1

UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL ESTADO DE MXICO

FACULTAD DE QUMICA

MANUAL DE PRCTICAS

LABORATORIO INTEGRAL DE QUMICA ORGNICA

PROGRAMA EDUCATIVO: QUMICO FARMACUTICO BIOLOGO

ELABOR:

ROSA MARA GMEZ ESPINOSA

FRAZZI GMEZ MARTNEZ

FEBRERO 2013

2

INTRODUCCIN

El plan de estudios 2006 del programa educativo de Qumico Farmacutico Bilogo de la

Facultad de Qumica de la Universidad Autnoma del Estado de Mxico se dise bajo un

modelo educativo basado en competencias. Con el fin de consolidar su pertinencia y calidad, se

organiz en tres reas de formacin del conocimiento: bsica, sustantiva e integral, que en

conjunto pretenden dar al alumno una formacin acorde a los tiempos actuales de una sociedad

cada vez ms dinmica, participativa y demandante. La unidad de aprendizaje Laboratorio

Integral de Qumica Orgnica se ubica en el cuarto semestre del mapa curricular, integrada al

ncleo sustantivo de formacin. Dado que la Qumica es una ciencia experimental, los

conocimientos que se adquieren durante la prctica y las habilidades que se desarrollan en los

cursos de laboratorio son indispensables en la formacin de los estudiantes.

La Licenciatura de Qumico Farmacutico Bilogo (QFB) tiene como propsito formar

profesionales para servir a la sociedad con tica y responsabilidad en las reas clnica,

farmacutica y ambiental. La problemtica que enfrenta cotidianamente el QFB se relaciona con

la salud humana considerando dos vertientes: la primera relacionada con el diagnstico de

enfermedades que afectan al hombre y la segunda relacionada con la produccin de insumos para

la prevencin, el diagnstico y tratamiento de las diferentes patologas, actividades que se asocian

al sector productivo de la industria farmoqumica y farmacutica nacional. Esta unidad de

aprendizaje contribuye al perfil del egresado al desarrollar competencias que le permitan incidir

en la solucin de problemas relacionados con el rea farmacutica mediante la aplicacin de las

ciencias bsicas.

El programa de la unidad de aprendizaje tiene como propsito principal que el alumno desarrolle

dentro del laboratorio las habilidades de: integracin en equipos interdisciplinarios,

comunicacin oral y escrita eficiente, toma de decisiones, operacin de equipo instrumental

bsico y avanzado. El alumno tendr que resolver en una o ms sesiones en equipo, la solucin a

problemas especficos a travs de proyectos dirigidos en donde tendrn que aplicar los

3

lineamientos establecidos por el mtodo cientfico adems de los conocimientos tericos de la

qumica orgnica como: estructura atmica, propiedades fsicas y qumicas en base al modelo de

mecanismos de reaccin de: alcanos, alquenos, alquinos, compuestos aromticos, halogenuros de

alquilo, alcoholes, teres y cidos carboxlicos.

Para desarrollar las competencias se pretende: en el nivel cognoscitivo alcanzar la comprensin

de conceptos relacionados con la sntesis de frmacos, como habilidades el manejo adecuado del

material de vidrio especializado para Qumica Orgnica y de equipos como balanza, estufa y

bomba de vaco as como la bsqueda de informacin en fuentes cientficas reconocidas,

comprometindose a trabajar en equipo con precisin y calidad promoviendo la comunicacin

efectiva de los resultados alcanzados para responder a los retos actuales y futuros que la sociedad

les demande.

Los criterios de evaluacin tienen un carcter de proceso continuo en el que la retroalimentacin

oportuna a los estudiantes acerca de su desempeo ser un factor clave para el aprendizaje, de tal

manera que el estudiante realizar un trabajo bibliogrfico antes y despus de las sesiones de

laboratorio (investigacin documental de temas afines al tema, elaboracin de mapas

conceptuales, resolucin de problemas estequiomtricos), trabajo en equipo a travs de la

exposicin y discusin grupal del desarrollo de la actividad a realizar en el laboratorio y

finalmente la presentacin de las evaluaciones sealadas en el reglamento interno de la facultad

de qumica, as como las de diagnstico y de carcter formativo.

4

UNIDADES DE COMPETENCIA1

SESIN COMPETENCIA

1. Encuadre del curso

normas de higiene y

seguridad, generalidades

sobre el uso del

Chemdraw ultra 8.0

Conocimiento de las normas de higiene y seguridad en el

laboratorio. Conocer el software Chemdraw haciendo uso de

fuentes de informacin, de herramientas computacionales y

software especializado.

2. Punto de Fusin:

tcnica de caracterizacin

e identificacin de

compuestos orgnicos.

Habilidad en el manejo de equipos e instrumentos para medir

punto de fusin de uso comn en laboratorios y de equipos de

proceso.

3. Destilacin: separacin

y purificacin por

destilacin de

compuestos orgnicos.

Conocimiento de los tpicos de la termodinmica (qumica

orgnica aliftica y aromtica, qumica orgnica halgeno

oxgeno y reacciones qumicas)

4. Cristalizacin: tcnica

de purificacin.

Habilidad para purificar por medio de cristalizacin un slido

que contenga impurezas insolubles y coloridas.

5. Cromatografa:

identificacin,

caracterizacin y

purificacin .

Habilidad en el manejo de equipos e instrumentos de uso comn

en laboratorios y de equipos de proceso. Deducir a travs del

R.f. la relacin que existe entre la polaridad de las sustancia que

se analiza y la de los eluyentes utilizados.

6. Obtencin de n-Octano

Hidrocarburos Saturados

Conocimiento de los tpicos de qumica orgnica aliftica y

aromtica, qumica orgnica halgeno oxgeno y reacciones

qumicas.

7. Obtencin de 2,4-

dinitroclorobenceno

Conocimiento de los tpicos de qumica orgnica aliftica y

aromtica, qumica orgnica halgeno oxgeno y reacciones

5

Hidrocarburos

Aromticos

qumicas.

8. Obtencin de 2,4-

dinitro fenilhidrazina y

2,4-dinitrofenil anilina

Halogenuros de Arilo

Conocimiento de los tpicos de qumica orgnica aliftica y

aromtica, qumica orgnica halgeno oxgeno y reacciones

qumicas.

9. Obtencin de Benzoina

Condensacin de

Benzaldehido.

Conocimiento de los tpicos de qumica orgnica aliftica y

aromtica, qumica orgnica halgeno oxgeno y reacciones

qumicas.

10. Obtencin de Bencilo

Oxidacin de Benzoina

Conocimiento de los tpicos de qumica orgnica aliftica y

aromtica, qumica orgnica halgeno oxgeno y reacciones

qumicas.

11. Obtencin de cido

Benzoico.

Oxidacin de

acetofenona

Conocimiento de los tpicos de qumica orgnica aliftica y

aromtica, qumica orgnica halgeno oxgeno y reacciones

qumicas.

1Es una actividad de tipo profesional que se realiza en un entorno especfico,

identifica las competencias requeridas para un trabajo y reflejan las mayores

habilidades o roles.

6

NORMAS DE SEGURIDAD E HIGIENE EN EL LABORATORIO

En cualquier curso de laboratorio particularmente aquel que involucre el uso de reactivos

qumicos, siempre existe el peligro de un accidente. Los compuestos qumicos (orgnicos e

inorgnicos) son a menudo txicos e inflamables, el material de vidrio se puede romper e

infringir cortaduras severas y los reactivos pueden causar quemaduras e inflamacin. Cualquier

persona que entre a un laboratorio qumico sin el conocimiento de la seguridad en el laboratorio

est jugando con su salud, de ah le necesidad de seguir algunas reglas de seguridad, para la

prevencin de accidentes.

Normas personales

1. Cada grupo se responsabilizar de su zona de trabajo y por su material.

2. El uso de bata es obligatorio, ya que evita que posibles proyecciones de sustancias qumicas

lleguen a la piel.

3. Es importante que si tiene el cabello largo llevarlo recogido.

4. En el laboratorio no se podr fumar, beber, ni comer.

5. Usar lentes o googles de seguridad en el laboratorio todo el tiempo. Si se requieren lentes de

aumento se sugiere que los cristales sean endurecidos o de mica. Tambin debe evitarse el uso de

lentes de contacto debido a la generacin de vapores y reactivos corrosivos que pueden causar un

dao ocular.

6. Los zapatos de trabajo (no sandalias, ni tenis, ni de tacn) siempre se llevarn cerrados para

tener proteccin adecuada contra salpicaduras qumicas y vidrio roto.

7. Debe de utilizar guantes todo el tiempo para evitar que los reactivos tengan contacto con la

piel.

Normas referentes a la utilizacin de productos qumicos

7

1. Antes de utilizar un determinado compuesto, asegurarse bien de que es el que se necesita; para

ello leeremos, si es preciso un par de veces, la etiqueta que lleva el frasco.

2. Como regla general, no tocar con la mano y menos con la boca, ningn producto qumico.

3. No devolver nunca a los frascos de origen los sobrantes de los productos utilizados sin

consultar al profesor.

4. No pipetear con la boca los disolventes. Utilizar la perilla o una jeringa.

5. Los cidos requieren un cuidado especial. Cuando queramos diluirlos, nunca verteremos agua

sobre ellos; siempre al contrario, es decir, cido sobre el agua. Siempre trabajarlos en la campana.

6. Colocar los desechos en el contenedor adecuado y de la manera indicada por el instructor. Los

desechos qumicos, por razones de seguridad y proteccin al ambiente, no se debern tirar en la

tarja de lavabo, previa autorizacin del instructor del laboratorio.

Normas en el laboratorio.

1. Nunca trabajar solo en el laboratorio o ejecutar experimentos no autorizados. Si se considera

necesario trabajar en el laboratorio fuera del horario establecido, se deber obtener el permiso

necesario y asegurar que se estar acompaado por otra persona mientras el interesado est

trabajando.

2. Cualquier accidente serio que involucre envenenamiento o dao corporal deber ser tratado

con un mdico competente, pero para minimizar los efectos de tales accidentes los estudiantes y

docentes debern estar familiarizados con los procedimientos bsicos de primeros auxilios. Si por

desgracia ocurre un accidente que requiera tomar acciones rpidas para prevenir daos

permanentes (lavados de quemaduras qumicas con agua, etc.), se deber informar al profesor de

inmediato y seguir la accin apropiada segn se describe a continuacin.

