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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGA

LABORATORIO DE QUMICA ORGNICA APLICADA

MANUAL DE PRCTICAS

Elaborado por:

Mara del Socorro Camargo Snchez Luis Francisco Esquivel Ruiz

Efrn V. Garca-Bez Benito Rizo Ziga

Revisado por:

La Academia de Qumica General y Orgnica Mxico D.F., 2008.

Laboratorio de Qumica Orgnica. Manual de Prcticas.

AUTORES: Mara del Socorro Camargo Snchez, Luis Francisco Esquivel Ruiz, Efrn V. Garca Bez, Benito Rizo Ziga Pgina2

PRLOGO

Los autores hemos tratado de incluir en este manual un conjunto de prcticas que permita a los alumnos adentrarse en el maravilloso mundo de la qumica orgnica, ya que esta comprende un sin nmero de reacciones qumicas las cuales dan sustento a la vida misma.

La seleccin y el diseo de los experimentos se realizaron basndose en los contenidos del programa de estudios con el objetivo de que al finalizar el curso el alumno genere su conocimiento en la materia, con lo aprendido en la parte terica y la parte experimental del curso. La qumica orgnica se puede ensear y aprender en el laboratorio. El alumno al momento de la realizacin de los procedimientos ms comunes para sintetizar, identificar y purificar un compuesto dentro del laboratorio, aprender los fundamentos y las tcnicas y a la vez adquirir habilidades manuales y concientizar la importancia de trabajar con seguridad en el laboratorio para el bien propio y del medio que lo rodea.

Las prcticas estn divididas en tres bloques, el primero (prcticas 13) |hace nfasis a la seguridad en el laboratorio, a la caracterizacin fsica y a los mtodos de purificacin de los compuestos orgnicos.

En el segundo bloque de prcticas se estudian las reacciones caractersticas de los hidrocarburos (saturados, insaturados y aromticos), los halogenuros de alquilo y alcoholes. En esta parte, la intencin es mostrar las propiedades qumicas y fsicas que son consecuencia de la composicin y estructura de cada grupo funcional. Tambin se incluyen algunas sntesis sencillas de compuestos con los grupos funcionales estudiados, por mencionar algunas la sntesis de ciclohexeno y cloruro de ter-butilo.

El ltimo bloque de prcticas (prcticas 10-14) incluye las reacciones caractersticas de los grupos funcionales caractersticos de las biomolculas: carbonilos, aminas y los cidos carboxlicos junto con sus derivados.

Las prcticas se presentan con instrucciones explcitas, de tal forma que el alumno ser capaz de proceder por s slo, aunque el profesor proporcionar mayor informacin y lo asesorar, para la exitosa realizacin de los experimentos.

Este manual de laboratorio, apoya y complementa el programa terico que se imparte en la asignatura de Qumica Orgnica Aplicada en la UPIBI-IPN a los alumnos de las carreras de Ingeniera Ambiental, Ingeniera Biomdica e Ingeniera en Alimentos.



NDICE DE PRCTICAS NOMBRE PAGINA

Prctica No. 1 Introduccin al trabajo experimental del laboratorio de qumica orgnica

4

Prctica No. 2 Separacin y purificacin de compuestos orgnicos 8

Prctica No. 3 Punto de fusin, cristalizacin 14

Prctica No. 4 Extraccin 20

Prctica No. 4 Cromatografa 24

Prctica No. 5 Destilacin 29

Prctica No. 6 Hidrocarburos 33

Prctica No. 7 Halogenuros de alquilo 38

Prctica No. 8 Alcoholes 42

Prctica No. 9 Aldehdos y cetonas 46

Prctica No. 10 cidos carboxlicos y sus derivados 53

Prctica No. 11 Aminas 58

Prctica No. 12 Sntesis de azocompuestos 61

Prctica No. 13 Biomolculas



PRCTICA No. 1

INTRODUCCIN AL TRABAJO EXPERIMENTAL DEL LABORATORIO DE QUMICA ORGNICA

1. OBJETIVOS 1.1 El alumno conocer el reglamento de Laboratorio de Qumica Orgnica y comprender

la importancia de respetarlo para optimizar el trabajo experimental as como minimizar las posibilidades de sufrir u ocasionar accidentes.

1.2 El alumno revisar las medidas de seguridad ms importantes que se utilizan en un

laboratorio de qumica orgnica para minimizar la posibilidad de accidentes. 1.3 El alumno realizar algunos clculos qumicos de los ms utilizados en el laboratorio de

qumica orgnica, para preparar soluciones porcentuales, molares, normales, y clculos de rendimientos.

2. INTRODUCCIN Prcticamente todos los laboratorios de qumica orgnica, donde el trabajo de laboratorio es frecuente han sido escenarios de accidentes, la mayora de poca importancia, pero algunos de graves consecuencias. Estos, as llamados accidentes no suceden, sino que son causados por descuidos o faltas de atencin en el trabajo. Una observancia rigurosa de las precauciones que se indican a continuacin prevendr directamente la mayora de dichos accidentes y ayudar indirectamente a los alumnos a adquirir aquellos hbitos de seguridad que les sern de inestimable valor no slo en el laboratorio, sino en cualquier sitio donde se desarrolle como profesionista o en la vida cotidiana. 2.1 Reglamento del laboratorio.

1. Usar siempre bata de algodn, manga larga, abotonada, de preferencia blanca.

2. Usar siempre dentro del laboratorio lentes de seguridad.

3. Usar guantes de ltex cuando se usen reactivos txicos, corrosivos y cuando se lave el

material.

4. No fumar, no consumir alimentos ni bebidas en el laboratorio.

5. No jugar, no correr en el laboratorio.

6. No utilizar equipos de sonido ni celulares.

7. La salida del laboratorio debe ser autorizada por el profesor.



8. No se admitirn visitas durante la sesin de laboratorio.

9. Nunca pipetear con la boca ningn lquido (sin exceptuar el agua), usar propipeta. 10. Realizar exclusivamente los experimentos que indique el profesor.

11. Cuando se trabaje con lquidos flamables evitar tener mecheros encendidos cerca.

12. No verter a la tarja residuos slidos o reactivos corrosivos.

13. Identifique recipientes de desechos cidos, bsicos, orgnicos o inorgnicos.

14. Al final de la prctica dejar limpio el material y la mesa de trabajo. 2.2 Medidas de seguridad.

1. Manipular las sustancias voltiles, inflamables y explosivas en la campana de extraccin o en su defecto en un lugar ventilado.

2. Evitar encender mecheros o generar calor cerca de lugares donde se manipulen disolventes orgnicos.

3. Etiquetar los recipientes de reactivos y disolventes que se tengan en uso; aquellos que se encuentran sin identificacin y se ignore el contenido, desecharlo en un lugar adecuado.

4. Rotular siempre el material con el que se esta trabajando. 5. Investigar la peligrosidad de cada uno de los reactivos a utilizar en cada prctica para

minimizar los riesgos. 6. En caso de tener algn accidente en el laboratorio avisar rpidamente a su profesor. 7. Si trabaja con dispositivos de reflujo o destilacin verifique que las piezas estn

correctamente colocadas, pinzas perfectamente cerradas, para as evitar perdida de material por rompimiento.

8. Cuando este trabajando con la parrilla de calentamiento nunca trabaje con temperaturas muy altas.

9. En caso de romper algn material no recoger los restos con las manos. 2.3 Breve recordatorio de algunos conceptos utilizados en el curso de qumica orgnica. 2.3.1 Soluciones porcentuales. Aunque se maneja las diferentes modalidades de expresar la concentracin en forma porcentual (%v/v, % p/p y % p/v), en el laboratorio de qumica orgnica las soluciones ms utilizadas son las % p/v, por lo que solo nos referiremos a estas, la concentracin en estas unidades se refiere al numero de gramos de soluto contenidos en 100 mL de solucin. Por ejemplo una solucin al 7 % p/v de hidrxido de sodio contendr 7 g de NaOH en 100 mL de solucin, 3.5 g en 50 mL y as respectivamente. Generalmente las soluciones porcentuales se usan para fines cualitativos, y por lo tanto normalmente para prepararlas no se requiere



tener mucho cuidado, se preparan normalmente utilizando vasos de precipitados y balanza granataria. 2.3.2 Soluciones Molares. Las soluciones molares son aquellas que tienen una relacin de moles de soluto sobre volumen de solucin. Una solucin 1 M es aquella que tiene un mol de soluto por litro de solucin. Estas soluciones se usan principalmente para fines cuantitativos, por lo tanto para su preparacin se deben usar matraces volumtricos y balanza analtica. 2.3.3 Rendimiento de Reaccin. Para determinar el rendimiento de una reaccin especifica, se utiliza el trmino porcentaje de rendimiento, que describe la proporcin del rendimiento real con respecto al rendimiento terico. Se calcula como sigue: % de rendimiento = rendimiento real X 100 rendimiento terico El intervalo del porcentaje de rendimiento puede variar desde 1% hasta 100 %. Los qumicos siempre buscan aumentar el porcentaje de rendimiento, entre los factores que se pueden modificar para aumentar el rendimiento estn principalmente la temperatura y la presin. 3. ACTIVIDADES PREVIAS. 3.1 Busque en la literatura apropiada y de ser posible complemente las medidas de seguridad que se dan en la introduccin. 3.2 Buscar y copiar en su bitcora las frmulas que se utilizan para realizar clculos para preparar soluciones. 4. SECCIN EXPERIMENTAL. 4.1 Por equipos analizar y discutir El reglamento de laboratorio y las medidas de seguridad,

criticarlas, considerar su pertinencia e importancia. 4.2 Despus de un tiempo razonable determinado en comn acuerdo entre profesores y

alumnos discutir en forma grupal EL reglamento y Las medidas de seguridad. 4.3 Realizar los siguientes clculos por equipo, y despus los profesores seleccionarn a

diferentes equipos para que pasen al pizarrn a resolver los ejercicios y a explicarlos.



4.3.1 Cmo preparara 500 mL de una solucin de hidrxido de sodio al 7 % p/v a partir de reactivo de hidrxido de sodio que tiene una pureza del 95 % en masa?

