analisis cualitativo elemental organico

Anlisis cualitativo elemental

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ANLISIS CUALITATIVO ELEMENTAL ORGNICO

OBJETIVOS a) Conocer algunas pruebas de laboratorio en las que se basa el anlisis cualitativo

elemental orgnico. b) Identificar, a travs de reacciones especficas, los elementos ms comunes que

constituyen los compuestos orgnicos. c) Adiestrarse en el manejo de pequeas cantidades de sustancias que requiere

este tipo de anlisis.

ANTECEDENTES

a) Pruebas generales de identificacin en anlisis cualitativo elemental orgnico. b) Pruebas de identificacin de carbono e hidrgeno. c) Mtodo de la fusin alcalina. Identificacin de nitrgeno, azufre, cloro, bromo,

yodo. d) Reacciones que se efectan en cada caso. e) Interferencias ms comunes en estas pruebas de identificacin. f) Otros mtodos de anlisis elemental.

INFORMACIN

a) Los elementos ms comunes que se encuentran en los compuestos orgnicos

son C, H, O, N, S, y X (halgenos). b) La identificacin de carbono e hidrgeno se logra si el compuesto problema se

hace reaccionar con xido de cobre (CuO) a alta temperatura para formar productos de oxidacin caractersticos.

c) La identificacin de nitrgeno, azufre y los halgenos, se basa en la conversin de ellos en sales solubles en agua y as poder reaccionar con reactivos especficos.

d) Uno de los mtodos para esta conversin es la fusin alcalina de los compuestos orgnicos en presencia de sodio metlico.


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DESARROLLO EXPERIMENTAL MATERIAL POR ALUMNO Agitador de vidrio 1 Vidrio de reloj 1 Pipeta de 5 mL * 1 Frascos viales 3 Vaso de pp. de 250 mL * 2 Esptula 1 Vaso de pp. de 100 mL * 1 Pinzas para tubo de ensayo 1 Tubos de ensayo de 16 x 150 mm. 9

Pinzas de tres dedos con nuez 1

Tubo de desprendimiento 1 Mechero Bunsen c/manguera 1 Embudo de vidrio 1 Gradilla 1 * Graduado MATERIAL ADICIONAL Mechero Fisher 1 SUSTANCIAS Y REACTIVOS Sodio metlico cido actico Agua destilada cido sulfrico conc. Etanol cido clorhdrico conc. Oxido cprico (CuO) Acetato de plomo Nitroprusiato de sodio Clorato de potasio Nitrato de plata Tetracloruro de carbono Hidrxido de bario cido ntrico conc. Sulfato ferroso Hidrxido de amonio Dixido de plomo Muestra problema: Mezcla de sustancias que contengan C, H, O, N, S, Cl, Br, I


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PROCEDIMIENTO 1).- IDENTIFICACIN DE CARBONO E HIDRGENO POR OXIDACIN.

En un tubo de ensayo limpio y seco, provisto de un tapn con tubo de desprendimiento, coloque una mezcla de 0.2 g de muestra problema y 0.4 g de xido cprico. En otro tubo de ensayo coloque 3 mL aproximadamente de solucin acuosa de hidrxido de bario (tambin puede usarse hidrxido de calcio). Caliente entonces el primer tubo y reciba, en el segundo tubo, el gas que se desprenda, hacindolo burbujear dentro de la solucin de hidrxido de bario. Si hay presencia de carbono, se desprender dixido de carbono, el cual al burbujear en el hidrxido de bario, formar un precipitado blanco de carbonato de bario. Si hay presencia de hidrgeno, se formarn pequeas gotas de agua que se condensarn en la parte superior de las paredes del tubo de ensayo. REACCIONES:

[O] C + CuO CO2 (gas) CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (pp. blanco insoluble)

Este precipitado se disuelve en medio cido:

solubleBaCl2 + CO2 + H2OBaCO3 + 2 HCl

El hidrgeno, al oxidarse, forma gotitas de agua: [O] 4 H + CuO 2 H2O

2.- IDENTIFICACIN DE NITRGENO, AZUFRE Y HALGENOS. MTODO DE LA FUSIN ALCALINA (PRUEBA DE LASSAIGNE).

En un tubo de ensayo limpio y seco, coloque 200 mg de sodio metlico en trozos pequeos.


