehdo cido

Los alcoholes secundarios son fcilmente oxidables a cetonas y stas normalmente no sufren oxidaciones posteriores.

Los alcoholes terciarios no son fcilmente oxidables, a menos que se usen oxidantes enrgicas que rompan enlaces carbono-carbono.

OXI

R- CHOH - R R - CO - R RED

El ensayo de BordwelL-Wellman o de oxidacin con cido crmico, tambin sirve para diferenciar los alcoholes. El reactivo es CrO3 en H2SO4 diluido (color naranja rojizo). La oxidacin de los alcoholes (1rio 2rio) produce la simultnea reduccin del reactivo a Cr+3 que es de color verde azulado.

OXI

Alcohol 1 R - CH2OH RCOOH cido carboxlico

OXI

Alcohol 2 R2CHOH R2C = 0 Cetona

OXI

Alcohol 3 R3COH No reacciona Reaccin de fenoles con tricloruro de fierro

Los fenoles los reconoceremos con el ensayo de cloruro frrico, con el cual dan colores violeta o azulado.

PARTE EXPERIMENTAL

1. Ensayo de Lucas

72


Colocar a c/u de 3 tubos de prueba 15 gotas de reactivo de Lucas Agregar 5 gotas de alcohol a ensayar

Agitar y medir el tiempo que demora en enturbiarse la solucin

Ensayar: Alcohol primario, secundario, terciario y muestra problema. 2. Ensayo con sodio metlico

Colocar 10 gotas de alcohol primario, secundario y terciario en 3 tubos de

ensayo. Agregue un pequeo trozo de sodio metlico a cada tubo y observe lo que

sucede. Adicione algunas gotas de fenolftalena a la solucin final

NOTA: Antes de descartar el contenido de cada tubo cercirese que todo el

sodio ha reaccionado. Si existe remanente agregue suficiente cantidad de etanol para destruirlo. No arrojar al cao!

3. Ensayo de Bordwell-Wellman

Agregue 10 gotas de alcohol a estudiar (primario, secundario y terciario) Adicionar 10 gotas de reactivo. Observe los resultados.

4. Ensayo con cloruro frrico

Agregar a cada uno de 2 tubos de ensayo 10 gotas de solucin al 0.1 % de

Resorcinol u otro fenol y un alcohol, respectivamente. Adicionar a cada tubo 1 o 2 gotas de una solucin de cloruro frrico. Agitar, observar y anotar los resultados Efectuar el ensayo con su muestra problema, simultneamente

73




Integrantes: 1) 2)

3) 4)

PRCTICAS N 7: REACCIONES GENERALES CON ALCOHOLES Y

FENOLES

COMPETENCIA: Reconoce el grupo hidroxilo en compuestos orgnicos y Su reactividad en los tipos de alcoholes.

COMPETENCIA ESPECFICA: Verifica la reactividad de los grupos hidroxilo mediante ensayos experimentales. Identifica en forma rpida los fenoles mediante reacciones simples y visualizables.

1. ENSAYO CON SODIO METLICO

Reactivos Compuestos

Sodio

Observacin

Alcohol primario

Alcohol secundario

Alcohol terciario

Fenol

Muestra problema N

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Evaluacin

Cmo verific que los compuestos reaccionaban con el sodio metlico?

Cul de los alcoholes reaccion rpidamente?

Cmo fue el comportamiento del fenol?

Cmo comprob la basicidad del producto formado?

Cul fue el comportamiento de su muestra problema?

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2. ENSAYO DE LUCAS

Reactivos

Compuestos

Alcohol primario

Alcohol secundario

Alcohol terciario

Muestra problema N

ZnCl2/HCl Observacin

Evaluacin:

Cmo verific que se produjo la reaccin?

De los tres alcoholes, cul de ellos reaccion rpidamente?

Cul sera el orden de reactividad decreciente de los alcoholes frente al reactivo de Lucas?

Cmo fue el comportamiento de su muestra problema?

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3. ENSAYO DE BORDWELL-WELLMAN


H2SO4/CrO3

Observacin

Alcohol primario

Alcohol secundario

Alcohol terciario

Muestra problema N

Evaluacin:

Cmo reconoci que hubo reaccin?

Cul o cules de los tres alcoholes reaccionaron con el reactivo de Bordwell- Wellman?


Qu esperara Usted, si al 2-metil-2-pentanol se le somete a la misma reaccin?

77


4. ENSAYO CON CLORURO FRRICO


FeCl3

Observacin

Alcohol primario

Alcohol secundario

Alcohol terciario

Fenol

Muestra problema N

Evaluacin:

Cmo verific que solamente los fenoles reaccionan con el reactivo?