3. Si ocurriese la entrada de reactivos qumicos a los ojos, deber lavarlos inmediatamente con

los prpados abiertos y corriente de agua. Si utiliza lentes de contacto deber removerlos antes de

la irrigacin. La irrigacin deber ser continua por lo menos durante 15 minutos y enseguida

acudir al oftalmlogo para ser examinados. El uso de cido brico o cualquier otra solucin

neutralizante no se recomienda para lesiones oculares, pues en algunos casos causa ms dao que

cuando se irriga. Si llegarn a penetrar partculas de vidrio o de otra clase en los ojos, deber

8

recibir atencin mdica de inmediato, remover cualquier partcula de vidrio es trabajo de un

especialista.

4. El rea afectada por una quemadura con reactivos qumicos deber ser enjuagada de inmediato

con agua, usando una ducha de seguridad si el rea lesionada es extensa, o una llave de agua si el

rea es pequea. La rapidez del lavado es el factor ms importante para reducir la extensin de la

lesin. El agua deber fluir continuamente por un mnimo de 20 minutos y el rea afectada se

deber cubrir con gasas esterilizadas o pao limpio. La quemadura deber ser examinada por un

mdico a menos que la piel solo presente un ligero enrojecimiento y sea un rea pequea. El uso

de soluciones neutralizantes, ungentos y grasas no se recomiendan en casos como estos a menos

que se indique especficamente. En estos casos el lavado con agua siempre ser primero antes del

uso de cualquier agente. Si la quemadura es extensa o severa, la vctima deber acostarse con la

cabeza y el pecho un poco ms abajo que el resto del cuerpo. Si la vctima est consciente y es

capaz de tragar, se le dar de beber abundantes lquidos no alcohlicos hasta llegar al mdico.

Normas referentes a la instalacin

1. Ubicar los lavaojos en el laboratorio y aprender a utilizarlo.

2. Ubicar la regadera de emergencia y aprender su uso.

3. Ubicar las campanas de trabajo.

4. Ubicar rea de pesado.

5. Ubicar las puertas de emergencia.

Normas referentes a la utilizacin del material de vidrio.

1. Cuidado con los bordes y puntas cortantes de tubos u objetos de vidrio. Pulirlos al fuego.

Mantenerlos siempre lejos de los ojos y de la boca.

2. El vidrio caliente no se diferencia a simple vista del vidrio fro. Para evitar quemaduras, dejarlo

enfriar antes de tocarlo (sobre ladrillo, arena, planchas de material aislante.

3. Las manos se protegern con guantes o trapos cuando se introduzca un tapn en un tubo de

vidrio.

9

Normas referentes a la utilizacin de balanzas

1. Cuando se determinen masas de productos qumicos con balanzas, se colocar papel de filtro

sobre los platos de la misma y, en ocasiones, ser necesario el uso de un "vidrio de reloj" para

evitar el ataque de los platos por parte de sustancias corrosivas.

2. Despus de realizar el pesado debe de dejarse limpia y apagada la balanza.

Normas referentes a la utilizacin de gas

1. El uso del gas butano requiere un cuidado especial: si se advierte su presencia (por el olor del

mercaptano), cerrar la llave y avisar al profesor.

2. Si se va a utilizar un producto inflamable, cierre inmediatamente la llave general de gas y

ventilar muy bien el local.

SUSTANCIAS QUMICAS PELIGROSAS

Las sustancias qumicas se clasifican, en funcin de su peligrosidad, en:

Explosivos. Sustancias y preparados que pueden explosionar bajo el efecto de una llama.

Comburentes. Sustancias y preparados que, en contacto con otros, particularmente con los

inflamables, originan una reaccin fuertemente exotrmica.

Extremadamente inflamables. Sustancias y productos qumicos cuyo punto de ignicin sea

inferior a 0C, y su punto de ebullicin inferior o igual a 35C.

Fcilmente inflamables. Se definen como tales:

Sustancias y preparados que, a la temperatura ambiente, en el aire y sin aporte de energa,

puedan calentarse e incluso inflamarse.

Sustancias y preparados en estado lquido con un punto de ignicin igual o superior a 0C

e inferior a 21C.

Sustancias y preparados slidos que puedan inflamarse fcilmente por la accin breve de

una fuente de ignicin y que continen quemndose o consumindose despus del alejamiento de

la misma.

Sustancias y preparados gaseosos que sean inflamables en el aire a presin normal.

10

Sustancias y preparados que, en contacto con el agua y el aire hmedo, desprendan gases

inflamables en cantidades peligrosas.

Inflamables.

Sustancias y preparados cuyo punto de ignicin sea igual o superior a 21C e inferior a 55C.

Muy txicos.

Sustancias y preparados que por inhalacin, ingestin o penetracin cutnea puedan entraar

riesgos graves, agudos o crnicos, e incluso la muerte.

Nocivos.

Sustancias y preparados que por inhalacin, ingestin o penetracin cutnea puedan entraar

riesgos de gravedad limitada.

Corrosivos.

Sustancias y preparados que en contacto con los tejidos vivos puedan ejercer sobre ellos una

accin destructiva.

Irritantes.

Sustancias y preparados no corrosivos que por contacto inmediato, prolongado o repetido con la

piel o mucosas pueden provocar una reaccin inflamatoria.

Peligrosos para el medio ambiente.

Sustancias y preparados cuya utilizacin presente o pueda presentar riesgos inmediatos o

diferidos para el medio ambiente.

Carcingenos.

Sustancias y preparados que por inhalacin, ingestin o penetracin cutnea puedan producir

cncer o aumento de su frecuencia.

Teratognicos.

Sustancias y preparados que por inhalacin, ingestin o penetracin cutnea puedan inducir

lesiones en el feto durante su desarrollo intrauterino.

Mutagnicos.

Sustancias y preparados que por inhalacin, ingestin o penetracin cutnea puedan producir

alteraciones en el material gentico de las clulas.

11

Algunas de estas sustancias se reflejan en el etiquetado de los productos qumicos mediante un

smbolo o pictograma, de manera que se capte la atencin de la persona que va a utilizar la

sustancia.

En el caso de incendio grave, la primera reaccin deber ser localizar las rutas de evacuacin lo

ms rpido posible. Si el fuego es pequeo o dentro de un contenedor tal como un vaso o una

cubeta, se extinguir fcilmente colocando una tela mojada con agua sobre la tapa del

contenedor. Si se considera conveniente se deber recurrir al extintor del tipo adecuado (fuegos

A, B, C o D) e intentar apagar el incendio apuntando el extintor a la base del fuego manteniendo

una prudente distancia. Se debe estar preparado para llamar a los bomberos si el fuego se tornar

incontrolable. Si el cabello o las ropas son alcanzados por el fuego de inmediato recurra a las

regaderas que se encuentran en cada laboratorio o la manta antifuego para sofocarlo.

MICRO Y MACROESCALA EN UN LABORATORIO DE QUMICA

La actividad en un laboratorio de qumica orgnica se puede desarrollar a tres niveles, segn la

cantidad de sustancia que se emplee: macro escala, mini escala y micro escala. La qumica a nivel

micro o mini escala en el campo de la investigacin y la docencia ha tenido un desarrollo muy

vigoroso en las reas de la qumica general y qumica sinttica (inorgnica y orgnica) para

mostrar la reactividad de diversos sistemas de inters bsico, ambiental, industrial, etc. Con un

gran impacto en la disminucin de costos, tiempo de operacin y tratamiento de residuos.

Algunos fundamentos y conceptos bsicos a considerar sobre la qumica a estos niveles son:

Los experimentos se pueden llevar a cabo con cantidades de reactivo comprendidas entre

0.005 y 0.5 g, por lo que las pesadas deben realizarse en balanzas con al menos dos cifras

decimales, tres cifras decimales sera lo mejor. Tngase en cuenta que con estas cantidades

una desviacin de 0.1 g en un reactivo supone porcentualmente un error muy significativo en

las proporciones adecuadas de los reactivos empleados.

Las cantidades de disolvente suelen estar por debajo de los 100 microlitros y cinco mililitros.

Por ello se deben usar pipetas, micro pipetas, dosificadores o jeringas con la graduacin y

precisin adecuada para cada experimento.

12

El material empleado requiere una adaptacin a las cantidades usadas, especialmente cuando

estas son inferiores a los 100 miligramos.

Las ventajas del uso de tcnicas a nivel mini y micro escala en el laboratorio son muy evidentes.

Entre las ms importantes podemos citar las siguientes.

Reducir los costos por alumno en cada experimento.

Posibilitar el aumento del nmero y variedad de experimentos con el mismo presupuesto.

Permitir la realizacin de experimentos que impliquen la utilizacin de reactivos costosos.

Reducir la cantidad de reactivos empleados y consecuentemente los residuos generados.

Minimizar el tiempo de reaccin y experimentacin, por lo que se puede dedicar ms tiempo

al anlisis de resultados.

Optimizar el aprovechamiento de de los laboratorios.

Permitir el desarrollo de nuevas tcnicas.

Requerimiento de un menor espacio de almacenamiento para reactivos y materiales

Promover el principio de las tres r: reducir, reciclar y recuperar.

Perfeccin en la formacin de los alumnos, ya que los obliga a ser ms cuidadosos en todas las

etapas de la experimentacin.

A continuacin se muestra de manera general el material que se encuentra en un equipo Corning

o Microescala. Figura 1.

Figura 1. Material general de vidrio que se encuentra en un maletn de microescala o

macroescala.

13

A continuacin se enlista el material de laboratorio que los estudiantes requieren para poder

realizar las diferentes prcticas de laboratorio.

MATERIAL CANT. MATERIAL CANT

.

Vasos de precipitados(150mL, 25

mL, 15 mL)

3 Gradilla para tubos de ensayo 1

Matraz erlenmeyer(250 mL, 100

mL, 50 mL, 30 mL, 10 mL

4 Tapones para tubo de ensayo

(varias medidas) hule y corcho

20

Tubos de ensayo(10 cmx12 mm) 15 Tubo de vidrio de 6 mm. de dimetro 1 m

Tubos de ensayo (15 cmx1.5 cm) 15 Frascos de vidrio (Gerber) 6

Tubos de ensayo (12 cmx1.5 cm) 5 Frascos gotero de 30 a 50 mL 5

Probeta de 50 o 25 mL 1 Varilla de vidrio para agitador 1 m

Pipeta graduada de 10 mL 1 Piseta de 250 mL 1

Pipeta graduada de 2 mL 1 Mortero con pistilo 1

Matraz aforado de 50 y 10 mL 2 Soporte universal 1

Pipeta graduada de 5 mL 1 Tripie o anillo metlico 1

Embudo de tallo corto 1 Tela de alambre con centro de asbesto 1

Matraz de kitasato de 250 mL 1 Esptula de acero inoxidable 1

Termmetro de 300C 1 Papel pH universal 1 caja

Tubos capilares 15 Papel tornasol 1 tubo

Cubreobjetos 10 Recipiente para bao mara 1

Vidrio de reloj de 6 cm de

dimetro

1 Parrilla elctrica 1

Cpsula de porcelana 1 Escobilln para lavar tubos de ensayo,

scate y detergente

1

Crisol y tringulo de porcelana 1 Guantes de hule 1 par

Embudo bchner de 8 cm de 1 Perilla de succin 1

14

dimetro y alargadera de hule

Embudo Hirsch 1 Arrendamiento de equipo corning o

micro escala

1

Manguera de hule ltex de 5 m.

de dimetro

2 m Ligas 1 bolsa

Manguera de hule ltex de pared

gruesa para filtracin a vaco

1 m Algodn 1 bolsa

Pinza de tres dedos con

contrapinza o nuez

1 Franela o jerga delgada 1 m

Pinzas para crisol 1 Brocha pequea 1

Pinzas para bureta 1 Ligas 1 bolsa

Pinzas para tubo de ensayo 1 Papel higinico 2 rollos

Lentes de seguridad 1 Palillos de madera 1 caja

Bata blanca de algodn 1 Papel filtro en pliego 1

SESIN 1

ENCUADRE DEL CURSO

ESTRATEGIA DIDCTICA DE LAS SESIONES DE LABORATORIO, NORMAS DE

HIGIENE Y SEGURIDAD, GENERALIDADES SOBRE EL USO DEL CHEMOFFICE.