4.3.2 Cmo preparara 250 mL de solucin de HCl 3 M, a partir de cido clorhdrico

concentrado que tiene una pureza del 37 % en masa y una densidad de 1.2 g/mL? 4.3.3 Cmo prepararan 100 mL de solucin de cido sulfrico 0.5 N, a partir de cido

sulfrico concentrado que tiene una pureza del 98 % en masa y una d= 1.84 g/mL? 4.3.4 Cul es el rendimiento de una reaccin en la que se hicieron reaccionar 10 mL de

solucin al 7 % p/v de hidrxido de sodio con 10 mL de cido sulfrico 1 N, si se obtuvieron 0.5 g de sulfato de sodio?

5. RESULTADOS. 5.1 Indicar los resultados de los anlisis y discusiones de las Reglas de laboratorio y de Las

medidas de seguridad realizadas en su equipo y en el grupo. 5.1 Indicar los clculos realizados para hacer las soluciones indicadas. 6. ANLISIS DE RESULTADOS 6.1 Discutir e indicar la importancia de respetar el Reglamento de Laboratorio. 6.2 Discutir e indicar la importancia de respetar las medidas de seguridad. 6.3 Por qu es importante saber realizar clculos para preparar soluciones? 7. CONCLUSIONES 7.1 Realice sus conclusiones indicando la importancia que tiene el hecho de conocer y

respetar el reglamento de laboratorio, as como tambin tener conocimiento de las medidas de seguridad ms importantes que se tienen que observar en un laboratorio de qumica orgnica.

8. BIBLIOGRAFA 8.1 Brewster, R.Q., Curso Prctico de Qumica Orgnica, 2 edicin, editorial Alhambra,

Espaa, 1979. 8.2 Domnguez X, Experimentos de Qumica orgnica, editorial Limusa, Mxico 1987.



PRCTICA No. 2

SEPARACIN Y PURIFICACIN DE COMPUESTOS ORGNICOS

1. OBJETIVOS 1.1 El alumno conocer y aplicar las tcnicas de separacin y purificacin ms

importantes que se utilizan en un laboratorio de qumica orgnica. 1.2 Durante el transcurso de la experimentacin el alumno identificar cada una de las

tcnicas de separacin y purificacin de compuestos orgnicos. 2. INTRODUCCIN. El trabajo en el laboratorio de Qumica orgnica no solo se limita a la sntesis de compuestos orgnicos, tambin se busca optimizar las condiciones de reaccin en busca de un rendimiento alto, para lo cual se han diseado y controlado los procesos de separacin para lograr una recuperacin mxima del producto puro; dentro de estos mtodos se encuentran: la extraccin, la sublimacin, la filtracin, la destilacin, la cromatografa y la cristalizacin. Extraccin La extraccin es una tcnica de separacin de compuestos ya sean slidos, lquidos o gaseosos en la que se aprovecha las diferencias de solubilidad de los componentes de una mezcla en un disolvente adecuado. La forma mas 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. 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. Tambin existe lo que se llama extraccin selectiva la cual se emplea para separar mezclas de compuestos orgnicos, en funcin de la acidez, de la basicidad o de la neutralidad de stos. Sublimacin La sublimacin es el paso de una sustancia del estado slido al gaseoso, sin pasar por el estado lquido. El punto de sublimacin o temperatura de sublimacin, es aquella en la cual la presin de vapor sobre el slido es igual a la presin externa. La capacidad de una sustancia depender por tanto de la presin de vapor a una temperatura determinada y ser



inversamente proporcional a la presin externa. Cuanto menor sea la diferencia entre la presin externa y la presin de vapor de una sustancia ms fcilmente sublimar. Generalmente, para que una sustancia sublime, debe tener una elevada presin de vapor es decir, las atracciones intermoleculares en estado slido deben ser dbiles. As, los compuestos que subliman fcilmente tienen una forma esfrica o cilndrica que no favorece unas fuerzas intermoleculares fuertes. Cristalizacin El proceso de cristalizacin es el ms utilizado como tcnica de purificacin de sustancias slidas. Se basa en el hecho de que la mayora de los slidos son ms solubles en un determinado disolvente en caliente que en fro. 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. 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.

Es muy importante la eleccin del disolvente adecuado ya que los compuestos no inicos no se disuelven apreciablemente en agua salvo si sus molculas se ionizan en disolucin acuosa o si se asocian con las molculas del agua a travs de puentes de hidrgeno.

Un disolvente ideal es aquel que: -No sea muy voltil. -No sea inflamable. -Sea barato. -No reaccione con el soluto.

-Disuelva gran cantidad de sustancia a purificar a alta temperatura y poca a temperatura ambiente. No disuelva ni en fro ni en caliente las impurezas o bien lo haga slo en fro.

Destilacin La destilacin constituye una de las principales tcnicas para separar y purificar lquidos voltiles. Este mtodo se emplea para separar dos o ms lquidos miscibles de una mezcla, o para eliminar el disolvente de sustancias disueltas. La destilacin se lleva a cabo en dos etapas, la transformacin del lquido en vapor y la condensacin de este vapor. Existen varios tipos de destilacin tales como la simple, la fraccionada, al vaco y por arrastre de vapor. Destilacin simple: Se usa cuando la diferencia entre los puntos de ebullicin de los componentes es grande, mayor de 80C, o cuando las impurezas son slidos disueltos en el lquido a purificar. En este tipo de destilacin el lquido se calienta, a presin atmosfrica, en



un recipiente cerrado que contiene una salida hacia un tubo refrigerado donde se condensan los vapores. Con esta sencilla operacin podemos purificar un disolvente, pero no podemos separar completamente dos o ms lquidos voltiles. Destilacin fraccionada: Si la diferencia que hay entre los puntos de ebullicin es demasiado pequea para que una destilacin simple resulte eficiente, es necesario recurrir a destilaciones repetidas. En la prctica se emplea una columna fraccionada, a travs de la cual la fase de vapor y la fase condensada fluyen en direcciones opuestas. De tal manera que el vapor a medida que asciende por la columna es cada vez ms rico en el componente ms voltil. Cromatografa La tcnica cromatogrfica consiste en separar mezclas de compuestos mediante la exposicin de dicha mezcla a un sistema bifsico equilibrado. Estas tcnicas dependen de la distribucin de los componentes de la mezcla entre dos fases inmiscibles: una fase mvil que transporta las sustancias que se separan y que progresa en relacin con a otra denominada fase estacionaria. La fase mvil puede ser un lquido o un gas y a estacionaria puede ser un slido o un lquido. Las combinaciones de estos componentes dan lugar a los distintos tipos de tcnicas cromatogrficas como cromatografa de gases, de adsorcin, de lquido-lquido. Filtracin Consiste en hacer pasar la mezcla heterognea slido-lquido a travs de un embudo provisto de un material filtrante (papel de filtro), con lo que el slido queda retenido por el papel, por ser los poros de este de un dimetro menor al de las partculas de slido. La filtracin se puede llevar a cabo de manera normal (por gravedad) la cual se realiza utilizando un embudo cnico de vidrio o de plstico y papel filtro liso o con pliegues; o bien filtracin al vaco: para ello se necesita un embudo Bchner, un matraz kitasato y una bomba de vaco que va a reducir la presin en el kitasato lo que va a inducir una rpida filtracin. Desecacin Una tcnica muy til para la purificacin de compuestos orgnicos es la desecacin. Los lquidos orgnicos, que han estado en contacto con disoluciones acuosas, retienen humedad. Esa humedad interfiere en los procesos que se van a seguir posteriormente, por lo que su eliminacin es necesaria. Para su eliminacin total se aade, sobre el lquido orgnico, un agente desecante slido adecuado. La mayora de los agentes desecantes qumicos actan combinndose con el agua para formar hidratos. Son, generalmente, sales anhidras neutras, como sulfato de sodio o sulfato de magnesio, inerte e insoluble en los lquidos orgnicos por lo que se pueden



usar para "secar" cualquier disolucin orgnica. Posteriormente se separan por filtracin o por decantacin. 3. ACTIVIDADES PREVIAS 3.1 Define: separacin, purificacin, decantacin, punto de ebullicin, presin de vapor. 3.2 En que consiste la destilacin por arrastre de vapor y la destilacin al vaco. 3.3 Menciona en que consiste la cromatografa de capa fina 3.4 Da ejemplos de fases mviles y fases estacionarias que pueden ser utilizadas en la

cromatografa. 3.5 Reporta el punto de ebullicin de la anilina, del nitrobenceno y del diclorometano (cloruro

de metileno). 3.6 Reporta las caractersticas fsicas, qumicas y toxicolgicas del cloruro de metileno,

nitrobenceno, anilina, cido clorhdrico del hidrxido de sodio. 3.6 Elabora un diagrama de bloques de la tcnica experimental. 4. SECCIN EXPERIMENTAL. 4.1 Material y equipo: 4 vasos de precipitado de 100 mL 2 Soportes universales Probeta 50 mL Pipeta graduada de 2 mL Embudo de separacin 1 Refrigerante (19/22) Agitador de vidrio Perlas de ebullicin Embudo de tallo largo Bomba para agua con 2 mangueras Papel filtro 2 matraces redondos de 100 mL (19/22) 2 matraces erlenmeyer Uniones de vidrio Matraz Kitasato Embudo Bchner Bomba de vaco Esptula metlica Mangueras de ltex. 4.2 Reactivos: cido benzoico Solucin de cido clorhdrico 2 M Anilina cido clorhdrico concentrado. Nitrobenceno Diclorobenceno Solucin acuosa de hidrxido de sodio 2 M 4.3 Procedimiento experimental. 4.3.1 Mezcla y separacin