Qu esperara si el siguiente flavonoide se le somete a la reaccin con el FeCl3?

OH

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CUESTIONARIO 1. Proponga, al menos dos reacciones qumicas que demuestren el

comportamiento diferenciados entre los alcoholes y los fenoles? 2. Que utilidad tiene la reaccin de los alcoholes con el reactivo de Bordell-

Wellman con los alcoholes?. Explique 3. Cmo comprobar, mediante reacciones qumicas, que la muestra recibida es

un fenol o derivado de ste?. 4. Dibuje las estructuras de los alcoholes y los reactivos que se necesitan para

producir: a) Cloruro de t-butilo b) 2-buteno

Incluya las reacciones para producir estos compuestos a partir del alcohol que eligi.

5. Se tienen 3 muestras de compuestos orgnicos hidroxilados: X, Y y Z y

se realizan las siguientes pruebas:

Compuesto X: Reacciona muy lentamente con el reactivo de Lucas (horas) y rpidamente con el CrO3/H

+ (producto orgnico formado cido carboxlico) y no reacciona con FeCl3.

Compuesto Y: Reacciona lentamente con el sodio metlico. Reacciona rpidamente con el R. de Lucas

Compuesto Z: Reacciona lentamente con el reactivo de Lucas y con el CrO3/H

+, (Producto formado una cetona). Indicar el tipo de compuestos hidroxilados.

6. Con cul de los reactivos utilizados en esta prctica , podemos afirmar que una

infusin de t tiene derivados fenlicos.

79


PROPIEDADES QUMICAS

DE ALDEHDOS Y CETONAS


80

INTRODUCCIN El grupo carbonilo es un grupo polar. As los aldehdos y cetonas tienen el punto de ebullicin ms alto que los hidrocarburos de similar peso molecular.

CH3CH2CH3 CH3CH2CHO CH3COCH3 CH3CH2CH2OH Propano

p.e. (C) -44 Propanal 48

Acetona 56

Propanol 97,1

Aldehdos

H R Ar C = O C = O C = O

H H H

Cetonas R R Ar

C = O C = O C = O

R Ar Ar

Los aldehdos y cetonas por tener el mismo grupo funcional presentan numerosas reacciones qumicas comunes. Entre ellas tenemos las de adicin (Bisulfito de sodio), condensacin (formacin de fenilhidrazonas, 2-4-dinitrofenilhidrazonas) etc.

Sin embargo, otras reacciones permiten diferenciarlos por ejemplo las cetonas se caracterizan por ser muy estables y son oxidadas solamente en condiciones enrgicas mientras que los aldehdos son oxidados fcilmente a cidos. Es por ello que los aldehdos reducen el licor de Fehling y la solucin de nitrato de plata amoniacal (ensayo Tollens) con formacin de xido cuproso y plata metlica, respectivamente. Estas dos primeras pruebas nos permiten diferenciar los aldehdos de las cetonas (ensayos de diferenciacin).

Ecuacin de reaccin con el reactivo de Fehling

_ _ R - CHO + 2 Cu+2 + 5OH R - COO + Cu2O + 3H2O

Aldehdo R. de Fehling p.p. Rojo ladrillo

Ecuacin de reaccin con el reactivo de Tollens

81


3 2 4 3 2

R - CHO + 2Ag(NH ) OH

R - COONH + 3 NH + 2 Ag + H O Aldehdo R. de Tollens Plata Metlica

(Espejo) Otros ensayos se basan en la formacin de derivados slidos a partir de aldehdos y cetonas lquidas. Son importantes la formacin de fenil-hidrazonas y 2,4- dinitrofenilhidrazonas. Estos derivados son de gran importancia para purificar e identificar dichas sustancias ya que se caracterizan por ser slidos de punto de fusin definidos (Ensayo de identificacin).

Ecuacin de reaccin con la fenilhidracina

R - C=O + H2N - NH R - C = N - NH + H2O

| | H H

Aldehdo Fenilhidracina Fenilhidrazona (slido) (de aldehdo o cetona)

Ecuacin de reaccin con 2,4-dinitro-fenilhidracina

C = O + H2N- NH - - NO2 C = N - NH - - NO2 + H20

NO2 NO2

Aldehdo o 2,4-D.N.F.Hidracina 2,4-D.N.F. Hidrazona del Aldehdo o Cetona Cetona (slido)

Algunos aldehdos pueden ser obtenidos por oxidacin de alcoholes primarios, aunque este mtodo es poco til, por la facilidad con que se oxidan los aldehdos a cidos: Ej.