PEOPOSITO

Sealar el propsito de la unidad de aprendizaje y explicar la relacin de esta con el currculo,

adems de los sistemas de enseanza y evaluacin. Finalmente describir el contenido del

programa de la unidad, dar a conocer las normas de higiene y seguridad.

Emplear software especializado para disear estructuras qumicas, trabajo en equipo, bsqueda de

informacin en libros y revistas, para desarrollar las actividades propuestas en el programa de la

unidad de aprendizaje.

15

SESIN 2

PUNTO DE FUSIN

OBJETIVO

Determinar el punto de fusin de sustancias puras e impuras; as como punto de fusin mixto.

Realizar la calibracin del equipo de Fisher-Johns en la determinacin de puntos de fusin.

MARCO DE REFERENCIA

Determinacin del punto de fusin.

a) La pureza e identidad de una sustancia orgnica puede quedar establecida cuando sus

constantes fsicas (punto de fusin, punto de ebullicin, color densidad, ndice de refraccin,

rotacin ptica, etc.), corresponden con las indicadas en la literatura. Por ser de fcil

determinacin y por ser los ms citados, tanto el punto de fusin como el de ebullicin son

operaciones de rutina en los laboratorios de qumica orgnica.

b) El punto de fusin de un compuesto solido cristalino es la temperatura a la cual se encuentran

en equilibrio la fase slida y la fase lquida, generalmente es informado dando el intervalo entre

dos temperaturas: la primera es cuando aparece la primera gota de lquido y la segunda es cuando

la masa cristalina termina de fundir. Por ejemplo, el punto de fusin del cido benzoico se

informa como: pf = 121-122C.

c) El punto de fusin de un compuesto puro, en muchos casos se da como una sola temperatura,

ya que el intervalo de fusin puede ser muy pequeo (menor a 1C). En cambio si hay impurezas,

stas provocan que el pf disminuya y el intervalo de fusin se ampli. Por ejemplo, el pf del cido

benzoico impuro podra ser: pf =117-120C.

d) Aprovechando esta caracterstica, se emplea el punto de fusin mixto (punto de fusin de una

mezcla) para determinar la identidad de un compuesto:

Si se mezclan dos muestras diferentes de la misma sustancia, el resultado sigue siendo la misma

sustancia pura.

16

Si se mezclan dos muestras de sustancias diferentes, stas se impurifican entre s, por lo cual la

mezcla fundir a una temperatura ms baja y el intervalo de fusin ser ms amplio.

MATERIAL REACTIVOS EQUIPO

Cubreobjetos redondos(10)

Vidrio de reloj

Sustancias problema * Aparato de Fisher

Johns

Tubos capilares(10) Tubos de ensayo

Esptula

Nota: Cada equipo deber entregar a la persona encargada del laboratorio dos tubos de ensayo

con tapn, limpio seco y etiquetado con el nmero de equipo tres das antes de la realizacin de la

prctica de laboratorio para que les sean, proporcionadas sus dos muestras problema (slido y

lquido)

e) El aparato de Fisher-Johns consta de una platina calentada mediante una resistencia elctrica,

en la que se coloca la muestra entre dos cubreobjetos redondos (unos cuantos cristales en el

centro del cubre-objetos). La velocidad de calentamiento se controla con un restato integrado al

aparato y la temperatura de fusin de la sustancia se lee en el termmetro adosado a dicha platina.

Fig. 1. Equipo de Fisher-Johns y curva de calibracin del equipo.

Calibracin del termmetro del aparato; se le proporcionarn tres sustancias estndar de punto de

fusin conocido a las que deber determinarles el punto de fusin en el aparato de Fisher Johns.

17

Para mayor exactitud de las determinaciones y con base en el punto de fusin conocido de cada

estndar, calcule la velocidad ptima de calentamiento que debe utilizar en el restato del Fisher

Johns, a travs de la siguiente frmula:

Velocidad de calentamiento = (pf conocido x 0.8) / 3

Anote sus puntos de fusin en la siguiente tabla:

Sustancias Punto de fusin terico Punto de fusin experimental

Trace luego una grfica de calibracin del termmetro de su aparato Fisher Johns en papel

milimtrico, colocando en las abscisas los puntos de fusin tericos conocidos y en las ordenadas

los puntos de fusin obtenidos experimentalmente

Esta grfica se utiliza para corregir puntos de fusin experimentales, localizando primero en las

ordenadas el valor experimental y extrapolando hacia las abscisas para encontrar el punto de

fusin corregido.

Problema y punto de fusin mixto.

Experimento No. 1. Punto de fusin de las sustancias problema.

Se les proporcionarn tres muestras slidas, de las cuales dos de ellas son iguales. Para cada

muestra o sustancia, haga dos determinaciones. Coloque unos cuantos cristales de las muestras en

el centro de un cubre-objetos y cubra con el otro.

La primera determinacin permite conocer aproximadamente el punto de fusin, al que

llamaremos pf aproximado o pf estimado.

Coloque en 50 el botn del restato, que es la velocidad intermedia de calentamiento.

La segunda determinacin permitir conocer el pf ms exactamente, si se utiliza la velocidad

ptima de calentamiento, que para este caso est dada por la frmula.

18

Velocidad de calentamiento = Punto de fusin estimado / 4

Corrija usando su grfica, los pf obtenidos en esta segunda determinacin y antelos en el cuadro

siguiente. (No olvide anotar los dos valores, de inicio y de trmino)

Sustancia A B C

Pf corregido (C)

Seleccione ahora las sustancias que sospecha son iguales y por medio de la tcnica del pf mixto,

podr concluir cules son las dos sustancias iguales.

Punto de fusin mixto. Con las sustancias que pueden ser iguales, prepare una pequea mezcla en

proporcin 1:1 homogencela en el vidrio de reloj y determine el punto de fusin ante las

sustancias individuales, colocando las muestras en un mismo cubre-objetos, como se indica en la

figura 2, anote los tres puntos de fusin. Es muy importante que anote los dos valores del

intervalo en cada pf, ya que eso tambin nos dar informacin.

Figura 2. Punto de fusin mixto.

Conclusin: Anote sus observaciones y explique sus resultados.

Experimento No. 2 (alternativo)

Punto de fusin de una sustancia problema. Determine el pf de una sustancia problema en el

aparato de Fisher-Johns, comprelo con los de la lista de sustancias posibles. Es probable que

encuentre varios pf parecidos. (No olvide controlar la velocidad de calentamiento).

19

Anote aqu su punto de fusin (anote los dos valores, el de inicio y el de trmino, para conocer el

intervalo.

Sustancia problema

pf =

Sustancias posibles Pf

Punto de fusin mixto: para confirmar o rechazar la identidad de una sustancia problema, lleve a

cabo el punto de fusin mixto, para lo cual coloque unos cristales de la sustancia conocida a la

izquierda del cubre-objetos (observe la figura 2), unos cristales de su sustancia problema a la

derecha y un poco de la mezcla de ambos, abajo. (Para hacer la mezcla, puede poner unos

cristales de cada uno en un vidrio de reloj y molerlos con el extremo de un agitador).

Realice todos los puntos de fusin mixtos que necesite hasta identificar la sustancia problema,

dibujando en su cuaderno los esquemas y anotando los tres puntos de fusin en cada uno, con su

intervalo, ya que eso nos proporciona informacin.

CUESTIONARIO

1Por qu debe calibrarse el aparato Fisher-Johns?

2. Qu utilidad tiene la grfica de calibracin?

3. Explique si mezclas de sustancias diferentes, pero con punto de fusin igual, funden a

temperatura igual o diferente a las sustancias originales.

4. Explique por qu una sustancia impura presenta un abatimiento en su punto de fusin.

20

SECCION 3

DESTILACIN

SEPARACIN Y PURIFICACIN POR DESTILACIN DE COMPUESTOS

ORGNICOS

OBJETIVO

Desarrollar la habilidad para ensamblar los dispositivos para los distintos tipos de destilacin,

adems de observar las ventajas y desventajas de cada una de ellas en un proceso de separacin o

purificacin de mezclas, empleando para ello las variadas tcnicas de purificacin y separacin

empleadas.

MARCO DE REFERENCIA

En el laboratorio es indispensable la mayora de las veces, trabajar con sustancias puras, para que

alguna impureza no arroje el perder todo el experimento planeado. Nos ocuparemos

principalmente a los mtodos fsicos de separacin. Algunos aspectos a considerar son:

Exploracin.

Mezclar cantidades semejantes de arena, sal y pimienta (finamente molida). Pronto te dars

cuenta lo difcil que resulta reconocer cada ingrediente en la mezcla.

Cmo volveras a separar los componentes de esta mezcla? Agregar agua

Plantear un procedimiento, paso a paso, donde al final tengas sal, arena y pimienta en las

mismas condiciones que al inicio.

Separar es lo opuesto a mezclar. Mezclar es fcil. Lo difcil es volver a separar. Es como

revolver y arreglar tu habitacin Que es ms fcil?

En general, una separacin es el proceso, por el cual una mezcla se divide en al menos- dos

fracciones de diferente composicin Para lograr una separacin se aprovecha el hecho de que los

diversos componentes de una mezcla tienen diferentes propiedades fsicas y qumicas.

21

Revisaremos solamente algunas tcnicas de separacin que aprovechan diferentes propiedades,

segn la siguiente tabla.