-En un vaso de precipitados adicionar 15 mL de diclorometano agregar 2 g de cido benzoico, 2 mL de anilina (d= 1.02 g/mL) y 2 mL de nitrobenceno. Mezclar suavemente y adicionar 15 mL ms de diclorometano. -Colocar la solucin en un embudo de separacin (verificar que este cerrada la llave) y adicionar con cuidado 30 mL de una solucin de cido clorhdrico 2M, agitar el embudo durante 3 minutos, asegurndose de liberar presin constantemente. -Dejar reposar el embudo hasta la aparicin de dos fases, separar la fase acuosa depositndola en un vaso de precipitados (recipiente A).NO desechar -A la fase orgnica contenida en el embudo agregar 30 mL de una solucin de hidrxido de sodio 2 M, agitar durante 3 minutos liberando presin constantemente. -Dejar reposar el embudo hasta la aparicin de dos fases, separar la fase acuosa depositndola en un vaso de precipitados (recipiente B). NO desechar -Colocar la fase orgnica en un matraz redondo (recipiente C) y arme un dispositivo de destilacin. 4.3.2 Aislamiento y purificacin de los tres componentes -Al recipiente C colocarlo en el sistema de destilacin y destilar hasta que se mantenga la temperatura constante (aproximadamente en 40 C), el residuo es nitrobenceno recuperado, medir volumen. Depositarlo en un frasco etiquetado como nitrobenceno recuperado y la fraccin destilada en otro frasco etiquetado como diclorometano recuperado. -Al recipiente A adicionar solucin de hidrxido de sodio 2 M gota a gota y agitando lentamente hasta neutralizar o hasta la aparicin de un lquido amarillo inmiscible con el agua. -Depositar la mezcla anterior al embudo de separacin, adicionar 15 mL de diclorometano, agitar el embudo durante 3 minutos, asegurndose de liberar presin constantemente. -Dejar reposar el embudo hasta la aparicin de dos fases, separar la fase acuosa depositndola en un vaso de precipitados. -Recuperar la fase orgnica en un matraz erlenmeyer seco y adicionar una pequea cantidad de sulfato de sodio anhidro, agitar ligeramente y decantar. -El residuo orgnico depositarlo en el matraz redondo y destilar. El residuo lquido corresponde a la anilina recuperada. La fraccin destilada es diclorometano, medir volumen y posteriormente incluirla en el frasco correspondiente. -Al (recipiente B) adicionar con precaucin gota a gota y con agitacin constante cido clorhdrico concentrado hasta la aparicin de un precipitado blanco. -Dejar enfriar a temperatura ambiente y filtrar al vaco. Pesar previamente el papel - Dejar secar y pesar. 5. RESULTADOS 5.1 Reportar sus resultados: caractersticas fsicas de los compuestos recuperados. 5.2 Reportar el peso del cido benzoico despus de la separacin.



6. ANLISIS DE RESULTADOS Cabe aclarar que las siguientes preguntas son una gua para que elabores tus anlisis de resultados, pero no te limites a ellas. Tus propias aportaciones sern valiosas para tu aprendizaje. 6.1 Las caractersticas fsicas de los compuestos son iguales antes y despus del

proceso de separacin y purificacin? 6.2 Para qu se adiciona al recipiente A la solucin de hidrxido de sodio que

compuesto se forma? 6.3 Para qu se adiciona al recipiente B cido clorhdrico que compuesto se forma? 6.4 El peso de cido benzoico es igual antes y despus del experimento?

7 CONCLUSIONES Cabe aclarar que las siguientes preguntas son una gua para que elabores tus conclusiones, pero no te limites a ellas. Tus propias aportaciones sern valiosas para tu aprendizaje. 7.1 Cul es la importancia de las tcnicas de separacin y purificacin para compuestos

orgnicos? 7.2 Qu tipo de destilacin y extraccin se utilizaron en esta prctica? 7.3 Cuntas y cules tcnicas de separacin y purificacin se utilizaron en el

experimento? 8. BIBLIOGRAFA 8.1 Brewster, R.Q., Curso Prctico de Qumica Orgnica, 2 edicin, editorial Alhambra,

Espaa, 1979. 8.2 Hess G, Qumica general experimental, 4a edicin, editorial C.E.C.S.A, Mxico 1982 8.3 Domnguez X, Experimentos de Qumica orgnica, editorial Limusa, Mxico 1987.



PRCTICA No. 3

PUNTO DE FUSIN Y CRISTALIZACIN.

1. OBJETIVOS. El alumno: 1.1. Conocer las ventajas y limitantes de utilizar el punto de fusin como criterio de

identidad y pureza. 1.2 Determinar las temperaturas de fusin de algunos compuestos orgnicos y mezclas de

estos. 1.3. Utilizando la tcnica de cristalizacin realizar la purificacin de una sustancia.

2. INTRODUCCIN.

Punto de fusin El punto de fusin de un slido cristalino se puede definir como la temperatura a la cual

la sustancia pasa del estado slido al estado lquido, en una sustancia pura, el cambio de estado es generalmente muy rpido y la temperatura es caracterstica. Por esto el punto de fusin es una constante muy utilizada en la identificacin de slidos.

Una sustancia cristalina pura presenta generalmente un punto de fusin caracterstico y un rango de las temperaturas de fusin muy pequeo, aproximadamente de 0.5 a 1.0 C.

La presencia de impurezas producen generalmente una disminucin de la temperatura de fusin, es decir, el compuesto empieza a fundir a temperaturas inferiores a la esperada, esto trae como consecuencia que el rango de fusin se incremente, mientras mayor es la cantidad de impurezas mayor es la depresin del punto de fusin y por tanto mayor tambin el intervalo de fusin.

La depresin en el punto de fusin producida por las impurezas es una consecuencia de los efectos que estos compuestos producen en la presin de vapor de la mezcla slida, la presencia de contaminantes solubles produce una disminucin en la presin de vapor de la mezcla y simultneamente un descenso en la temperatura de fusin.

Tomando como base este fenmeno, la determinacin de esta constante fsica se usa frecuentemente como criterio de identidad y de pureza.

Cristalizacin

La cristalizacin es un proceso tpico de laboratorio en el que un slido cristalino en solucin se separa de una mezcla a travs de cambios en su solubilidad la disminucin en este parmetro conlleva a la produccin de soluciones saturadas y sobresaturadas que resultan en la formacin de cristales a partir de la solucin. El proceso de cristalizacin depende del grado de sobresaturacin que se logre en la solucin, formacin de ncleos y el crecimiento de cristales o partculas amorfas.



La sobresaturacin se puede alcanzar por: evaporacin del disolvente de la solucin, por el enfriamiento de la solucin por la adicin de otros solutos, o por el cambio de los disolventes.

Dependiendo de las condiciones de la cristalizacin, es posible controlar o modificar la naturaleza de los cristales obtenidos. Una variante a la cristalizacin simple es el proceso fraccionado que tambin es muy til. La disolucin de slidos similares puede evaporarse hasta que empieza la cristalizacin. Los cristales sern ms ricos en un slido que en otro. Cristalizaciones repetidas (recristalizacin) conducen a la preparacin de cristales ms puros del componente menos soluble y a una disolucin que contiene solamente disolvente con el componente ms soluble.

Frecuentemente el uso de una mezcla de dos disolventes en el proceso de cristalizacin es ms satisfactorio que un solo disolvente, esta mezcla debe ser homognea totalmente, es decir, los componentes deben ser miscibles y uno de los disolventes debe disolver fcilmente al compuesto a separar, mientras que el otro slo debe disolverlo ligeramente.

Es conveniente que el proceso de enfriamiento se produzca lentamente de forma que los cristales se formen poco a poco y el lento crecimiento excluya las impurezas que pudieran estar presentes.

El proceso de cristalizacin consta de los siguientes pasos: * Disolver la sustancia en el disolvente a una temperatura elevada. * Filtrar la solucin caliente para remover las impurezas insolubles. * Dejar enfriar la solucin para que se depositen los cristales de la sustancia. * Filtrar la solucin fra para separar los cristales de la solucin sobrenadante

(conocido como licor o lquido madre). * Lavar los cristales para remover el licor madre adherido. * Secar los cristales para remover las trazas del disolvente.

Las impurezas pueden colocarse en las siguientes categoras: impurezas mecnicas (partculas insolubles en la mayora de los disolventes comunes, se pueden eliminar filtrando la solucin caliente), impurezas coloridas (el color puede eliminarse por la adicin de algn adsorbente como el carbn activado y filtrando la solucin en caliente) y las impurezas solubles (compuestos que se remueven por cristalizacin, dado que al ser altamente solubles en el disolvente se retienen en el licor o lquido madre).

3. ACTIVIDADES PREVIAS 3.1 Dar las definiciones de: punto de fusin, presin de vapor, temperatura de fusin. 3.2 Reporta los puntos de fusin de los siguientes compuestos: cido benzoico,

acetanilida, urea, naftol. 3.3 Reporta las caractersticas fsicas, qumicas y toxicolgicas del cido benzoico,

acetanilida, urea, naftol.



3.4 Seala cual es la diferencia entre cristalizacin y recristalizacin. 3.5 Enlista las caractersticas que debe de tener un disolvente para llevar a cabo la

cristalizacin. 3.6 Cules son los mtodos que se emplean para inducir la cristalizacin? 3.7 Elabora un diagrama de bloques del desarrollo experimental

4. SECCIN EXPERIMENTAL. 4.1. Material y equipo

4 vasos de precipitados de 250 mL 1 agitador 1 embudos de filtracin de vidrio cubreobjetos 1 soporte universal 1 probeta de 25 mL 1 pinza de tres dedos 1 determinador de punto de fusin 1 anillo 1 parrilla de calentamiento 6 tubos capilares 1 termmetro Tubo Thiele

4.2. Reactivos cido benzoico Carbn activado Acetanilida -naftol Urea Agua destilada Aceite comestible

4.3 Procedimiento experimental

4.3.1 Determinacin del punto de fusin INDICACIONES PARTCULARES:

-El punto de fusin se puede determinar con dos sistemas diferentes, uno es la platina (aparato de Fisher- Johns) y el otro el bao de aceite. Por disponibilidad de materiales algunos equipos harn sus determinaciones en platina y los dems con el bao de aceite. Este ltimo se puede hacer en un vaso de precipitados o en un tubo Thiele.

-Cada equipo har la determinacin de cuatro sustancias etiquetadas como A, B, C y D, las cuales pueden ser: -naftol, acetanilida, cido benzoico y urea, se deben buscar los puntos de fusin reportados en la bibliografa para estos compuestos (estos datos sern tiles para identificacin de dichas sustancias).

-Dos de estos compuestos tienen el mismo punto de fusin, seleccionar uno de estos dos y preparar las siguientes mezclas:

Mezcla 1. Tomar una pequea cantidad de la muestra seleccionada y mezclarla con una pequea cantidad de -naftol (tratar de igualar cantidades)



Mezcla 2. Tomar una pequea cantidad de la muestra seleccionada y mezclarla con una pequea cantidad cido benzoico (tratar de igualar cantidades).