[O] CH3 - CH2 - CH2 OH CH3 - CH2 CHO CH3 - CH2 - COOH Alcohol n-proplico propionaldehdo

Las cetonas son fcilmente obtenidas por oxidacin del correspondiente alcohol secundario por ej.

OH O [O]

Ciclohexanol Ciclohexanona

82


La reduccin de cidos para producir aldehdos es poco utilizada como mtodo de preparacin ya que los pocos reactivos capaces de reducir cidos los reducen al alcohol primario correspondiente.

PARTE EXPERIMENTAL

1. Ensayo de Fehling

En cada uno de 3 tubos de ensayo colocar 10 gotas de solucin de Fehling A y 10 gotas de Fehling B, adicionar 5-6 gotas de las muestras a ensayar (Aldehdo, cetona y muestra problema). Calentar los tubos en b.m. por 5 minutos. Se considera la reaccin positiva en todos aquellos tubos en donde se haya formado un p.p. rojo ladrillo (por el exceso de reactivo de Fehling que se usa, tambin queda en los tubos una solucin azul).

2. Formacin de 2,4-dinitrofenilhidrazonas.

Colocar 10 gotas del aldehdo, cetona y muestra problema en 3 tubos de prueba y adicionar 10 gotas del reactivo. Observar si se forma un precipitado. Si el precipitado no se forma inmediatamente se debe calentar a b.m. por 5 minutos. Enfriar y observar si se forma un p.p. amarillo naranja.

3. Reconocimiento de aldehdos . Ensayo de Schiff

En cada uno de tres tubos colocar 15 gotas de aldehdo, cetona y su muestra problemas y luego adicionar 5 gotas del reactivo Schiff decolorada y luego agregarle 3 gotas cido clorhdrico concentrado y si es un aldehdo se torna de color violeta.

83


UNIVERSIDAD CIENTFICA DEL SUR FACULTAD DE ..


Integrantes: 1) 2)

3) 4)

PRCTICAS N 8: REACCIONES GENERALES CON ALDEHDOS

Y CETONAS

COMPETENCIA: Identificar y caracterizar a los compuestos carbonlicos. COMPETENCIA ESPECFICA: Reconocer a los grupos carbonlicos mediante reacciones qumicas fcilmente visualizables. Diferenciar mediante la reactividad los grupos formilo y cetnico.

Reconocimiento del grupo carbonilo

2,4-Dinitrofenilhidracina

Discusin

Aldehdo

Cetona

Muestra N

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Evaluacin Cmo verific la presencia de los grupos carbonlicos de aldehdos y cetonas?

Cul fue el comportamiento de su muestra problema frente al reactivo?

Proponga una reaccin general de los compuestos carbonlicos y el 2,4- Dinitro fenilhidracina.

3. Ensayo de diferenciacin entre aldehdos y cetonas Fehling Obsevacin Aldehdo

Cetona Muestra N

Evaluacin: Cmo verific que la reaccin de Fehling dio positiva?

Es necesario que el medio sea bsico?


85


3. Ensayo con el reactivo de Schiff

Evaluacin:

Cmo verific que la reaccin fue positiva?.

Con esta reaccin pudo verificar que su muestra problema es un aldehdo?

Schiff Observacin

Aldehdo

Cetona

Muestra Problema No

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CUESTIONARIO 1. Marque con una X los compuestos que se pueden oxidar con el reactivo de

Tollens

( ) Gliceraldehdo ( ) Pelargonaldehdo ( ) Dietilcetona ( ) 2- metil pentano ( ) Formol ( )Valeraldehdo

2. Se tiene una muestra "M" con grupo carbonilo, a la cual se le ha realizado las siguientes pruebas:

Reactivos

Fehling

Tollens

2,4-DNF Hidracina

Resultado

-

-

+

Sealar a qu familia pertenece la muestra "M" Y por qu? 3. Por qu es necesario agregarle tartrato de sodio y potasio al reactivo de

Fehling?. 4. Por qu el reactivo de Fehling se debe preparar en el momento de la reaccin?.

87


PROPIEDADES QUMICAS

LPIDOS SAPONIFICABLES

88


INTRODUCCIN

Las grasas de origen animal o vegetal estn constituidas principalmente por glicridos o triglicridos. El trmino de glicrido es un nombre especial para designar los steres del glicerol (1,2,3-propanotriol) con cidos monocarboxlicos, generalmente de elevado peso molecular (cidos grasos), saturados o instaurados.

Como cualquier ster, los glicridos pueden ser hidrolizados, obtenindose el glicerol y los correspondientes cidos grasos.

O

||

O CH2 - OC - R1

|| |

R2 - C

quÍmica orgÁnica guÍa 2012

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