Tcnicas de separacin Principio

Filtracin Baja solubilidad

Destilacin Diferencia en punto de ebullicin

Sublimacin Diferencia en punto de sublimacin

Extraccin Diferencia de solubilidad en dos disolventes inmiscibles

Cristalizacin Diferencia de solubilidad en disolventes fros y calientes

Cromatografa Diferencia de movilidad de una sustancia que migra a

travs de un soporte

La separacin y purificacin de lquidos por destilacin constituye una de las principales tcnicas

para purificar lquidos voltiles. La destilacin hace uso de la diferencia entre los puntos de

ebullicin de las sustancias que constituyen una mezcla.

Las dos fases en una destilacin son: la vaporizacin o transformacin del lquido en vapor y la

condensacin o transformacin del vapor en lquido. Existen varias clases de destilacin, la

eleccin en cada caso se hace de acuerdo con las propiedades del lquido que se pretenda

purificar y de las impurezas que lo contaminan. Algunos tipos de destilacin son:

Destilacin simple: es una tcnica utilizada en la purificacin de lquidos cuyo punto de

ebullicin menor de 150 C a la presin atmosfrica y sirve para eliminar impurezas no voltiles.

Esta tcnica tambin se emplea para separar dos lquidos cuyos puntos de ebullicin difieran al

menos en 25 C. A continuacin se muestra la forma de montar una destilacin simple.

22

Destilacin a presin reducida: esta tcnica se emplea en la separacin de lquidos con un punto

de ebullicin superior a 150 C. Como un lquido hierve cuando su presin de vapor iguala a la

presin externa, se puede reducir el punto de ebullicin disminuyendo la presin a la que se

destila.

23

Destilacin fraccionada: es una tcnica que se emplea en la separacin de sustancias cuyos

puntos de ebullicin difieran entre s menos de 25C. La diferencia respecto a la destilacin

simple es la presencia de una columna de fraccionamiento entre el matraz y la cabeza de

destilacin.

Destilacin por arrastre de vapor: es una tcnica aplicada en la separacin de sustancias poco

solubles en agua. La destilacin por arrastre de vapor se emplea para separar una sustancia de una

mezcla que posee un punto de ebullicin muy alto y que se descomponen al destilar. Tambin se

emplea para purificar sustancias contaminadas por grandes cantidades de impurezas resinosas y

para separar disolventes de alto punto de ebullicin de slidos que no se arrastran.

24

Extraccin: es una tcnica de separacin que se puede aplicar a todo tipo de mezclas, ya sean

ests slidas, liquidas o gaseosas. La extraccin se basa en la diferencia de solubilidad de los

componentes de una mezcla en un disolvente adecuado. La forma ms simple de realizar una

extraccin consiste en tratar la mezcla de compuestos con un disolvente de manera que uno de los

componentes se disuelva y los dems no. Sin embargo, la tcnica de extraccin ms empleada

consiste en la disolucin de la mezcla a separar en un disolvente que disuelva a todos los

componentes. A continuacin, se procede a la adicin de un segundo disolvente, no miscible con

el primero, de manera que los componentes de la mezcla se distribuyan entre los dos disolventes

segn su coeficiente de reparto, que est directamente relacionado con la solubilidad de cada

compuesto. Si algn componente de la mezcla es muy soluble en uno de los disolventes y muy

poco en el otro quedar prcticamente todo en el, que es soluble, mientras que los otros

componentes de la mezcla quedarn en el otro disolvente. La separacin de los dos disolventes y

su evaporacin suministrar residuos enriquecidos en los componentes ms solubles.

25

PROCEDIMIENTO

a) Ensamblar un equipo de destilacin simple en el matraz redondo de la mezcla lquida a

purificar ms dos cuerpos de ebullicin, calentar el sistema mediante un bao de aceite. Controlar

la temperatura, observando que la velocidad del destilado sea de una a dos gotas por segundo, las

primeras se recogen por separado hasta que la temperatura permanezca constante, o sea que no

vare 2C. Reciba el destilado puro en una probeta limpia y seca. En el momento en que la

temperatura sufra un cambio brusco colocar otro recipiente y suspenda la destilacin. Anotar las

temperaturas de ebullicin y volumen para cada fraccin e identificar las fracciones del destilado.

Temperatura

Volumen

b) Ensamblar un equipo de destilacin fraccionada en el matraz redondo de la mezcla problema a

purificar ms dos cuerpos de ebullicin, proceder a calentar el sistema como en el caso anterior.

Reciba el primer destilado puro en una probeta limpia y seca, anotando la variacin de la

temperatura de destilacin por cada dos mL de destilado con base en estas variaciones, separe el

primer componente, segundo componente y residuos de destilacin.

26

c) Ajustar el equipo de destilacin por arrastre de vapor, colocar agua en el matraz generador de

vapor, con un tubo capilar y un tubo de desprendimiento, en el segundo matraz colocar ocho

gramos de (hierbas de olor, clavo, ans, menta, canela, limn, eucalipto o pino). Con el mechero

calentar a ebullicin el matraz generador de vapor para que el vapor pase al segundo matraz

donde se encuentra el producto natural empleado, extrayndose de esta manera el aceite esencial

del producto natural que inmediatamente es arrastrada por el vapor de agua en un proceso de

codestilado. Suspenda el calentamiento cuando el volumen del destilado sea de 30 a 50 mL.

Los residuos generados durante la realizacin de esta sesin de laboratorio debern ser

clasificados de acuerdo a la tabla que se muestra en el Anexo No. 1

Cuestionario

1.Qu finalidad tienen los platos tericos en las columnas de destilacin?

2.Un lquido orgnico descompone a los 80 C su presin de vapor a esa temperatura es de 36

mm de Hg Cmo se puede destilar?

3. De dos razones del por que el agua fria en un refrigerante debe circular en sentido ascendente

4. Se puede separar por destilacin simple una mezcla de dos lquidos con puntos de ebullicin de

77 C y 111 C, Cul de estos destila primero? 5. En que casos es recomendable utilizar la destilacin por arrastre con vapor de agua?

6. En que frasco se debern depositar cada uno de los residuos generados y porqu?

27

SESIN 4

CRISTALIZACIN

TECNICA DE PURIFICACIN

OBJETIVO:

Purificar por medio de cristalizacin un slido que contenga impurezas insolubles y coloridas.

MARCO DE REFERENCIA

Cristalizacin es la tcnica ms simple y eficaz para purificar compuestos orgnicos slidos.

Consiste en la disolucin de un slido impuro en la menor cantidad posible del disolvente

adecuado en caliente. En estas condiciones se genera una disolucin saturada que al enfriar se

sobresatura producindose la cristalizacin. El proceso de cristalizacin es un proceso dinmico,

de manera que las molculas que estn en la disolucin estn en equilibrio con las que forman

parte de la red cristalina. El elevado grado de ordenacin de una red cristalina excluye la

participacin de impurezas en la misma. Para ello, es conveniente que el proceso de enfriamiento

se produzca lentamente de forma que los cristales se formen poco a poco y el lento crecimiento

de la red cristalina excluya las impurezas. Si el enfriamiento de la disolucin es muy rpido las

impurezas pueden quedar atrapadas en la red cristalina.

La mejor forma de encontrar un disolvente adecuado para la recristalizacin de un sustancia

determinada es probar experimentalmente distintos disolventes. No obstante, algunas

generalizaciones, razonablemente vlidas, pueden ayudar a simplificar la bsqueda.

1. Los compuestos inicos se disuelven en disolventes polares y los compuestos no inicos en

disolventes no polares.

2. Los compuestos no inicos se pueden disolver en agua si sus molculas se ionizan en solucin

acuosa o puedan asociarse con molculas de agua a travs de puentes de hidrgeno. Por este

motivo, los hidrocarburos y sus derivados halogenados son prcticamente insolubles en agua,

pero los compuestos en cuyas molculas existen grupos funcionales tales como alcohol (-OH),

aldehdo (-CHO), cetona (R-CO-R), cido carboxlico (-COOH) y amida (-CONH2)], que pueden

formar puentes de hidrgeno con agua, son solubles en

este disolvente, a menos que la relacin del nmero total de tomos de carbono al de tales grupos

funcionales en la molcula sea superior a 4 5.

28

3. Los disolventes hidroxlicos asociados como metanol, etanol, cido actico, presentan un poder

intermedio entre agua y el ter etlico o benceno. Son buenos disolventes para los compuestos

orgnicos que pueden asociarse.

Un disolvente ideal para una recristalizacin debe poseer las siguientes caractersticas:

a) Un coeficiente de temperatura elevado para la sustancia que se va a purificar, esto es, debe

disolver una gran cantidad de la misma a su temperatura de ebullicin y slo una pequea

cantidad a la temperatura ambiente o ligeramente por debajo de ella

b) Un coeficiente de temperatura bajo para la impurezas.

c) Al enfriarse debe suministrar rpidamente cristales bien formados del compuesto que se

purifica, de los cuales debe ser fcilmente separable.

d) No debe reaccionar con el soluto.

e) Su utilizacin no debe ser peligrosa (inflamable).

f) Debe ser barato.

Disolventes recomendados:

Clase de compuestos Disolventes sugeridos

Hidrocarburos Hexano, ciclohexano, tolueno

teres ter, diclorometano

Haluros Diclorometano, cloroformo

Compuestos carbonlicos Acetato de etilo, acetona

Alcoholes y cidos Etanol

Sales Agua

MATERIAL REACTIVOS EQUIPO

Parrilla de calentamiento hexano Fusiometro Fisher

Jhons

Vaso de precipitados de 250 mL Etanol

Vaso de precipitados de 150 mL Sustancia problema a purificar

Agitador de vidrio Acetona

Vidrio de reloj Acetato de etilo

Embudos de filtracin

Pipetas graduadas de 5 mL(2)

29

Piseta

Palel filtro

Procedimiento

Extraccin a reflujo:

Pulverizar 5 tabletas de un frmaco que contenga principalmente cido acetilsaliclico en un

mortero, pesar 0.8 g de polvo fino. Colocar el frmaco pulverizado en un matraz equipado para

reflujo y agregar al matraz 4.0 mL de etanol, refluir el sistema en bao mara durante 5 minutos.

Al concluir los 5 minutos, filtrar la solucin en caliente

30

Recibir el filtrado en bao de hielo

Bao de Hielo

Separar los cristales por filtracin al vaco

31

Cristalizacin

Disolver los cristales anteriores en 5 mL de etanol (si se presenta color aadir un poco de carbn

activado), Calentar la solucin hasta ebullicin durante un minuto, filtrar en caliente por

gravedad, al filtrado se le induce a la cristalizacin, separar los cristales de las aguas madres por

filtracin al vaco, secar el producto. Determinar el punto de fusin (mtodo de Fisher Johns), si

ste presenta un rango amplio en la temperatura de fusin recristalizar los cristales. Con los

cristales puros y secos calcular el rendimiento

Esquema 1. Diagrama para utilizacin del papel filtro

CUESTIONARIO

1. En el proceso de cristalizacin se efectan dos tipos de filtraciones En que se

diferencian? Qu tipo de impurezas se elimina en cada una de ellas?