-Determinar el punto de fusin a cada una de estas mezclas, para as poder determinar la identidad de la sustancia seleccionada. 4.3.1.1. Determinacin del punto de fusin con la platina (Fisher-Johns) -Limpiar perfectamente la platina metlica del aparato para determinar puntos de fusin. -Colocar unos cristales de la sustancia a probar en un cubreobjetos limpio y seco, colocarlo

en el espacio destinado para la muestra en la platina. -Verificar que el bulbo del termmetro este bien pegado a la platina. -Ajustar la lupa a la altura de los ojos para observar los cristales -Iniciar el calentamiento, ajustar la velocidad de calentamiento entre 3 y 5 oC por minuto con

la perilla de ajuste de voltaje. -Tomar la lectura de las temperaturas en el termmetro del aparato (una cuando inicia la

fusin y la otra cuando finalice la fusin del compuesto) -Para poder hacer una nueva determinacin es necesario esperar a que la temperatura de la

platina baje. -Determinar la temperatura y rango de fusin de las muestras problemas A, B, C y D y de las

mezclas preparadas por el equipo.

4.3.1.2. Determinacin del punto de fusin con el bao de aceite.

-Introducir una pequea cantidad de muestra en diferentes tubos capilares, que previamente se han cerrado por uno de sus extremos.

-Unir con una liga o con un pedazo de manguera el capilar con muestra a un termmetro de tal forma que la muestra quede a la altura del bulbo del termmetro.

-Introducir el termmetro con la muestra en el bao de aceite (en el vaso de precipitados o en el tubo de Thiele) PRECAUCIN: Verificar que el tubo Thiele o el vaso donde se va a depositar el aceite estn completamente secos para evitar quemaduras por proyecciones del aceite.

-Calentar en una parrilla de calentamiento o directamente con un mechero de tal forma que la temperatura vaya subiendo alrededor de 3 a 5 C por minuto.

-Determinar la temperatura cuando se inicie y termine la fusin.

-Para hacer una nueva determinacin dejar que se enfri el bao de aceite alrededor de 20C por debajo de la temperatura que se espera funda la siguiente muestra.



4.3.2. Cristalizacin de acetanilida Tomar una pequea cantidad de acetanilida contaminada con algn tipo de impurezas,

observar su color y aspecto, y determinar su punto de fusin.

-Pesar en balanza analtica 0.5 g de muestra de acetanilida contaminada en un vaso de precipitados de 100 mL.

Adicionar aproximadamente 10 mL de agua y calentar en la parilla la mezcla hasta ebullicin con agitacin constante.

Retirar de la parilla y adicionar con mucho cuidado una pequea cantidad de carbn activado, la necesaria para eliminar el color.

Sin dejar de agitar poner a calentar durante 5 minutos para facilitar la eliminacin de impurezas coloridas.

Filtrar la solucin en caliente y recibir el filtrado en otro vaso de precipitados de 100 mL. Si en el transcurso de la filtracin se cristaliza el compuesto sobre el papel filtro agregar un poco de agua caliente (aproximadamente 5 mL).

El filtrado se deja enfriar a temperatura ambiente para que cristalice la acetanilida y se coloca en un bao de hielo.

- Filtrar para recuperar los cristales en un papel filtro previamente pesado.

Lavar los cristales dos veces con un pequeo volumen de agua fra (no mas de 5 mL), ya que la acetanilida es soluble an en agua fra (0.5 g /100 mL).

-Dejar secar, pesar y realizar el clculo de rendimiento.

5. RESULTADOS.

5.1 Reportar sus resultados: caractersticas fsicas de los compuestos, puntos de fusin tanto los reportados en la literatura como los experimentales e indicar la identidad de cada muestra problema.

5.2 Reportar la cantidad de acetanilida recristalizada y hacer el clculo de rendimiento. 6. ANLISIS DE RESULTADOS

Cabe aclarar que las siguientes preguntas son una gua para que elabores tus anlisis de resultados, pero no te limites a ellas. Tus propias aportaciones sern valiosas para tu aprendizaje. 6.1 Hubo cambios en el punto de fusin para la acetanilida antes y despus de la

cristalizacin?



6.2 Discutir a que se debe la variacin del punto de fusin de la acetanilida antes y despus de la cristalizacin.

6.3 Consideras adecuado el rendimiento obtenido en la cristalizacin de acetanilida? Justifica tu respuesta.

6.3 Cul es el objetivo de realizar las mezclas en el punto 4.3.1?

7 CONCLUSIONES Cabe aclarar que las siguientes preguntas son una gua para que elabores tus conclusiones, pero no te limites a ellas. Tus propias aportaciones sern valiosas para tu aprendizaje. 7.1 Cul es el razonamiento a seguir para la identificacin de las muestras en el punto

4.3.1 con respecto al punto de fusin y la identificacin de las sustancias problema? 7.2 La cristalizacin es una buena tcnica de purificacin? Si, no y porqu? 7.3 Por qu es importante realizar el clculo de rendimiento?

8. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS. 8.1. McKay, D.C., Dale G. H., and Weedman J. A., Ind. Eng.Chem. 52, 197-198 (1960). 8.2. Vogel, A. I., Elementary Practical Organic Chemistry Part I, Small Scale Preparations,

Longmans, (1978). 8.3. Wilcox, C.F., Experimental Organic Chemistry. A Small Scale Approach, Mc Millan Jr,

(1988). 8.4. Domnguez X, Experimentos de Qumica orgnica, editorial Limusa, Mxico 1987. 8.5. Pomilio, A. y Vitale, A. Mtodos Experimentales de Laboratorios en Qumica

Orgnica Serie de Qumica Monografa No. 33. OEA. 8.6 Guzmn D, et al Introduccin a la tcnica instrumental, IPN, Mxico 2005.



PRCTICA No.4

EXTRACCIN 1.-OBJETIVOS 1.1.- Que el alumno conozca las diferentes tcnicas de extraccin, y sea capaz de aplicarlas

para separar una mezcla de compuestos orgnicos. 1.2.- El alumno aplicar la tcnica de extraccin slido-lquido y lquido-lquido. 2. -INTRODUCCIN

La gran mayora de los compuestos orgnicos, ya sean naturales o sintticos no se encuentran puros, y para determinar sus propiedades fsicas y qumicas o poderlos usar como medicamentos, conservadores, edulcorantes, intermediarios de reaccin, etc. es necesario que lo sean. La extraccin y la cromatografa son tcnicas muy importantes, ya que permiten separar y purificar sustancias qumicas. La extraccin es la tcnica ms empleada para separar un producto orgnico de su mezcla de reaccin o aislarlo de sus fuentes naturales. Puede definirse como la separacin de un componente de una mezcla por medio de un disolvente. Si el compuesto a separar se encuentra en una mezcla lquida, la extraccin se llama lquido-lquido, si se encuentra en una mezcla slida, la extraccin se llama slido-lquido. Se puede hablar de la extraccin selectiva la cual se emplea para separar mezclas de compuestos orgnicos, en funcin de la acidez, de la basicidad o de la neutralidad de stos. Un nmero muy elevado de compuestos orgnicos que poseen carcter cido no son solubles en agua y s en disolventes orgnicos; por el contrario, el comportamiento de sus sales metlicas es exactamente el inverso, son solubles en agua e insolubles en disolventes orgnicos. Bastar pues convertir un cido en su sal sdica, por ejemplo, para hacerlo soluble en agua y extraerlo as del disolvente orgnico en el que se encuentra.

El fundamento de la separacin por esta tcnica, es la diferencia de solubilidad del componente a separar en el disolvente de la mezcla y el disolvente extrayente. En la prctica es muy utilizada para separar compuestos orgnicos de races, semillas, hojas, etc. Tambin se pueden obtener aceites y grasas a partir de muestras vegetales y animales utilizando tcnicas de extraccin slido- lquido y lquido-lquido. 3.-ACTIVIDADES PREVIAS 3.1.- Por equipo llevar al laboratorio 100 g de espinacas. 3.2.- Reportar el punto de fusin de: acetanilida, cido benzoico. 3.3.- Reportar la densidad del tetracloruro de carbono as como las propiedades qumicas y

toxicolgicas.



3.4.- Reportar propiedades fsicas qumicas y toxicolgicas de: acetanilida, cido benzoico y cloruro de metileno.

3.5.- Si se tienen 0.5 g de una mezcla de cido benzoico-acetanilida en una proporcin 1:1.Calcular el volumen de solucin de NaOH 0.1 N necesario para que reaccione completamente el cido benzico contenido en la mezcla anterior.

3.6.- Elaborar un diagrama de bloques con la tcnica experimental 4.- SECCIN EXPERIMENTAL 4.1.- Material y equipo 1 mortero Tiras de papel pH Balanza granataria Embudo de separacin Balanza analtica 2 vasos de precipitados de 150 mL 1 matraz erlenmeyer de 125 mL Papel filtro 1 embudo de tallo largo 1 pipeta graduada de 10 mL 1 probeta de 25 mL 4.2.- Reactivos cido benzoico Cloruro de metileno Acetanilida Solucin de yodo-yoduro al 0.3% Solucin de NaOH 0.1 N Tetracloruro de carbono HCl concentrado. 4.3.- Procedimiento experimental. 4.3.1.-Separacin de una mezcla de cido benzico-acetanilida (1:1) por extraccin

slido-lquido -Agregar 0.5 g de la mezcla en un matraz erlenmeyer de 125 mL. -Adicionar el volumen calculado de NaOH 0.1 N al matraz erlenmeyer y agitar

vigorosamente. -Filtrar con papel filtro para separar el slido que no se disolvi. -Regresar el slido retenido en el papel filtro al matraz y extraer una vez ms con igual

volumen de NaOH. -Filtrar, recibiendo el lquido en el mismo recipiente donde se tiene el primer filtrado. -Adicionar HCl concentrado al filtrado hasta llegar a pH=2. -Separar el slido precipitado por filtracin (en un papel previamente pesado). -Dejar secar el slido obtenido. -Pesar el slido, determinar su punto de fusin y calcular el porciento de rendimiento



4.3.2.- Preparacin de extracto de carotenos. -Pesar en balanza granataria 100 g espinacas. -Colocarlas en un mortero y adicionar 20 mL de cloruro de metileno. -Macerar (moler). -Filtrar el macerado. Si es necesario evaporar un poco el disolvente. (NOTA: la evaporacin del disolvente debe ser en la campana) -Guardar la solucin filtrada en un frasco con tapa, etiquetar adecuadamente y guardar para la prctica de cromatografa. 4.3.3.- Extraccin lquido-lquido -Colocar en un embudo de separacin o decantacin 10 mL de solucin acuosa de yodo y

lentamente adicionar 5 mL de tetracloruro de carbono (evitar que se forme turbulencia al adicionar el disolvente orgnico).