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Precaucin!: Extreme los cuidados para trabajar con el sodio. Use las gafas de proteccin, use las pinzas para tubo, evite el contacto del sodio con la piel ya que puede ocasionarle quemaduras. No lo ponga en contacto con el agua, pues reacciona violentamente. Use el cabello recogido. Con las pinzas lleve el tubo a la flama del mechero Fisher y calintelo moderadamente hasta que funda el sodio (se forma un glbulo metlico). En ese momento y fuera de la flama, agregue 100 mg de la muestra problema. Caliente el tubo de manera uniforme para que todo el contenido se carbonice y mantngalo en la flama hasta que alcance el rojo vivo, contine as durante unos 5 minutos. Retrelo entonces de la flama y djelo enfriar. Agregue luego, gota a gota y agitando, 1 mL de etanol, con el fin de disolver el sodio que no reaccion. Precaucin: esta disolucin origina desprendimiento de burbujas de hidrgeno. Remueva el fondo del tubo con el agitador y si es necesario agregue ms etanol, hasta 3 mL. Al terminar el burbujeo agregue 10 mL, aproximadamente, de agua destilada y vuelva a calentar (ahora con el mechero Bunsen) a fin de disolver completamente las sales de sodio formadas. Filtre, por filtracin rpida, el contenido del tubo (primero humedezca el papel filtro con agua destilada); el filtrado deber ser transparente y traslcido y de pH alcalino.

REACCIONES:

C, H, O, N, S, X + Na NaCN + Na2S + NaX + NaOH EtOH + Na EtONa + H2 Con el filtrado se harn las siguientes pruebas:

A) IDENTIFICACIN DE NITRGENO:

En un tubo de ensayo coloque 100 mg de sulfato ferroso y agregue 1 mL del filtrado. Caliente, con cuidado y agitacin continua, hasta ebullicin, durante 1 2 minutos, inmediatamente agregue con precaucin gotas de cido sulfrico diluido (1:1) con el fin de disolver el hidrxido ferroso y el hidrxido frrico que se hubiera formado por la oxidacin con el aire durante la ebullicin. El pH deber ser cido. Deje reposar el tubo de 5 a 10 minutos. La aparicin de un precipitado o coloracin azul de Prusia indica la presencia de nitrgeno.


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REACCION:

6 NaCN + FeSO4 Na4[ Fe(CN)6 ] + Na2SO4

3 Na4[ Fe(CN)6] + 2 Fe2(SO4)3 Fe4[ Fe(CN)6]3 + 6 Na2SO4

Ferrocianuro frrico azul de Prusia

B).- IDENTIFICACIN DE AZUFRE.

Pueden hacerse las dos pruebas siguientes:

1) En un tubo de ensayo coloque 1 mL del filtrado, acidule con gotas de cido

actico diluido (1:1) agregue gotas de solucin de acetato de plomo y caliente. La aparicin de un precipitado oscuro indica la presencia de azufre en forma de sulfuro de plomo.

REACCION:

Na2S + (CH3COO)2Pb PbS + 2 CH3COONa sulfuro de plomo

2) En un tubo de ensayo coloque 1 mL del filtrado y agregue gotas de solucin de

nitroprusiato de sodio. La aparicin de una coloracin prpura indica la presencia de azufre en forma de complejo colorido. REACCION:

Na3 Fe(CN)5NaSNO

Prpura

Na2S + Na2 Fe(CN)5NO

C).- IDENTIFICACIN DE HALGENOS.

En un tubo de ensayo coloque 1 mL del filtrado, acidule con cido ntrico diluido (1:1) y caliente hasta ebullicin para eliminar a los sulfuros en forma de cido sulfhdrico y a los cianuros como cido cianhdrico. Verifique la eliminacin de sulfuros, colocando en la boca del tubo un papel filtro humedecido con gotas de solucin de acetato de plomo. La eliminacin ha sido completa cuando el papel filtro no se oscurece por la formacin de PbS. Aada entonces gotas de solucin de nitrato de plata hasta la aparicin de un precipitado de halogenuro(s) de plata.


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REACCIN:

NaX AgNO3 AgX NaNO3+ +

Halogenuro de plata

1) Si la muestra contiene solamente uno de los halgenos, se podrn observar los siguientes colores en los precipitados:

Cloruro. El cloruro de plata es un precipitado blanco caseoso que por accin de la luz o el calor toma un color violeta oscuro. Este precipitado es soluble en hidrxido de amonio y vuelve a precipitar si se agrega cido ntrico.

REACCION:

AgCl + NaNO3

Cloruro de plata

Ag(NH3)2 Cl

AgCl + 2 NH4NO3

NaCl + AgNO3

AgCl + 2 NH3

Ag(NH3)2Cl + HNO3

Bromuro.- El bromuro de plata es un precipitado amarillo crema. Es parcialmente soluble en hidrxido de amonio.

REACCION:

AgBr + NaNO3

Bromuro de plata

NaBr + AgNO3

Yoduro.- El yoduro de plata es un precipitado amarillo que es insoluble en hidrxido de

amonio.


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REACCION:

NaI + AgNO3 AgI + NaNO3 Yoduro de plata

2) Si la muestra contiene varios halgenos, entonces se realizarn las siguientes pruebas para distinguirlos:

D).- CLORO, BROMO, YODO. DETERMINACIN CONJUNTA.

En un tubo de ensayo coloque 1 mL del filtrado, acidule con gotas de cido sulfrico diluido (1:1), enfre y aada 1 mL de tetracloruro de carbono. Aada lentamente una gota de agua de cloro y agite (nota 1).