2. Cundo se hace la filtracin a vaco por qu se debe de romper el vaco antes de cerrar la

llave del vaco?

3. Qu pasara si no se filtrara la disolucin en caliente?

32

4. Crees que se podra purificar un slido por evaporacin total del disolvente en el que se

encuentra disuelto.

SESIN 5

CROMATOGRAFIA

SEPARACIN DE COMPUESTOS ORGANICOS

OBJETIVO

Desarrollar habilidad en el manejo de equipos e instrumentos de uso comn en laboratorios y de

equipos de proceso. Deducir a travs del R.f. la relacin que existe entre la polaridad de las

sustancia que se analiza y la de los eluyentes utilizados.

MARCO DE REFERENCIA

La cromatografa, en sus distintas variantes, es la tcnica ms usada para el anlisis, separacin y

purificacin de mezclas de compuestos orgnicos, que la mayora de las veces slo se pueden

separar muy difcilmente por otros procedimientos.

La cromatografa de adsorcin se emplea, sobre todo, cuando se trata de sustancias de

propiedades fsicas y qumicas muy semejantes. Esta tcnica est basada en las diferencias de

polaridad existentes entre los diferentes productos que componen una mezcla. Por esta razn, el

xito de una separacin cromatogrfica, depender de las condiciones de separacin elegidas para

diferenciar, adecuadamente, los componentes de la mezcla a separar, en funcin de su polaridad.

Existen dos tcnicas cromatogrficas generales o bsicas, de las que derivan todas las existentes

en la actualidad, denominadas cromatografa en columna y cromatografa en capa fina. En esta

prctica se ensayar la utilizacin de ambas tcnicas cromatogrficas.

Existen diferentes tipos de cromatografa, en funcin del procedimiento operativo empleado: en

columna, de papel, de cambio de iones, en fase gaseosa y en capa fina.

Los fundamentos son idnticos en todos los casos, logrndose la separacin de las mezclas por

exposicin de las mismas a un sistema bifsico que se deja llegar al equilibrio. Las dos fases que

intervienen en la separacin pueden ser dos lquidos inmiscibles (cromatografa lquido-lquido),

33

un gas y una fase lquida (cromatografa gas-lquido), un gas y una fase slida (cromatografa

gas-slido) o un lquido y una fase slida (cromatografa lquido-slido).

Normalmente, una de las fases del sistema binario es estacionaria con respecto a la otra. Por ello

suele hablarse casi siempre de una fase estacionaria y una fase mvil. Aunque a veces no es

sencillo establecer el papel de cada fase, puede decirse que la cromatografa lquido-lquido

corresponde, aproximadamente, a mltiples extracciones, mientras que las cromatografas gas-

slido y lquido-slido se basan en la adsorcin de la muestra en una superficie. Las

cromatografas en columna y capa fina (CCF) son, en esencia, similares y utilizan la adsorcin

como medio principal de separacin. Por tanto, en cualquiera de estos tipos de cromatografa hay

que tener en cuenta tres factores: adsorbentes, eluyentes y aparatos.

Adsorbentes: Un adsorbente (fase estacionaria) para una separacin determinada debe reunir las

siguientes caractersticas:

a) Debe ser insoluble en el disolvente (eluyente) que se va a utilizar para la separacin.

b) No debe reaccionar con las sustancias que se van a separar, ni catalizar procesos de

descomposicin.

c) Debe poseer una composicin uniforme.

d) Cuanto menor sea el tamao de las partculas, mayor ser el grado de separacin de la mezcla.

Los tipos de adsorbentes ms utilizados son: gel de slice, almina, talco, sacarosa, almidn.

Eluyentes: El poder de adsorcin depende tanto de la naturaleza del adsorbente como del

disolvente. Normalmente el disolvente est constituido por mezclas de composicin variable y de

distinta polaridad.

Aparatos: Dependiendo del tipo de cromatografa que se lleva a cabo, pueden utilizarse:

Columna: es un tubo de vidrio largo terminado en su parte inferior en un tubo ms estrecho,

provisto de una llave.

Capa fina: consiste en una placa o lmina de un material inerte (normalmente vidrio, plstico o

aluminio) que se cubre con el adsorbente.

Por otra parte, en cualquier tipo de cromatografa, debe tenerse en cuenta que la separacin de

dos o ms componentes se debe a la adsorcin diferencial de los mismos sobre la fase fija, la cual

est determinada por su estructura, o lo que es lo mismo, por la naturaleza y nmero de los

grupos polares existentes en sus molculas.

34

La fase mvil o eluyente disolver y desplazar estos componentes de acuerdo con la afinidad de

los mismos por la superficie slida y su solubilidad. Una conclusin inmediata es que cuanto

mayor sea la superficie del adsorbente (menor tamao de partcula, a igualdad de otros factores,

supone una mayor relacin adsorbente/producto a separar) tanto mejor ser la separacin. Sin

embargo, un aumento de la cantidad de adsorbente o una disminucin de tamao de grano

suponen mayores tiempos de separacin y un gasto superior de eluyente. Normalmente se suele

llegar a un compromiso entre ambos factores.

La efectividad de una fase mvil para eluir (desplazar) un componente a lo largo de la fase

estacionaria depende de numerosos factores tales como el adsorbente, el tipo de compuestos que

se pretende separar, el disolvente empleado como eluyente y, en menor medida, la temperatura y

la velocidad de flujo. Para un mismo adsorbente, la polaridad de la muestra y el eluyente son los

factores determinantes.

Cuanto ms polar sea un compuesto, tanto ms firmemente se unir al adsorbente. Por otra parte,

cuanto ms polar sea la fase slida, ms fuertemente se adsorber un compuesto en ella.

Finalmente, cuanto mayor sea la polaridad del disolvente, mayor ser su capacidad para desplazar

un compuesto de la fase estacionaria. El efecto resultante, en una cromatografa, es una

competencia por el compuesto entre la fase mvil y el adsorbente. Debe esperarse que una

mezcla permanezca ms tiempo en aquella superficie o aquel medio que se parezca ms a su

polaridad. El orden en el que se eluirn los compuestos de la slice o de la almina es el inverso a

su capacidad de unin con el adsorbente.

Orden de Polaridad de los eluyentes ms habituales:

H2O > CH3-OH > (CH3)2CH-OH > CH3-CN > Dioxano > CH3-COO-CH2CH3 > THF > CH2Cl2 >

CHCL3 > CCl4 > CH3(CH2)CH3

Sin embargo es bastante difcil establecer una relacin de las capacidades de adsorcin de las

distintas clases de compuestos orgnicos, que sea aplicable a todos los tipos de adsorbentes y

disolventes, aunque s puede establecerse una relacin aproximada que por orden decreciente de

capacidad de adsorcin, pueden clasificarse en:

35

Sales de cidos carboxlicos > cidos carboxlicos > Aminas > Alcoholes y tioles > Aldehdos,

cetonas y steres > Hidrocarburos aromticos > Derivados halogenados > teres > Alquenos >

Alcanos.

Por otra parte, el poder eluyente eluotrpico de los disolventes orgnicos ms habituales en

cromatografa sigue el siguiente orden descendente:

Acido actico > Agua > Etanol > Acetona > Acetato de etilo > Dietilter > Diclorometano >

Cloroformo > tolueno > tetracloruro de carbono > hexano > pentano.

Cromatografa en columna

La cromatografa en columna se emplea para separar y purificar mezclas de productos a escala

preparativa. En la cromatografa en columna el adsorbente se introduce en un tubo o columna,

por lo general de vidrio, mientras que en la CCF el adsorbente se deposita en forma de capa

delgada sobre una lmina inerte de diferentes materiales (vidrio, plstico, aluminio, etc.). Otra

diferencia esencial entre ambos tipos de cromatografa estriba en que en la cromatografa en

columna la fase mvil (usualmente un disolvente orgnico) se deja caer a travs de la columna

por gravedad (cromatografa atmosfrica), o bien aplicando presin (cromatografa rpida); por el

contrario, en la CCF la fase mvil asciende por la placa por la accin capilar del adsorbente.

36

Separacin de los componentes de una muestra

Cromatografa en capa fina.

Su principal inters es analtico, aunque tambin puede emplearse con fines preparativos. En la

placa (que contiene el adsorbente) se coloca, con un capilar, la mezcla a separar disuelta en un

disolvente de evaporacin rpida, introducindose despus en una cubeta que contiene el

eluyente, de forma que ste no llegue a la altura de la placa en que se ha aplicado la muestra. Se

cierra la cubeta y el eluyente asciende por capilaridad sobre el adsorbente, arrastrando a las

sustancias de la muestra en mayor o menor medida, segn sus caractersticas, realizndose as la

separacin de las mismas.

Una magnitud de inters en Cromatografa es la que se conoce como Rf (factor de retencin) que

se define:

Rf = Distancia recorrida por el compuesto

Distancia recorrida por el disolvente

37

Cada uno de los componentes de la mezcla tiene su valor de Rf caracterstico, que, en muchas

ocasiones, permite identificarlo por comparacin con una muestra patrn.

Las aplicaciones ms frecuentes de este tipo de cromatografa son:

Determinacin del nmero de componentes de una muestra.

Determinacin de la identidad de dos substancias. Para ello es fundamental calcular los Rf de

cada una de las manchas que se observan en una cromatografa en capa fina. Cada mancha

corresponde a un producto diferente. El parmetro Rf se define como el cociente entre la

distancia recorrida por el compuesto y la distancia recorrida por el frente del disolvente. Si dos

compuestos dan manchas idnticas (con el mismo Rf) en una misma placa cromatogrfica, es

probable que se trate de la misma substancia. Si los Rf no son iguales, las substancias no son

idnticas. Valores idnticos o muy prximos de Rf no garantizan inequvocamente que las

manchas correspondientes sean del mismo compuesto.

Seguimiento de la evolucin de una reaccin. Desarrollando cromatogramas de una reaccin

cada cierto tiempo, es posible seguir la desaparicin de los reactivos y la aparicin de los

productos. Se puede, entonces, determinar el tiempo de reaccin ptimo y el efecto de diversas

variables sobre la reaccin (tiempo, temperatura, concentracin de reactivos, etc.) sin necesidad

de aislar los productos.