-Tapar el embudo y agitar por 5 minutos. Tener la precaucin de sujetar el tapn y liberar presin constantemente. (Seguir indicaciones del profesor).

-Dejar reposar el embudo hasta la separacin de dos fases. -Retirar la capa inferior y depositarla en un matraz erlenmeyer tapando la boca del mismo

con papel aluminio. -A la capa superior adicionar nuevamente 5 mL de tetracloruro de carbono. Y repetir los tres

puntos anteriores. -Al final colocar la capa superior en un recipiente etiquetado como tetracloruro de carbono

recuperado.

5.-RESULTADOS. 5.1.-Reportar las caractersticas fsicas y la cantidad del compuesto slido obtenido en el

punto 4.3.1 5.2.-Hacer el clculo y reportar el rendimiento en porcentaje del slido. 5.3.-Reportar el punto de fusin y el nombre del compuesto slido obtenido en el punto

4.3.1 5.4.- Para el experimento 4.3.3 reportar las caractersticas de cada una de las fases.

6.-ANLISIS DE RESULTADOS



Cabe aclarar que las siguientes preguntas son una gua para que elabores tus anlisis de resultados, pero no te limites a ellas. Tus propias aportaciones sern valiosas para tu aprendizaje. 6.1-Para que se adiciona la solucin de hidrxido de sodio y posteriormente el cido

clorhdrico concentrado a la mezcla de cido benzoico-acetanilida del experimento 4.3.1? Qu compuestos se forman?

6.2.- Cules son las sustancias presentes en la mezcla de solucin acuosa de yodo? Por que se utiliz el tetracloruro para realizar la extraccin?

6.3.- Ser mejor realizar una extraccin varias veces con volmenes pequeos, que una extraccin una sola vez con un volumen grande? Si, no y por qu?

7.-CONCLUSIONES Cabe aclarar que las siguientes preguntas son una gua para que elabores tus conclusiones, pero no te limites a ellas. Tus propias aportaciones sern valiosas para tu aprendizaje.

7.1-Cul tcnica de extraccin consideras que es ms efectiva y por qu?

7.2.- Cul es la aplicacin de la tcnica de extraccin en tu carrera? 7.3 Qu tipo de extraccin se realiz en el punto 4.3.2?

8.-BIBLIOGRAFA 8.1.- Brewster, R.Q., Curso Prctico de Qumica Orgnica, 2 edicin, editorial Alhambra,

Espaa, 1979. 8.2.- Hess G, Qumica general experimental, 4a edicin, editorial C.E.C.S.A, Mxico 1982 8.3.- Domnguez X, Experimentos de Qumica orgnica, editorial Limusa, Mxico 1987. 8.4.- Mc Murry J, Qumica orgnica, Internacional Thomsom editores, Mxico, 2001



PRCTICA No.5

CROMATOGRAFIA

1. OBJETIVOS 1.1. Que el alumno conozca y comprenda los fundamentos de la cromatografa. 1.2. El alumno ser capaz de utilizar las diferentes tcnicas cromatogrficas para identificar y

purificar compuestos orgnicos. 1.3. Conocer el procedimiento para elegir el eluyente ms adecuado para separar una

mezcla de carotenos por cromatografa en columna. 2. INTRODUCCIN

La cromatografa comprende un grupo de mtodos de purificacin e identificacin de compuestos que depende de las afinidades diferenciales de los compuestos entre dos fases inmiscibles. Una de las fases es fija con una gran rea superficial y la otra es un fluido que se mueve a travs o sobre la superficie de la fase fija. La fase fija se denomina fase estacionaria y la fase que fluye se llama fase mvil. La primera puede ser una sustancia porosa o un slido finamente dividido o un lquido que se encuentra recubriendo un soporte inerte. La segunda puede ser un lquido puro, un gas o una mezcla de disolventes o de soluciones. Existen varias tcnicas cromatogrficas dependiendo del tipo de fase fija y fase mvil, como muestra la siguiente tabla:

Fase mvil Fase estacionaria Tcnica cromatogrfica

Vapor Slida Cromatografa de gases Vapor Lquida Cromatografa de gases (CGL) Lquida Slida Cromatografa de adsorcin (CLS) Lquida Lquida Cromatografa lquido-lquido.

Tanto la cromatografa en columna como la de papel y capa fina de manera general se

clasifican como cromatografa de adsorcin.

Cromatografa en columna; La fase estacionaria se encierra en una columna de vidrio.

Se utilizan muchos materiales de empaque que van desde tierra de diatomeas, resinas sintticas, sustancias polisacridas, almina o slica gel. La fase mvil es por lo general un disolvente o una mezcla de disolventes, que se hacen pasar a travs de la columna, y es seleccionada de acuerdo a la naturaleza de los componentes de la mezcla que se va a



separar. Los lquidos eluidos son colectados en fracciones numeradas y cada una de las cuales es evaporada y analizada.

La cromatografa en capa fina utiliza sustancias pulverizadas que se adhieren a una placa de vidrio, plstico o aluminio, debido a que son inertes, resistentes y de fcil manipulacin. Las sustancias que se emplean como fase estacionaria incluyen gel de slice, almina, sulfato de calcio, polietileno o celulosa en polvo. Sin embargo, en los laboratorios de Qumica orgnica la ms usada es la slica gel. La eleccin del adsorbente depender de las caractersticas de las sustancias a separar, en general los compuestos lipoflicos se separan sobre xido de aluminio (almina) o gel de slice, y las sustancias hidroflicas se separan sobre celulosa.

En cromatografa en papel y en capa fina es importante medir la relacin entre la distancia recorrida por el soluto y la distancia recorrida por el disolvente, denominada Rf. Si dos compuestos tienen el mismo valor de Rf y ste se obtuvo en condiciones experimentales similares, se puede considerar que los dos compuestos son iguales. No todos los compuestos orgnicos a separar por cromatografa de adsorcin son coloridos por lo que para analizarlos es necesario utilizar medios fsicos como la radiacin UV o bien medios qumicos (sustancias reveladoras ) los cuales forman derivados coloreados o fluorescentes. 3. ACTIVIDADES PREVIAS 3.1.-Menciona las propiedades fsicas, qumicas y toxicolgicas de: Hexano, cloroformo,

cloruro de metileno, metanol, acetato de etilo. 3.2.-Investiga la polaridad de cada uno de los disolventes mencionados anteriormente y

ordnalos de mayor a menor polaridad. 3.3 Qu sustancias pueden utilizarse como reveladoras en la cromatografa de capa fina? 3.4. Cmo se calcula el valor de Rf? 3.5 Cuales son los carotenos se encuentran en las espinacas? escribe las frmulas y

estructuras. 3.6. Que precauciones se debe de tener al empacar una columna cromatogrfica? 3.7 Elabora un diagrama de bloques del procedimiento experimental. 4. SECCION EXPERIMENTAL 4.1. Material y equipo Soporte universal Algodn Columna cromatogrfica o bureta Tubos capilares 1 vaso de precipitados de 50 mL



Propipeta o jeringa I vidrio de reloj 1 pinza de tres dedos Placas cromatogrficas de aluminio 4.2. Reactivos Hexano Cloroformo Acetato de etilo Extracto de espinacas. Cloruro de metileno Metanol Almina o silica gel 4.3.-Procedimiento experimental 4.3.1. Cromatografa en placa fina. -En la placa cromatogrfica marcar ligeramente con lpiz de grafito una lnea base, a una

distancia de 0.3 a 0.5 cm de la base de la placa. -Preparar un tubo capiIar de manera tal que uno de sus extremos quede en punta, para esto

auxiliarse de un mechero o la flama de un encendedor: NOTA: Realizarlo fuera del alcance de disolventes.

-Aplicar una muestra del extracto de espinacas con un capilar sobre la lnea base de la placa cromatografica, procurando que la aplicacin no se corra ms de un milmetro de dimetro.

-Dejar secar el disolvente de la muestra aplicada e introducir la placa en una cmara cromatogrfica (o en sustitucin de esta usar un vaso de precipitados de 50 mL y taparlo con un vidrio de reloj) que contenga como eluyente cualquiera de los siguientes disolventes: cloruro de metileno, cloroformo, hexano, metanol o acetato de etilo (se sugiere que cada equipo de trabajo utilice un disolvente diferente).

-Dejar subir o correrel disolvente hasta que llegue 0.5 cm antes del extremo superior de la placa, sacar la placa de la cmara, marcar ligeramente con lpiz de grafito la lnea hasta la marca del disolvente en la placa y dejarla secar.

-Marcar el contorno de las manchas y hacer un dibujo de la placa para presentar como resultados.

-Determinar el Rf de cada mancha. 4.3.2. Cromatografa en columna: separacin de una mezcla de carotenos. - Colocar en la parte inferior de la columna cromatogrfica (se usar una bureta como

columna cromatogrfica) una capa delgada de algodn, de tal manera que permita la salida del disolvente pero no de la slica.



-Pesar 6 gramos de silica gel y preparar una suspensin con 15 mL del disolvente elegido en el apartado 3.3.1 (con esta suspensin se facilitar el empaquetamiento de la columna).

-Empacar la columna. -Abrir la llave de la columna y dejar fluir el disolvente (eluyente) hasta que el menisco quede

sobre la superficie de la silica gel. Cerrar la llave. -Con una pipeta adicionar la mezcla a separar, 0.3 mL del extracto, arriba del menisco en la

bureta. NOTA: dejar caer el extracto gota a gota, procurando que no resbale por las paredes

-Abrir la llave de la columna para que se vaya introduciendo el extracto a la fase estacionaria, adicionar poco a poco pequeas cantidades de disolvente, para que no se seque la silica.

-Ya que haya penetrado toda la mezcla a la silica, depositar en la columna aproximadamente 20 mL de disolvente y empezar a eluir recogiendo en tubos de ensayo las diferentes fracciones.