Si el yoduro est presente, ste se oxida rpidamente por el agua de cloro y

pasa a yodo elemental que se deposita en el tetracloruro de carbono (fase inferior), impartindole una coloracin violeta rojizo o prpura.

A medida que se sigue agregando agua de cloro y agitando, el color prpura

desaparece, pues el yodo se oxida a yodato y si el bromuro est presente, ste a su vez se oxida a bromo e imparte ahora una coloracin caf rojizo o mbar al tetracloruro de carbono.

REACCIONES:

_ [ O ] _ [ O ] I I2 Br Br2 agua de cloro agua de cloro

Finalmente, para identificar el cloro, tome en un tubo de ensayo 1 mL del filtrado alcalino y acidlelo con gotas de cido actico, aada 300 mg aproximadamente de dixido de plomo y caliente a ebullicin para eliminar el bromo y el yodo. Agregue 4 mL de agua destilada y filtre el residuo de dixido de plomo.

En el filtrado se hace la prueba para cloruro con nitrato de plata, en medio ntrico diluido (gotas).


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Notas: (1) Para preparar el agua de cloro se puede seguir cualquiera de los dos

procedimientos siguientes:

a) Mezcle (en la campana) 5 mL de solucin de hipoclorito de sodio comercial y 2 mL de cido clorhdrico concentrado Parte del gas cloro se desprende en forma de pequeas burbujas.

b) Pese 0.3 g de clorato de potasio (KClO3), disuelva con 5 mL de agua

destilada y agregue, poco a poco y con agitacin (en la campana), 5 mL de HCl concentrado.

MANEJO DE RESIDUOS

RESIDUO CANTIDAD

D1. Residuos de identificacin de C&H (Ba2CO3) D2. Residuos de identificacin de C&H (BaCl2) D3. Identificacin de azfre (PbS) D4. Residuos de Ferrocianuro frrico Fe4 [Fe (CN)6]3 D5. Sulfato de sodio D6. Identificacin de halgenos (AgCl) D7. Identificacin de halgenos (AgBr) D8. Identificacin de halgenos (AgI) D9. Identificacin de N (azul de Prusia) D10. Identificacin de N (Complejo color prpura) Na3 [Fe (CN)5NaSNO]

D11. Determinacin conjunta de halgenos

D1 y D2:Filtrar si hay slidos y desechar las soluciones neutras por separado. D3: Agregar pequeas cantidades de metasilicato de sodio al residuo y agitar durante media hora. Filtrar y desechar neutro. D4: Solicitar el tratamiento. D5: Como es un desecante inocuo, se puede desechar sin problemas a la tarja o a la basura. D6, D7, D8, D11: Hacer prueba de compatibilidad con el tambor de halogenados, o bien llevar a pH=1 con HNO3 y agregar pequeas cantidades de NaCl y dejar reposar 24 horas, se formarn las sales de Cl, Br y I. Se filtran y se mandan a incineracin. La solucin se desecha neutra al drenaje.


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D9: Hacer prueba de cianuros. Prueba de cianuros: Tome 1 ml de solucin residual y aada 0.5 ml de solucin saturada de sulfato ferroso, agite y acidule con solucin de cido sulfrico al 30% la formacin de un color azul le indica presencia de cianuros. Tratamiento para soluciones positivas a cianuros: Si el residuo presenta material insoluble, filtre. Aadir una solucin de hipoclorito de sodio al 10% de modo que tenga un exceso del 50% respecto a la cantidad de cianuro que va hacer oxidada, se deja reposar 30 minutos, repita la prueba anterior; si es positiva aada nuevamente hipoclorito de sodio, si es negativa se deja reposar una hora ms y se desecha al drenaje con abundante agua. S i es negativa desechar neutra la solucin sin color y sin slidos. D10: Si la solucin presenta 2 fases, separarla. La fase de bajo es el halogenado al cual hay que hacerle prueba con el tambor de halogenados, la fase orgnica se desecha neutra.

CUESTIONARIO

a) Cul es el principio en el que se basa el anlisis cualitativo elemental orgnico por el mtodo de fusin alcalina?.

b) Cul es el principio en el que basa la determinacin cualitativa de carbono e hidrgeno en estas pruebas de laboratorio?.

c) Cul es el principio en el que se basa el anlisis conjunto de yodo y bromo en presencia de agua de cloro y tetracloruro de carbono?.

d) Mencione 5 propiedades y/o caractersticas de las sustancias, que contribuyan a su identificacin cualitativa elemental.

e) Qu otro tipo de anlisis podra realizarse para confirmar la informacin obtenida en estas pruebas de laboratorio?.

f) Cul es la forma correcta de eliminar desechos de cido sulfrico, cido nitrico y cido actico?.

g) Cmo se eliminan desechos de sales inorgnicas? Como por ejemplo carbonato de bario, cloruro de bario, ferrocianuro frrico, sulfuro de plomo o haluros de plata.


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BIBLIOGRAFA

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Techniques, a Contemporary Approach, 3rd. ed., Saunders College, Fort Worth, 1988.

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