Determinacin de la eficacia de una purificacin. Un cromatograma de una substancia que se ha

purificado sirve para determinar cualitativamente su pureza.

38

No siempre la aparicin de una sola mancha en el cromatograma garantiza inequvocamente la

pureza del compuesto ya que puede ocurrir que dos o ms compuestos diferentes presenten el

mismo valor de Rf y por tanto, den una nica mancha.

Determinacin de las condiciones ms adecuadas para una cromatografa en columna. Una

prctica habitual antes de hacer una cromatografa en columna es realizar varias CCF con

diferentes absorbentes y eluyentes. De esta forma se puede determinar, de una forma sencilla y

rpida, cules son las condiciones ptimas para llevar a cabo la separacin de una mezcla de

productos mediante una cromatografa en columna.

Seguimiento del progreso de una cromatografa en columna. Una de los mtodos que ms se

emplean para seguir la evolucin y la eficacia de una cromatografa en columna consiste en ir

analizando las diferentes fracciones obtenidas mediante CCF. Esto permite saber cundo ha

terminado la separacin y el grado de pureza que tienen los productos disueltos en cada fraccin.

MATERIAL REACTIVOS EQUIPO

Pipeta de 10 mL Acetato de etilo Corning o micro

escala

Matraz erlenmeyer de 15 mL Sulfato de sodio anhidro Recipiente para

bao Mara

Matraz erlenmeyer de 50 mL Etanol Cubeta de plstico

de 20 L

Embudo de vidrio Gel de slice (cromatografa en capa

fina)

Vasos de precipitados de 15 mL Hexano

Micro pipeta Cloruro de sodio

Jeringa de 10 mL Metanol

Portaobjetos

Mortero

Esptula Espinacas (concentrado de clorofila)

Algodn

39

Anillo metlico

Tela de alambre con asbesto

Mechero de gas

Soporte universal

Pinzas para bureta

Frascos de vidrio (Gerber)

PROCEDIMIENTO

Cromatografa en capa fina

Preparacin de las cromatoplacas. Se colocan dos porta

objetos limpios en forma de sndwich, se sumergen en una

suspensin de gel de slice en acetato de etilo al 35%, acetona,

cloruro de calcio y slica gel), procurando que quede una capa

uniforme de ambos lado de los porta objetos, se separan con

mucho cuidado y se dejan secar al medio ambiente o en la

estufa elctrica por 15 minutos a 70C.

Preparacin del pigmento2

Colocar aproximadamente tres hojas verdes y frescas, ptalos

de flores de color intenso o chile ancho seco en un mortero, se

agrega el disolvente adecuado (asesora del profesor) para la

maceracin y posteriormente para la extraccin, concentrar el

producto obtenido en bao mara hasta obtener un extracto de

un mL.

2 www.arrakis.es/~rfluengo/cromatografa.html

40

Aplicacin de la muestra. Realizar dos aplicaciones del

pigmento con una micro pipeta en tres cromatoplacas, colocar

por separado las cromato placas en tres cmaras de desarrollo

que contengan tres mL de hexano, tres mL de acetato de etilo

y tres mL de metanol respectivamente, retirar la cromatoplaca

de la cmara de desarrollo cuando el eluyente alcance la parte

superior de la cromatoplaca. Anotar sus observaciones, si el

pigmento no se observa en el cromatograma, introducir ste

en una cmara de revelado que contenga vapores de yodo,

calcular el Rf de cada mancha y/o en una cmara de luz

ultravioleta, sacar una conclusin.

Cromatografa en papel

Lavar las hojas de espinacas, retirar los nervios y

ponerlas en un mortero, junto con el alcohol y una

pequea cantidad de carbonato de calcio (que evita la

degradacin de los pigmentos fotosintticos).

Triturar la mezcla hasta que las hojas se decoloren y

el disolvente adquiera un color verde intenso. Filtrar

con un embudo y papel filtro.

41

Colocar el filtrado en una caja de Petri, y sobre ella

poner un rectngulo de unos 15 cm de ancho por 10

cm de alto, doblado en V para que se mantenga en

pie sobre la caja de Petri. Dejar as el montaje y

esperar unos 20 minutos aproximadamente. Los

pigmentos se irn separando segn su absorcin. Al

observar el papel donde se realice la cromatografa,

se deben observar cuatro bandas o zonas, que

corresponden a los distintos pigmentos fotosintticos

presentes en las hojas de espinaca. Segn su grado

de solubilidad con el alcohol se reconocen estas

bandas y en este orden.

Este es el aspecto final de la cromatografa obtenida

con las hojas de espinacas.

e) Cromatografa en columna.

Preparacin de la columna, sujetar una columna de

cromatografa o una jeringa de 10 mL sin mbolo,

en un soporte universal con las pinzas para bureta.

Introducir hasta el fondo un pedazo de algodn

ayudndose con una varilla de vidrio, agregar un

gramo de sulfato de sodio anhidro, enseguida una

suspensin que contenga 3 gramos de slice gel

para columna y 7 mL de hexano, el algodn debe

42

quedar colocado uniformemente y sin burbujas. Se

golpea ligeramente la columna con los dedos para

que el empacado sea uniforme, teniendo cuidado de

no dejar secar la columna. Finalmente se adiciona

un gramo ms de sulfato de sodio.

Aplicacin de la muestra: Aplicar el extracto a la

columna de la cromatografa con asesora del

docente, eluir la mezcla problema con el disolvente

y de acuerdo a los resultados obtenidos en la

cromatografa de capa fina, colectar las fracciones

de los componentes en la mezcla problema en

diferentes tubos de ensayo y sacar sus

conclusiones.

Los residuos generados durante la realizacin de esta sesin de laboratorio debern de ser

clasificados de acuerdo a la tabla que se muestra en el Anexo No. 1.

CUESTIONARIO

1) En el experimento de cromatografa en capa fina. Cul de las tres formas de elusin permiti

mayor separacin del pigmento? Por qu?

2) Cul es la relacin que existe entre la concentracin y la intensidad de color de la mancha de

una sustancia en una cromatografa en capa fina?

3) Qu significa que una sustancia tenga: Rf>0.5; Rf

43

SESIN 6

OBTENCION DE n-OCTANO

HIDROCARBUROS SATURADOS

OBJETIVO

Preparacin de n-octano como ejemplo representativo de los hidrocarburos saturados adems de

lograr su caracterizacin a partir del conocimiento de sus propiedades fsicas.

MARCO DE REFERENCIA

Los alcanos constituyen los principales componentes del petrleo, presentan enlaces de tipo

covalente, son no polares, solubles en disolventes no polares tales como el benceno, ter o

cloroformo e insoluble en agua y otros disolventes fuertemente polares, con el aumento del

tamao de la cadena, aumenta la densidad de los alcanos y son meno densos que el agua. Existen

varios mtodos para la obtencin de alcanos en el laboratorio, entre estos se tienen los

compuestos rgano sdicos, pero son tan reactivos que se unen durante su formacin con su

halogenuro de alquilo de origen, es as que la reaccin de sodio con halogenuro de alquilo

(Reaccin de Wurtz) queda limitada a la sntesis de alcanos simtricos.

MATERIAL REACTIVOS EQUIPO

Soporte universal Sodio Equipo corning o micro

escala

Pinzas para bureta (tres dedos) Bromuro de n-butilo Placa de calentamiento con

agitacin

Vaso de precipitado de 150 mL Etanol Bao mara

Pipeta de 5 mL Sulfato de sodio anhidro Cubeta de plstico de 20 L

Vaso de precipitados de 100 mL Agua destilada

PROCEDIMIENTO

En un matraz de una boca, equipado con dos refrigerantes conectados en serie y una trampa para

humedad* (Nota 1) se coloca aproximadamente 0.25 g de sodio cortado y enseguida se adiciona

por medio de pipeta o jeringa 1.5 mL de bromuro de n-butilo. Si la reaccin no se inicia por s

sola, calentar suavemente en la parrilla de calentamiento, con mucho cuidado, hasta que se inicie

el reflujo. Si la reaccin se torna muy exotrmica, controlar el reflujo con un bao de agua fra,

44

utilizar bomba de recirculacin colocar hielos en la tina. Al trmino de la reaccin, dejar reposar

por una hora agitando continuamente. Pasado este tiempo se aade 5 mL de etanol, gota a gota,

enseguida 3.5 mL de agua destilada. La mezcla de reaccin se refluye por una hora y al cabo de

este tiempo se vierte sobre 15 mL de agua destilada (vaso de 100 mL). Se separan las fases. La

fase orgnica se seca sobre sulfato de sodio anhidro. Se mide la cantidad de n-octano, se envasa,

se etiqueta, se calcula el rendimiento (Nota 2).

cuerpos de ebullicin

Fuente de calor (bao de aceite o agua, mantilla, etc)

*Reflujo en atmsfera seca

Tubo de secado equipado con cloruro de calco o drierita

*

Nota 1. El material de vidrio deber estar completamente seco, por lo que ser necesario que

antes de usarlo se mantenga a 120C por 20 minutos en una estufa.

Nota 2. Los residuos generados durante la realizacin de esta sesin de laboratorio debern de ser

clasificados de acuerdo a la tabla que se muestra en el Anexo No. 1.

CUESTIONARIO

1) Investigue la reaccin general que se lleva a cabo en la obtencin del n-octano por el mtodo

de Wurtz.

45

2) Desarrolle el mecanismo de reaccin que se lleva a cabo en la obtencin del n-octano por el

mtodo de Wurtz.

3) Describa como mnimo otros dos mtodos de obtencin diferentes al de Wurtz para la

obtencin de alcanos.

4) Cules son las ventajas y limitaciones del mtodo de Wurtz para la obtencin de alcanos.

5) Cul es el objeto de agregar etanol, despus de agregado el sodio metlico?

6) Cmo comprobar que el producto obtenido es n-octano?

7) En la adicin del sodio porqu el material de laboratorio debe estar completamente seco.

8) Calcular el rendimiento terico del producto y compararlo el experimental.

46

SESIN 7

OBTENCIN DE 2,4-DINITROCLOROBENCENO

HIDROCARBUROS AROMTICOS

OBJETIVO

Preparacin del 2,4 dinitroclorobenceno, mediante nitraciones selectivas del clorobenceno,

ejemplificando as la sustitucin electroflica aromtica (SEA) en los compuestos aromticos,

destacando que estos compuestos aromticos nitrados son tiles en la fabricacin de colorantes,

analgsicos, aceleradores y antioxidantes del caucho, as como en la industria plstica, de

explosivos y perfumes; y a partir la sustitucin nucleoflica de este compuesto con la anilina

obtener la (2,4-dinitrofenil) anilina compuesto empleado en la fabricacin de productos tales

como la espuma de poliuretano, productos qumicos agrcolas, pinturas sintticas, antioxidantes,

estabilizadores para la industria del caucho, herbicidas, barnices y explosivo.