-Por cromatografa en capa fina observe las diferentes fracciones del extracto de carotenos. 5. RESULTADOS 5.1. Reportar cual fue el disolvente ms adecuado para separar los carotenos. 5.2. Reportar los resultados de las placas cromatogrficas. 5.3 Dar los resultados del valor de Rf para los diferentes compuestos encontrados en las

placas cromatograficas. (Incluir clculos) 5.4 Mediante esquemas reportar los resultados de la cromatografa en columna. 5.5 Reportar los resultados de las placas cromatograficas de cada fraccin recolectada en la

cromatografa en columna 6. ANLISIS DE RESULTADOS Cabe aclarar que las siguientes preguntas son una gua para que elabores tus anlisis de resultados, pero no te limites a ellas. Tus propias aportaciones sern valiosas para tu aprendizaje. 6.1 Por qu fue necesario eluir las placas cromatogrficas con los diferentes disolventes? 6.2. Cul fue el disolvente ms adecuado y por qu? 6.3. Qu puedes deducir de los valores de Rf calculados en las placas cromatogrficas? 6.4. Qu factores influyeron al eluir la columna cromatogrfica? 6.5 Cmo puedes identificar los sustancias separadas en la cromatografa de placa y de

columna? 6.6. Por qu es necesario someter a una cromatografa en placa fina a las diferentes

fracciones recolectadas en la cromatografa de columna?



7. CONCLUSIONES Cabe aclarar que las siguientes preguntas son una gua para que elabores tus conclusiones, pero no te limites a ellas. Tus propias aportaciones sern valiosas para tu aprendizaje. 7.1. Es la cromatografa una buena tcnica de separacin y purificacin de compuestos?

Tiene aplicacin en tu carrera? justifica tus respuestas. 7.2. Diferencias entre la cromatografa de placa y la de columna. 7.3. Ventajas y desventajas de la cromatografa con respecto a las otras tcnicas de

separacin y purificacin conocidas en prcticas anteriores. 8. BIBLIOGRAFIA 8.1. Abbott, D. y Andrews, R. S., Introduccin a la Cromatografa, 3 Ed., Alhambra, Espaa,

1983. 8.2. Brewster, R.Q., Curso Prctico de Qumica Orgnica, 2 Ed.., Alhambra, Espaa,

1979. 8.3 Wilcox, C.F., Experimental Organic Chemistry a Small-Scalle Approach, Mc Millan,

U.S.A., 1976. 8.4. Valcarcel, M.. Tcnicas analticas de separacin. Editorial Revert. Espaa. 1988



PRCTICA No. 6

DESTILACIN.

1. OBJETIVOS. 1.1. Conocer las diferentes tcnicas de destilacin que se emplean en la purificacin de sustancias. 1.2. Separar los componentes de una mezcla por medio de la tcnica de destilacin simple 1.3 Separar los componentes de una mezcla por medio de la tcnica de destilacin fraccionada.

2. INTRODUCCIN. Los cuatro procedimientos frecuentemente utilizados en la purificacin de especies

qumicas son: Destilacin, Cromatografa, Cristalizacin y Extraccin. Ocasionalmente se emplean la sublimacin y otras tcnicas especiales como electroforesis, electroenfoque, etc. El mtodo aplicado depende de las caractersticas fisicoqumicas de la especie qumica a purificar y de las impurezas a eliminar como por ejemplo la solubilidad, puntos de ebullicin y fusin, densidad, acidez, basicidad, etc. Principio de la destilacin.

En un lquido las molculas estn en constante movimiento y tienen una tendencia a escapar de la superficie an a temperaturas menores del punto de ebullicin. Cuando un lquido se encuentra en un espacio cerrado, la presin ejercida por las molculas gaseosas incrementa hasta alcanzar el valor de equilibrio a una temperatura dada. La presin de equilibrio es conocida como la presin de vapor y es una constante caracterstica del material a una temperatura especfica. Aunque la presin de vapor vara ampliamente para los diferentes materiales, sta siempre se incrementa conforme se aumenta la temperatura y comnmente se expresa en mm de Hg.

Punto de ebullicin y temperatura de ebullicin.-El punto de ebullicin de un lquido es definido como la temperatura a la cual su presin de vapor es igual a la presin externa. Por convencin, los puntos de ebullicin reportados en la literatura cientfica estn indicados, a una presin externa de 1 atm. La temperatura de ebullicin es la temperatura real observada cuando ocurre la ebullicin y es generalmente a pocas centsimas o dcimas de un grado arriba del punto de ebullicin verdadero debido a las dificultades experimentales involucradas en la medicin.

Destilacin.- La destilacin es un proceso de separacin de mezclas constituidas de componentes lquidos o soluciones que se basa en la diferencia de las presiones de vapor de los componentes a una temperatura dada y por tanto en la divergencia de sus puntos de ebullicin. El proceso consiste en calentar la mezcla lquida y condensar el vapor que se desprende durante dicho calentamiento, de tal manera que el condensado (destilado) se



colecte en un recipiente por separado, esta porcin destilada ser ms rica en el componente ms voltil que la solucin de partida.

La destilacin presenta algunas variantes, entre las que podemos citar a la destilacin simple, fraccionada, por arrastre de vapor y destilacin al vaco.

La primera consiste en un solo ciclo de evaporacin-condensacin, como es lgico este tipo de destilacin solo es adecuada para conseguir la separacin de dos componentes con puntos de ebullicin muy distintos. Cuando la ebullicin de los compuestos de una mezcla se presenta a temperaturas muy cercanas se puede usar la destilacin fraccionada, en la que se presentan ciclos mltiples de condensaciones y evaporaciones, esto se puede lograr usando una columna vertical empacada con vidrio o una columna Vigraux. 3. Actividades Previas 3.1. Realice un diagrama de bloques de la parte experimental. 3.2. Cules son las bases del funcionamiento de una columna fraccionada? 3.3. Investigue los puntos de ebullicin y la toxicidad de la acetona, del metanol y del agua. 3.4. Explique que es una mezcla azeotrpica? 3.5. Qu es un plato terico

4. SECCIN EXPERIMENTAL. 4.1. Material y equipo.

2 Matraces redondos de 100 mL (19/22) 10 tubos de ensaye 2 Matraces redondos de 250 mL (19/22) 1 Cabeza de destilacin 1 Rejilla de asbesto 1 Probeta de 50 mL 1 Refrigerantes (19/22) 1 parrilla 1 Portatermmetro Uniones de vidrio 2 Pinzas 1 Anillo 1 Termmetro 1 Pipeta de 1 mL Perlas de ebullicin Bomba para agua con 2

mangueras 2 Soportes universales 1 Columna Vigraux

4.2. Reactivos

Metanol Acetona Acetanilida

4.3. Procedimiento experimental 4.3.1 Destilacin simple 1. En un matraz redondo de 100 mL colocar 15 mL de la sustancia a destilar y adicionar 3 perlas de ebullicin.



2. Sostener el matraz con una pinza de tres dedos y ponerlo sobre la parrilla de calentamiento que a su vez esta colocada sobre un soporte universal. 3. Unir la cabeza de destilacin con el matraz y poner el termmetro con su adaptador en la parte superior de la cabeza de destilacin. A continuacin ajustar otra pinza de tres dedos lateralmente a la primera. 4. Sujetar el refrigerante recto con la segunda pinza y unir con la cabeza de destilacin. Asegurarse de que todas las uniones queden bien ensambladas. 5. Colocar una probeta graduada debajo de la punta de goteo del refrigerante, calentar lentamente el matraz hasta que el lquido empiece a hervir, ajustar la velocidad de calentamiento hasta que el vapor de condensacin alcance la punta del termmetro y pase al condensador. 6. Anotar la temperatura en la que se destilan las primeras gotas de la sustancia. Continuar la operacin a una velocidad de destilado de 2 mL/min y anotar la temperatura de destilacin a intervalos regulares de tiempo. 7. Parar el proceso cuando deje de gotear lquido del condensador. Transferir el destilado a una botella anotando el rango de temperatura de ebullicin y la fecha de destilacin. Las muestras a trabajar son: mezcla acetanilida-acetona, mezcla acetona-agua 1:1 y mezcla metanol-agua 1:1. Los profesores del grupo indicaran que mezcla trabajara cada equipo. 4.3.2. Destilacin fraccionada 1. Montar un equipo de destilacin fraccionada, que es exactamente igual que el de destilacin simple solamente que entre el matraz bola y la cabeza de destilacin se coloca la columna de fraccionamiento. 2. Adicionar al matraz de destilacin 25 mL de la mezcla a separar, y unas perlas de ebullicin. 3. Iniciar el calentamiento de la mezcla de forma similar al proceso de destilacin simple y anotar la temperatura a la que cae la primera gota de destilado. Si la columna de fraccionamiento es adecuada ( tiene el numero necesario de platos tericos para las mezclas a trabajar) la temperatura no debe variar hasta que se destile el componente de menor punto de ebullicin. 4. Continuar el calentamiento y recoger todo el destilado que se separe a temperatura constante. Si la mezcla a separar es de solo dos componentes, en el destilado se obtiene el de menor punto de ebullicin y en el matraz de destilacin debe quedar el componente de la mezcla de mayor punto de ebullicin. 5. Las mezclas a trabajar son metanol-agua y acetona-agua, los profesores indicaran cual trabaja cada equipo. Instrucciones particulares -Checar que la entrada y salida de agua en cada equipo de destilacin sea la correcta. -La perrilla de calentamiento no debe estar exageradamente caliente, por lo que se debe

poner el control de calentamiento entre los nmeros 3 y 4.



5. RESULTADOS. 5.1. Reportar el volumen e intervalo de ebullicin (si aplica) del destilado obtenido en el proceso de destilacin simple, indicando al compuesto que pertenece y compararlo con el reportado en la literatura 5.2. Reportar el volumen y temperatura de destilacin del compuesto obtenido en la destilacin fraccionada e indique que compuesto obtuvo. 5.3 Reporte tambin los resultados de las otras mezclas que trabajaron sus compaeros.

6. ANALISIS DE RESULTADOS 6.1. Explique porque la mezcla de acetanilida-acetona destila a temperatura constante y en cambio las mezclas de acetona-agua y metanol-agua destilan a temperatura variable en la destilacin simple. 6.2. Explique porque en la destilacin fraccionada las mezclas de acetona-agua y metanol-agua destilan a temperatura constante. 6.3. Explique el funcionamiento de la columna de fraccionamiento y en base a esto justifique porque la destilacin fraccionada es ms eficiente en la purificacin de los compuestos liquidos. 6.4. Porque las temperaturas de destilacin de la acetona y del metanol no son iguales a las reportadas en la literatura.

7. CONCLUSIONES 7.1 Qu es la destilacin? 7.2 En qu casos se utiliza la destilacin simple y en cules la fraccionada? 7.3 Todas las mezclas de lquidos se pueden separar por destilacin? 7.4 Se cumplieron los objetivos de la prctica? 7.5 Qu modificaciones sugiere realizar para mejorar los resultados?

8. BIBLIOGRAFA. 8.1. Glidewell, C. Monoterpenes, Journal of Chemical Education, 68, 3 (1991). 8.2. Mayo, D. W. and Pike, R. M. Microscale Organic Laboratory, John Willey and Sons (1986). 8.3. Maron, S. H., Fundamentos de Fisicoqumica, Limusa, Mxico, 1992. 8.4. Wilcox, C. F., Experimental Organic Chemistry, a Small Scale Approach, Mc Millan, USA (1988). 8.5. Pomilio, A. y Vitale, A. Mtodos Experimentales de Laboratorio en Qumica Orgnica. Serie de Qumica. Monografa No. 33 OEA.


PRCTICA No. 7

HIDROCARBUROS

1. OBJETIVOS: 1.1. Conocer las reacciones qumicas que permiten poner de manifiesto la presencia de insaturaciones en los hidrocarburos. 1.2. Sintetizar ciclohexeno a partir de ciclohexanol. 1.3. Distinguir mediante reacciones qumicas los hidrocarburos saturados de los insaturados.

2. INTRODUCCIN. Los hidrocarburos pueden clasificarse bsicamente en tres tipos: a) los saturados que

incluyen alcanos y los cicloalcanos, b) los insaturados dentro de los que se encuentran los alquenos (olefinas) y los alquinos (acetilenos), y c) los aromticos.

Los alcanos y cicloalcanos son prcticamente inertes desde el punto de vista qumico, a causa de esta baja reactividad, se les denomina parafinas (compuestos de poca afinidad). No existen pruebas qumicas simples para identificar a los hidrocarburos saturados, estos deben en general ser detectados indirectamente al dar negativas las pruebas qumicas de insaturacin y aromaticidad. Para el caso de los alquenos, cicloalquenos y alquinos, la presencia de insaturaciones se puede confirmar por medio de reacciones de cis-hidroxilacin, con una solucin acuosa de permanganato de potasio (prueba de Baeyer) y por la adicin trans de bromo a los dos tomos de carbono del enlace doble. Casi todos los alquenos y alquinos reaccionan con estos reactivos. El nmero de dobles enlaces se puede determinar cuantitativamente si se mide la cantidad de bromo consumido. Prueba de Baeyer

3 C=C + 2 MnO4- + 4 H2O 3 C C + 2 MnO2 + 2 OH -

I I

I I_

I IOH OH

__ I I

Adicin de Br2

C C + Br2 / CCl4 C C

Br+

C C

Br

Br

INCOLOROROJO


La excepcin a la reaccin del bromo son aquellas molculas que contienen grupos fuertemente atractores de electrones cerca del enlace mltiple; otra complicacin de esta prueba es la tendencia de los enlaces C-H adyacentes al doble enlace a reaccionar con el bromo a travs de una reaccin de sustitucin (va radicales libres) que produce la formacin de cido bromhdrico. Estas reacciones de sustitucin se pueden detectar por la formacin de niebla cida, cuando se sopla en la parte superior del tubo de reaccin, Una prueba


positiva para instauracin es aquella en la cual el color del bromo desaparece, sin que se desprenda bromuro de hidrgeno.

La prueba de permanganato de Baeyer es ms selectiva que la reaccin con Bromo; sin embargo, tambin presenta sus limitantes, puesto que casi todas las molculas que se pueden oxidar, como los alcoholes, aldehdos y fenoles, dan positiva esta reaccin. Afortunadamente, los dos procesos son complementarios, se recomienda realizar primero la prueba de Baeyer y si es positiva, continuar con la prueba del bromo.

Los alquenos son fcilmente oxidados por ciertos reactivos, incluyendo permanganato de potasio acuoso. El producto orgnico depende de las condiciones de reaccin, la cis-hidroxilacin se favorece bajo condiciones suaves y el rompimiento a un cido dicarboxlico se favorece bajo condiciones ms vigorosas.

+ 2 MnO2 + 2 OH-C C

OHOH

3 2 MnO4- + 4 H2O3 + C C

C C + 3 4 MnO4- + 4 MnO2 + 2 OH-3 C

O-OC O

O-

Los alquenos se pueden preparar a partir de alcoholes y haluros de alquilo, por reacciones de eliminacin. Los alcoholes sufren eliminacin de agua por el calentamiento con cido sulfrico o fosfrico, o al pasar el alcohol en fase vapor sobre alumina o slica como catalizador a temperaturas altas. La facilidad de deshidratacin de los alcoholes sigue el siguiente orden: terciario > secundario >> primario. El alcohol ter-butlico es convertido rpidamente a isobutileno (2-metilpropeno) con cido sulfrico al 40-50% a 85 C.

Por otro lado, los compuestos aromticos constituyen una familia de especies qumicas muy extensa y variada; todos sus integrantes guardan una estrecha relacin con el benceno, miembro ms sencillo del grupo de los hidrocarburos aromticos. La presencia de la estructura electrnica aromtica, estabilizada por la deslocalizacin de los electrones pi, les confiere un comportamiento qumico singular si se les compara con otras especies anlogas. Los compuestos aromticos no sufren las reacciones tpicas de alquenos. Sin embargo, distan de ser inertes y en condiciones adecuadas, experimentan fcilmente reacciones de sustitucin electroflica aromtica (reacciones en las que un electrfilo sustituye a uno de los hidrgenos del anillo aromtico). 3. ACTIVIDADES PREVIAS 3.1 Desarrolle el diagrama de bloques de la parte experimental. 3.2 Investigue la toxicidad del cido sulfrico, del benceno, del cloroformo y del bromo. 3.3 Investigue el punto de ebullicin del ciclohexeno y el punto de fusin del cido benzoico. 3.4 Investigue y desarrolle el mecanismo de la reaccin de la transformacin del ciclohexanol en ciclohexeno. 3.4 Cul es el producto esperado en la reaccin de oxidacin del tolueno con permanganato?




4. SECCIN EXPERIMENTAL. 4.1. Material y equipo

10 Tubos de ensayo 1 Refrigerante 3 Pipetas de 5 mL 1 Unin 1 Gradilla 1 Termmetro. 1 Vaso de precipitados de 400 mL 1 Probeta 1 Embudo de filtracin 1 Cristalizador 1 Embudo de separacin de 125 mL Parrilla de calentamiento 1 Matraz redondo de 100 mL Bao mara

Determinador de punto de fusin Soporte universal

2 Matraces redondos de 50 mL Probeta de 50 mL

Conexin 1 Portatermmetro

Bomba para agua con 2 magueras Papel filtro

4.2 Reactivos

-Acetona -Solucin de Br2 en CCl 4 al 3% -Sustancias de prueba: Ciclohexano, ciclohexeno, aceite comestible, benceno y tolueno.

-H SO2 4 concentrado -Cloroformo -Bisulfito de sodio al 10% -NaOH al 10% -Solucin de KMnO4 al 1% -Solucin de Na2CO3-Solucin acuosa de KMnO4 al 10% -Na2SO4 anh.

4.3 Procedimiento experimental 4.3.1. Reacciones Qumicas de Insaturacin. 4.3.1.1. Prueba de Permanganato o de Baeyer. 1. Colocar en un tubo de ensayo 3 gotas del lquido (30 mg del slido) a probar ms 1 mL de acetona. 2 Adicionar unas gotas de solucin acuosa de permanganato de potasio al 1%, agitar vigorosamente y observar el tubo. 3. Se tendr una prueba positiva cuando en el lapso de 1 minuto se pierda el color prpura y se forme un precipitado caf insoluble. 4.3.1.2. Prueba de Bromo en Solucin Orgnica. 1. En diferentes tubos de ensayo colocar 3 gotas del lquido (o 30 mg del slido) a probar. 2. Adicionar 0.5 mL de tetracloruro de carbono y de 5 a 6 gotas de una solucin de bromo al 3% en tetracloruro de carbono y agitar. La desaparicin del color proporciona una prueba positiva.



3. Exponer el tubo a la luz y observar si existe la aparicin de niebla en la parte superior del lquido. NOTA: Todos los experimentos anteriores hacerlos con ciclohexano, ciclohexeno, aceite comestible, benceno y tolueno. Se darn dos muestra problemas etiquetadas como A y B para determinar si son alquenos o no. 4.3.1.3. Oxidacin de alquilbencenos con Permanganato de Potasio. 1. Colocar en un matraz baln redondo de 100 mL, 1 g de tolueno o dodecilbenceno ms 40 mL de una solucin acuosa de KMnO4 al 10% y 1 mL de NaOH acuosa al 10%. 2. Agitar y montar un dispositivo para reflujo, calentar y reflujar la muestra hasta que el color prpura del KMnO4 desaparezca (aprox. 1 h). 3. Enfriar la mezcla de reaccin y acidificar con H SO2 4 concentrado (tener cuidado con la efervescencia que se origina de la neutralizacin), 4. Calentar la mezcla por otra media hora y dejar enfriar, eliminar el exceso de MnO2 con la adicin de una solucin acuosa de bisulfito de sodio al 10%. 5 Enfriar la solucin en un bao de hielo, filtrar el precipitado, recristalizar el producto de agua. 6. Dejar secar el producto, pesar y determinar su punto de fusin. 4.3.1.4. Sntesis de Ciclohexeno. 1. Colocar en un matraz redondo de 50 mL, 5 mL de agua y adicionar por las paredes 4 mL de cido sulfrico concentrado, enfriar el cido diluido del matraz a 20-25C, 2. Agregar lentamente 3.2 mL de ciclohexanol, unas perlas de vidrio y montar un sistema de destilacin simple. El matraz de recoleccin debe sumergirse en un bao de hielo. 3. Calentar el matraz de destilacin con una parrilla de calentamiento para iniciar el proceso de destilacin, detener el calentamiento cuando la temperatura de destilacin llegue a 90 C. 4. Colocar el destilado en un embudo de separacin y adicionar 1 mL de una solucin de

carbonato de sodio al 10% para neutralizar las trazas de cido sulfrico, agitar cuidadosamente, dejar separar las capas, eliminar la capa inferior.

5. Lavar la capa superior (el ciclohexeno) con 1 mL de agua destilada. Transferir la parte orgnica a un matraz Erlenmeyer de 25 mL y adicionar 0.5 g de sulfato de sodio anhidro para eliminar el agua, agitar ocasionalmente.