MARCO DE REFERENCIA

La sustitucin electroflica aromtica SEA (ver esquema 1), es la reaccin ms importante de los

compuestos aromticos. Es posible introducir al anillo muchos sustituyentes distintos por este

proceso. Si se elige el reactivo apropiado, pueden efectuarse reacciones de brotacin, cloracin,

nitracin, sulfonacin, alquilacin y acilacin, estas seis son reacciones directas y a partir de ellas

se pueden introducir otros grupos.

La sustitucin de un hidrgeno de un hidrocarburo aromtico por un grupo nitro se efecta

empleando cido ntrico concentrado y un agente deshidratante, cido sulfrico. La reaccin se

inicia con la formacin de un ion nitronio, el cual acta como electrfilo, unindose a la zona de

mxima densidad electrnica del anillo aromtico, este se estabiliza desprendiendo un protn.

Las nitraciones son reacciones exotrmicas y en caliente el cido ntrico acta como oxidante y

no como agente nitrante, adems de que se incrementa la velocidad de reaccin, por lo que las

nitraciones se efectan a bajas temperaturas. La accin del cido ntrico no se modifica ni por la

luz, ni por los catalizadores.

La introduccin de un segundo grupo nitro en una molcula aromtica es bastante difcil y debe

efectuarse en condiciones ms vigorosas que la primera nitracin. En el nitrobenceno, el grupo

47

nitro sustrae electrones de las posiciones orto y para, lo que determina que el ataque del reactivo

electroflico (ion nitronio: +NO2) ocurra perfectamente en la posicin meta y la reaccin sea lenta.

+ E

complejo sigma

E E E

E

baseH

E

+ base - H

Esquema 1. Mecanismo de una sustitucin electroflica aromtica.

Por otro lado cabe mencionar que aunque los nitrocompuestos alifticos se estn preparando en

forma comercial slo desde 1940 y todava se producen en volumen relativamente pequeo. Los

nitrocompuestos aromticos hace ya mucho que adquirieron importancia tcnica. Se usaron como

intermedios para la manufactura de colorantes desde el descubrimiento del Maule por Perkin en

1856. Otros desarrollos tcnicos condujeron a su uso como explosivos y como intermedios para

la manufactura de productos farmacuticos y de otros muchos compuestos aromticos de

importancia comercial3.

La sustitucin de un halgeno por un nuclefilo en un halogenuro de arilo que no tiene grupos

electroatractores como sustituyentes es muy difcil. El anillo aromtico es un sistema rico en

electrones, lo que no permite que los reactivos reaccionen de una manera apropiada ya que

tambin son ricos en electrones. Sin embargo cuando hay grupos electroatractores, especialmente

grupos nitro en posiciones orto o para con respecto al halgeno, la sustitucin nucleoflica

aromtica (SNA) tiene lugar con relativa facilidad. Este cambio de reactividad del anillo

aromtico es debido a que los grupos nitro adems de que hacen menos rico en electrones el

anillo, estabilizan la carga negativa por el efecto inductivo (con el nitrgeno cargado

positivamente) y por efecto de resonancia con el doble enlace C=N. El mecanismo de la

sustitucin nucleoflica aromtica puede ser descrito como un proceso de adicin-eliminacin,

3 Carl. R. Soller., Qumica Orgnica, Editorial Interamericana, Mxico, 1966.

48

donde primero se adiciona el nuclefilo y en una segunda etapa se eliminas el grupo saliente, el

cual normalmente es un halgeno. Esta reaccin no es una sustitucin nucleoflica bimolecular

(SN2) donde el nuclefilo entra a 180 con respecto al grupo saliente en un proceso concertado.

MATERIAL REACTIVOS EQUIPO

1 matraz erlenmeyer de (125, 50 y

100) mL

cido ntrico concentrado Placa de calentamiento

con agitacin

2 pipetas de 10 mL y 1 pipeta de 5

mL

cido sulfrico concentrado Bao Mara

1 vaso de precipitados de 50 mL Cloro benceno Soporte universal con

pinzas

1 perilla de succin Etanol Anillo metlico

1 vidrio de reloj para cubrir el

embudo

Agua helada Cubeta de agua 20 L

1 varilla de vidrio

1 matraz de kitasato de 50 mL Anilina

1 embudo bchner o hirsch Etanol grado reactivo

1 esptula metlica

Papel aluminio y papel filtro

PROCEDIMIENTO

En un matraz erlenmeyer de 100 mL coloque 3 mL de cido ntrico concentrado, despus agregue

lentamente y con mucho cuidado 3 mL de cido sulfrico concentrado, agitando constantemente,

sujete el matraz al soporte universal por medio de la pinza y colquelo en bao Mara y agregue

0.6 gramos de cloro benceno y tape la boca del matraz con papel aluminio sin apretar; contine

calentando la mezcla durante 30 minutos, agitarlo constantemente para lograr la reaccin total. Al

cabo de este tiempo, vierta el contenido del matraz en un vaso de precipitados de 50 mL, el cual

contiene 5 mL de agua fra y manteniendo en un bao de hielo de agua, precipitando de

inmediato un slido blanco amarillento, agite la mezcla con una varilla de vidrio y filtre el slido

49

al vaco, lave con 10 mL de agua fra y recristalice de etanol. Seque el producto al vaco y

determine su punto de fusin. Calcule el rendimiento de la reaccin.

Los residuos generados durante la realizacin de esta sesin de laboratorio debern de ser

clasificados de acuerdo a la tabla que se muestra en el Anexo No. 1.

PRECAUCIN!! Tenga cuidado con los vapores cafs de xido ntrico que se desprenden al

calentar, ya que provocan fuertes quemaduras en la piel y evite el contacto con el producto

generado pues es corrosivo. El cido ntrico y el cido sulfrico son lquidos corrosivos y el

ntrico emite vapores txicos, usar la campana de extraccin y evitar el contacto.

cubierta de aluminio

bao Mara

Los residuos generados durante la realizacin de esta sesin de laboratorio debern de ser

clasificados de acuerdo a la tabla que se muestra en el Anexo No. 1.

CUESTIONARIO

1) Explique brevemente lo que es una sustitucin electroflica aromtica.

2) Mencione el efecto de la temperatura en una SEA.

3) Qu funcin tiene el cido sulfrico en esta reaccin y diga si se puede sustituir por otro

cido, cul sera ese cido?

4) En la halogenacin del benceno quin es el catalizador y que funcin desempea.

5) Qu tipo de orientador es un halgeno en un anillo aromtico? Justifique su respuesta.

6) Desarrolle el mecanismo de la reaccin de la obtencin del 2,4-dinitroclorobenceno a partir del

benceno.

50

7) En cuntos pasos se lleva a cabo la sustitucin electroflica aromtica; cual es el paso lento y

cul es el rpido?

8) Dibuje y explique quin es el intermediario en la SEA.

9) A partir de la reaccin general determine el rendimiento del producto obtenido.

SESIN 8

OBTENCIN DE 2,4-DINITROFENILHIDRAZINA Y (2,4-

DINITROFENIL)ANILINA

HALOGENUROS DE ARILO

OBJETIVO:

Sintetizar el 2,4-dinitrofenil anilina a travs de una reaccin de sustitucin nucleofilica aromtica

SNA.

MARCO TEORICO

Los nuclefilos pueden efectuar reacciones de sustitucin sobre un anillo aromtico si ste

presenta, en posicin orto o para , grupos fuertemente electrn-atrayentes. Como un grupo

saliente del anillo aromtico es sustituido por un nuclofilo a este tipo de reacciones se les

denomina Sustitucin Nucleoflica Aromtica (SNAr). El tomo de cloro del 2,4-

dinitroclorobenceno es sustituido por el grupo hidroxilo o amino, mediante la reaccin del

compuesto aromtico con el nuclofilo a elevada temperatura.

PROCEDIMIENTO

SNTESIS DE 2,4-DINITROFENILHIDRAZINA

En un matraz erlenmeyer de 50 mL disuelva 0.5 g del 2,4-dinitroclorobenceno en 5 mL de etanol

al 96 % tibio. Con agitacin constante agregue gota a gota 0.7 mL de hidrato de hidrazina. Al

terminar la adicin, caliente la mezcla (sin que hierva) por 10 minutos. Enfre y filtre al vaco, el

precipitado se lava en el mismo embudo con 3 mL de agua caliente y luego con 3 mL de alcohol

51

tibio. Seque al vaco, pese y calcule el rendimiento. Determine punto de fusin y realice una

cromatografa en capa fina para determinar la pureza del producto.

SNTESIS DE 2,4-DINITROFENIL ANILINA

Coloque en un matraz erlenmyer de 50 mL, 10 mL de etanol, 0.5 g de 2,4-dinitroclorobenceno y

0.5 mL de anilina sin dejar de agitar. Caliente la mezcla de reaccin en bao mara durante 15

minutos sin llegar a la ebullicin y agitando constantemente. Enfre y filtre el slido formado con

ayuda del vaco. Recristalice de etanol, filtre y seque el producto, pese y calcule el rendimiento.

Determine punto de fusin y realice una cromatografa en capa fina para determinar la pureza del

producto.

PRECAUCIN!! El compuesto 2,4-dinitroclorobenceno es corrosivo, puede causar dermatitis,

evite el contacto con la piel. La anilina y el etanol son inflamables, por lo tanto el bao Mara

debe estar en ebullicin cuando se inicie la parte experimental.

Los residuos generados durante la realizacin de esta sesin de laboratorio debern de ser

clasificados de acuerdo a la tabla que se muestra en el Anexo No. 1.

CUESTIONARIO

1) Explique dos diferencias importantes entre la SNA y la SEA

2) Por qu la anilina es menos reactiva que la hidrazina en la SNAr? A qu lo atribuye??

3) La 4-cloropiridina reacciona con dimetilamina para formar 4-dimetilaminopiridina

(DMAP).Proponga un mecanismo satisfactorio que explique este resultado

4) Cmo explica el hecho de que el p-bromotolueno reacciona con amida de potasio para formar

una mezcla de meta y para metil anilina?

5) Escriba la reaccin general que ejemplifique el producto obtenido

6) En base a la reaccin general determine el rendimiento del producto obtenido

7) Desarrolle los posibles mecanismos de reaccin que explique la formacin de los productos.

52

SESIN 9

OBTENCIN DE BENZONA

CONDENSACIN BENZALDEHDO

OBJETIVO

A travs de una reaccin de condensacin del benzaldehdo obtener la benzona, sustancia

empleada como antisptico y materia prima en la obtencin del bencilo.

MARCO DE REFERENCIA

Los aldehdos aromticos en presencia de un ion cianuro se dimerizan catalticamente para

formar la -hidroxicetona correspondiente. La reaccin la cual es reversible, es conocida como la

condensacin benzoica. El ion cianuro es un catalizador especfico para la reaccin, ya que es un

excelente nuclefilo, pues estabiliza el carbanin formado y adems es un buen grupo saliente.

En el mecanismo de reaccin se aprecia que el ion cianuro ataca nucleofilicamente a una

molcula del aldehdo aromtico para formar la base conjugada de una cianohidrina. El efecto del

grupo ciano incrementa la acidez del tomo de hidrgeno aldehdico, lo que lleva a la formacin

de un carbanin estabilizado, el cual ataca a una segunda molcula del aldehdo aromtico para

proporcionar una cianhidrina sustituida. Esta especie se estabiliza por prdida del ion cianuro

para formar el producto acilonico (en este caso benzona). La condensacin involucra la adicin

de una molcula de aldehdo al grupo carbonilo de otra. Las dos molculas de aldehdo

53

obviamente tienen funciones diferentes, una de las molculas acta como donador por que

dona el hidrgeno al oxgeno de la otra molcula, llamada aceptor. Algunos aldehdos

aromticos pueden tener una sola de las dos funciones, lo que no se pueda condensar consigo

misma, por ejemplo el p-metilaminobenzaldehdo es un donador, pero no un aceptor Por qu?

esta no puede condensarse consigo misma, pero si puede condensarse con benzaldehdo, el cual

puede cumplir con ambas funciones, pero en este caso es un mejor aceptor que un donador. El

mecanismo general fue propuesto por Lawpworth en 1903.

Los aldehdos aromticos se convierten en acilonas por accin del ion cianuro en etanol acuoso.

Esta reaccin se denomina condensacin benzonica, y el ion cianuro es un catalizador especfico.

El catalizador funciona adicionndose primero al grupo carbonilo para formar la cianhidrina. El

hidrgeno del aldehdo original se encuentra ahora en a a un grupo ciano y es lo suficientemente

cido para eliminarse por una base. A continuacin el carbanin resultante se adiciona a otra

molcula de aldehdo, obtenindose un intermedio cianodiol que por prdida del ion cianuro,

produce la acilona y regenera el catalizador.

CH O

2

CN-

H2O CH3CH2OH

O

OH

MATERIAL REACTIVOS EQUIPO

Matraz redondo y matraz de

kitasato de 25 mL

Benzaldehdo Placa de calentamiento con agitacin

Refrigerante Cianuro de sodio Balanza analtica

Embudo Hirsch Etanol al 95% Bomba de recirculacin

Cristalizador Hielo Cubeta de plstico de 20 L

Vidrio de reloj Agua destilada

Pinzas para bureta

Soporte metlico

Cuerpos de ebullicin y arena

PROCEDIMIENTO

54

En un matraz redondo de 10 mL, equipado con agitacin magntica, se agrega 1.5 mL de

benzaldehdo libre de cido, y enseguida se adiciona 5.5 mL de etanol y 210 mg de cianuro de

sodio. Colocar al matraz un refrigerante y colocar el armado dentro de un bao de arena. Calentar

la mezcla a reflujo* con agitacin magntica, durante 40 minutos.

Durante este tiempo la mezcla de reaccin se torna amarilla y puede nublarse el interior del

matraz. Al trmino del periodo de reflujo, enfriar la solucin a temperatura ambiente y entonces se

coloca en un bao de hielo con sal de cocina por 10 minutos, hasta cristalizacin total. Recolectar

los cristales por filtracin al vaco, lavar el slido obtenido con 2 mL de agua fra y secar el

producto a vaco colocando encima del embudo un vidrio de reloj*. Los residuos generados

durante la realizacin de esta sesin de laboratorio debern de ser clasificados de acuerdo a la tabla

que se muestra en el Anexo No. 1.

*Diagrama de reflujo y filtracin a vaco

CUESTIONARIO

1) La benzona producida en esta sesin de laboratorio contiene un tomo de carbono quiral, pero

el producto por s mismo no es pticamente activa. Por qu?

2) El ion cianuro es un catalizador altamente especfico para la condensacin benzonica. Enliste

las tres propiedades que lo hacen indispensable en esta reaccin.

3) Sugiera una reaccin por la cual el cianobenzaldehdo no experimenta la condensacin

benzonica.

4) Explique por que se lava el precipitado del producto obtenido con agua.

5) Cul es la diferencia desde el punto de vista del modelo del mecanismo de reaccin entre una

catlisis cida y una bsica?

6) Por qu se debe tener cuidado en el uso de cianuros?

7) A partir de la reaccin general mediante el mecanismo de reaccin explique la formacin del

producto obtenido.

55

8) En que frasco se deben depositar cada uno de los residuos generados y porqu?

9) A partir de la reaccin general determine el rendimiento de la reaccin y la eficiencia de la

misma.

SESIN 10

OBTENCIN DE BENCILO

OXIDACIN DE BENZOINA

OBJETIVO

Sintetizar mediante la oxidacin de la benzona con el ion cobre el bencilo, sustancia empleada

como materia prima en la fabricacin de insecticidas.

MARCO DE REFERENCIA

El compuesto que resulte de la oxidacin de un alcohol depende del nmero de hidrgenos

unidos al carbono enlazado con el grupo hidroxilo, es decir, si el alcohol es primario, secundario

o terciario. Los alcoholes primarios pueden oxidarse a cidos carboxlicos, los alcoholes

secundarios a cetonas y los alcoholes terciarios no se oxidan en condiciones alcalinas.

El bencilo, una a dicetona, se obtiene por oxidacin cataltica de benzona, utilizando el ion Cu+2

como el oxidante cataltico. La reaccin es general para a-hidroxicetona y es la base de la prueba

de Fehling para azcares reductores. El mecanismo de la oxidacin muestra el efecto cataltico

del ion Cu+2 el cual se, oxida y reduce secuencialmente. Un componente clave es el ion nitrato el

cual oxida al ion Cu+1 al estado de Cu+2 reducindose al ion nitrito, el cual, con el calentamiento

se descompone a gas nitrgeno y agua. Otros mtodos de obtencin muy importantes son el

acoplamiento de haluros de acilo con plomo pirofrico para dar a dicetonas en una reaccin tipo

Wurtz o partir de la oxidacin de alquinos internos con diferentes agentes oxidantes tales como

tetrxido de rutenio, permanganato de potasio neutro, o dixido de selenio con una pequea

cantidad de cido sulfrico, etc.

56

MATERIAL REACTIVOS EQUIPO

Matraz redondo y matraz de

kitasato de 25 mL

Benzona Placa de calentamiento con

agitacin

Refrigerante cido actico Balanza analtica

Embudo Hirsch Nitrato de amonio Bomba de recirculacin de

agua

Cristalizador Acetato cprico al 2.5% Cubeta de plstico 20 L

Vidrio de reloj Etanol

Esptula Hielo

Pinzas para bureta

Soporte metlico

Cuerpos de ebullicin

Arena

PROCEDIMIENTO

En un matraz redondo de una boca de 10 mL equipado con refrigerante en posicin de reflujo y

agitacin magntica*, se mezclan 0.5 g de benzona (producto obtenido en la sesin anterior), 3

mL de cido actico, 0.25 g de nitrato de amonio pulverizado y 0.5 mL de una solucin acuosa de

acetato de cobre (II) al 2.5%. Se agregan cuerpos de ebullicin y se calienta a reflujo suave por

90 minutos con un bao de arena. A medida que se disuelven los reactivos, se observa el

desprendimiento de gas nitrgeno, tomando la solucin un color verde. Al trmino del tiempo de

reflujo, la mezcla de reaccin se vierte en 10 mL de agua de hielo (1:1) con agitacin constante.

Despus de que se funda el hielo, se filtran al vaco los cristales formados y se lavan con

suficiente agua potable, hasta eliminar el olor a cido actico. Secar el producto al vaco y

determinar el rendimiento y su punto de fusin. Si el punto de fusin tiene un rango mayor de

4C recristalizar de etanol caliente al 96%.

Los residuos generados durante la realizacin de esta sesin de laboratorio debern de ser

clasificados de acuerdo a la tabla que se muestra en el Anexo No. 1.

*Diagrama de reflujo y filtracin a vaco

57

CUESTIONARIO

1) Investigue otros dos mtodos de obtencin de bencilo.

2) Cmo puede comprobar que la reaccin de oxidacin se esta llevando a cabo?

3) Explique como puede saber que ya no hay oxidante presente en el seno de la reaccin?

4) Se podr utilizar solamente acetato cprico o nitrato de amonio? Explique su respuesta.

5) Explique el mecanismo de oxido-reduccin que sufre el ion cobre.

6) Qu prueba qumica cuantitativa ayuda a distinguir entre benzona y bencilo?

7) En ocasiones se forma cobre metlico Qu se debe de hacer en tal caso? Cmo sabra que se

form? Explique su formacin.

8) Si la reaccin se llevara a cabo con bencilo como materia prima. Cul sera el producto de la

reaccin?

9) Cmo sabra si quedo nitrato de amonio en exceso?

10) El nitrato de amonio al pasar a nitrgeno se oxida o se reduce? Es estable en el medio de la

reaccin?

58

SESIN 11

OBTENCIN DE CIDO BENZOICO

OXIDACIN DE ACETOFENONA

OBJETIVO

Determinar la relacin existente entre la cantidad de hipoclorito de sodio, el tiempo de agitacin

y el rendimiento de la reaccin, al obtener cido benzoico a partir de la oxidacin de la

acetofenona.

MARCO DE REFERENCIA

Los compuestos que contienen el grupo COOH unido a un grupo alquilo (R-COOH) o un grupo

arilo (Ar-COOH) se conocen como cidos carboxlicos. Entre los mtodos para obtener los

cidos carboxlicos se encuentran la oxidacin de metil cetonas con hipoclorito de sodio que es

un reactivo de bajo costo.

La reaccin de una metilcetona con un halgeno en medio bsico es conocida como la reaccin

del haloformo. En esta reaccin se forman dos productos: a) un haloformo, dependiendo del

halgeno que se utilice puede ser cloroformo (CHCl3), bromoformo (CHBr3), o bien yodoformo

(CHI3); y b) un cido carboxlico que tiene un tomo de carbono menos que la cetona inicial. De

hecho uno de los usos ms importantes de esta reaccin es la sntesis de cidos carboxlicos.

CH3

O

R

1) NaOX

2) H+ R

O

+ CHX3

OH

MetilcetonaAcido carboxlico conun carbono menos quela cetona de partida

Haloformo

59

H2O + NaOCl +