6. Decantar el lquido en una probeta de 10 mL para medir el volumen y calcular el rendimiento de la reaccin.

Instrucciones Particulares. -Varios de los reactivos utilizados en esta prctica son txicos, el bromo puede adems

causar quemaduras. -Manejar las soluciones con especial cuidado y de ser posible en lugares con ventilacin. -Las pruebas qumicas se realizarn con pequeas cantidades que pueden ser manejadas

fcilmente en frascos de reactivos por lo que la posibilidad de inhalacin es mnima.



-El ciclohexeno es un lquido voltil e inflamable, tomar las precauciones para evitar incendios y prdida por evaporacin.

-Manejar los reactivos en una rea ventilada y con precaucin, puesto que a los hidrocarburos aromticos se consideran txicos y carcingenos.

5. RESULTADOS. 5.1. Reportar los resultados obtenidos para las pruebas qumicas en una tabla. Indique en base a sus resultados si A y B son alquenos. 5.2. Escribir las ecuaciones de las reacciones qumicas que tienen lugar en cada experimento. 5.3. Reportar el rendimiento de la sntesis del ciclohexeno. Escriba todos los clculos. 5.4. Reportar el punto de fusin y el rendimiento de la obtencin del cido benzico. Escriba todos los clculos. 6. ANALISIS DE RESULTADOS 6.1. Explique si los resultados obtenidos en las pruebas de Baeyer y de bromo son de acuerdo a lo esperado para los reactivos que se conoce su identidad, de no ser as, trate de encontrar una razn adecuada para explicar los resultados errneos. 6.2. Explicar porque los compuestos aromticos no dan positivas las pruebas de Baeyer y de bromo si tambin tienen dobles enlaces carbono-carbono como los alquenos. 6.3 El intervalo de fusin del cido benzoico fue igual al reportado en la literatura? Si no es igual, a que se lo pueden atribuir. 5.4. Cmo fue el rendimiento de su producto sintetizado? Si fue bajo (inferior al 65 %) indique las razones probables por las que obtuvieron ese rendimiento.

7. CONCLUSIONES 7.1 Qu son los hidrocarburos? Cmo se clasifican los hidrocarburos? Cules son los usos principales de los hidrocarburos? 7.2 Se cumplieron los objetivos de la prctica? 7.3 Qu sugieren para obtener resultados ms confiables y precisos? 7. BIBLIOGRAFA. 8.1. Fessenden, R.J. y Fessenden. J. S., Qumica Orgnica, Ed. Interamericana (1983). 8.2. Wilcox, C.F., Experimental Organic Chemistry. A Small Scale Aproach, M. Millan Jr. (1983). 8.3. Vogel, A.I., Elementary Prctical Organic Chemistry part I. Small Scale Preparations, Longmono (1978). 8.4. Pine, S. H. Hendrickson, J. B. Craw, D. J. y Hammond, G. S., Qumica Orgnica, Ed.

Mc. Graw Hill (1985).


PRCTICA No. 8

HALOGENUROS DE ALQUILO

1. OBJETIVOS 1.1. Identificar mediante reacciones qumicas los halogenuros de alquilo. 1.2 Realizar la sntesis del cloruro de terbutilo a partir del alcohol terbutilico

2. INTRODUCCIN. Los compuestos orgnicos halogenados pueden ser considerados como derivados de

los hidrocarburos (por la sustitucin de uno o ms hidrgenos por un halgeno). De acuerdo a sus caractersticas qumicas, se pueden clasificar en las siguientes categoras.

Halogenuros

Alquilo

XCHR2

CH2CH XCH2

CH2 X

R X

R3 C XTerciarios

Secundarios

Primarios

Benclicos

Allicos

X

CH2 CH XVinilo

Arilo

Los halogenuros de alquilo son en general molculas relativamente reactivas y sufren

reacciones de sustitucin y eliminacin. Los halogenuros de arilo y de vinilo generalmente son inertes a las reacciones de sustitucin y eliminacin debido a la influencia que ejercen las insaturaciones sobre el enlace carbono halgeno de estos compuestos. El enlace CX es un enlace muy polarizado que conduce a la asociacin de las molculas por atraccin de dipolos permanentes. La reaccin principal de los R-X es la sustitucin nucleoflica, las reacciones de los halogenuros de alquilo primarios usualmente sigue un mecanismo SN2 (substitucin nucleoflica de segundo orden) y sus reactividades relativas presentan el siguiente orden: metlico > primario > bencilico > secundario > terciario. En muchas reacciones tpicas que se efectan por este mecanismo la velocidad de reaccin para el CH -X

3 puede ser de 10 a 20 veces ms rpida que para su anlogo de etilo (CH CH -X3 2 ). Este tipo

de reaccin se evidenciar en esta prctica con el reactivo de KI en acetona. Las reacciones de los derivados terciarios siguen un mecanismo del tipo SN1

(sustitucin nucleoflica unimolecular): el paso determinante de la reaccin es el rompimiento heteroltico del enlace carbono-halgeno para formar el intermediario (carbocatin). Los halogenuros de alquilo secundarios pueden reaccionar por mecanismos del tipo SN1 y SN2 o un hbrido de ambos, esto depender de las condiciones de reaccin. El proceso SN2 se ve




r nuclefilos dbiles y baja concentracin, y especialmente en solventes altamente polares.

d de los siguientes compuestos; cido ntrico, clorobenceno, cido

3.4 Investiga el punto de ebullicin y los usos del cloruro de terbutilo.

ENTAL. 4.1 M

e ensayo ada de 10 mL

ara 125 mL

1 Parrilla de calentamiento 1 probeta de 25 mL

4.2 RSolucin de nitrato de plata en etanol al 2% cin de bicarbonato de sodio al

ulfato de sodio anhidro

etano, cloruro de bencilo, cloruro de t-butilo.

- icionar 27.2 g de ZnCl2 anhidro, agitar hasta disolucin y colocarla a temperatura ambiente.

alogenuros y sntesis del cloruro de t-butilo

1 : tilo.

3

favorecido por nuclefilos fuertes, alta concentracin del reactivo y solventes poco polares. El mecanismo SN1 es favorecido po

3. ACTIVIDADES PREVIAS 3.1 Desarrolle un diagrama de bloque para el procedimiento experimental 3.2 Investiga la toxicidaclorhdrico y cloroformo. 3.3 Describe con estructuras como ocurre el mecanismo SN1 y SN2.

4. SECCIN EXPERIMaterial y equipo 12 Tubos d 3 Pipetas graduada de 5 mL 1 Gradilla 1 Pipeta gradu2 Vasos de precipitados de 100 mL 1 Bao M1 Embudo de separacin de 1 Anillo

eactivos

Solu5 %

Solucin KI en acetona al 15% SSolucin cido ntrico diluido (1:20) *Sustancias a probar (Halogenuros) clorobenceno, cloruro de sec-butilo, diclorom

Reactivo de Lucas: Enfriar 21 mL de HCl concentrado y ad

4.3. Procedimiento Experimental. 4.3.1. Propiedades Qumicas de los h4.3.1.1. Reaccin del nitrato de plata. . Colocar en diferentes tubos de ensayo 0.5 mL de los siguientes halogenurosclorobenceno, cloruro de bencilo, diclorometano, cloruro de t-butilo y cloruro de sec-bu

2. Adicionar 2 mL de una solucin etanlica de AgNO3 al 2%, agitar y dejar en reposo. . Se tiene una prueba positiva si se presenta un precipitado del haluro de plata (blanco) dentro de los primeros cinco minutos. Si no se presenta reaccin en este tiempo calentar



4se trata del haluro de plata y no de una sal de plata proveniente de un cido orgnico,

sales de plata se disuelven, el haluro de plata no.

edimiento

23 de los

primeros cinco minutos. Si no ocurre la reaccin, calentar los tubos en bao de agua a 50, ra ambiente. Anotar las observaciones.

do

23

on 10 mL de

4. Pasar el producto a un matraz Erlenmeyer de 125 mL seco, adicionar sulfato de sodio anhidro para eliminar el agua. Transferir por decantacin el compuesto a una probeta de 25

en.

ebe reportar el tiempo que tardo en formarse el precipitado .3 Indiquen el volumen de cloruro de terbutilo que obtuvieron y calculen el rendimiento de

ligeramente los tubos hasta que la solucin empiece a ebullir, durante cinco minutos. Anotar sus observaciones. . Si se forma un precipitado, ya sea a temperatura ambiente o por calentamiento, verifique que adicionar 2 gotas de cido ntrico diluido. Las

4.3.1.2. Reaccin del yoduro de potasio.

1. Colocar en diferentes tubos de ensayo 0.5 mL de los haluros probados en el procanterior. . Adicionar 1 mL de una solucin de KI al 15% en acetona, agitar y dejar reposar. . Se obtiene una prueba positiva cuando se presenta un precipitado blanco dentro

despus de cinco minutos enfriar a temperatu 4.3.1.3. Sntesis de cloruro de tert-butilo

1. En un embudo de separacin de 125 mL, colocar 10 mL (0.18 mol) de HCl concentrafro (5 C) y 5 mL (0.053 mol) de alcohol t-butlico . Agitar con precaucin durante 15-20 minutos regulando la presin interna del embudo. . Dejar separar la mezcla en dos fases, descartar la fase inorgnica (capa inferior), lavar la parte orgnica que contiene el producto con 4-6 mL de agua destilada y luego cuna solucin de bicarbonato de sodio al 5 % (PRECAUCION: Tener cuidado con la efervescencia que se produce), lavar una vez ms con 10 mL agua destilada.

mL. Medir el volum 5. RESULTADOS. 5.1. Indicar que tipo de halogenuro es cada una de las sustancias probadas en la reaccin con nitrato de plata y con yoduro de potasio. 5.2 Indiquen el resultado que obtuvieron para cada compuesto que probaron, en este caso ambin se dt5la reaccin.

6. ANALISIS DE RESULTADOS.



de encontrar un a razn lgica y valida por la que no se observo lo

nes de las reacciones que se efectuaron durante la

.3. Explicar a qu se deben las diferencias entre las velocidades de reaccin de los dos.

s de los halogenuros de alquilo? 7.3 Se cumplieron los objetivos de la prctica?

.4 En el caso de no haberse cumplido satisfactoriamente los objetivos de la prctica, que ara mejorar la practica.

mica Orgnica, Harla, (1984).6.4. Hart, H. and

iner, R. L., Fuson, R.C., and Curtin, D., Systematic Identification of Organic ompounds, John Wiley and Sons, (1964). .5. Wilcox, C. F., Experimental Oraganic Chemistry, A Small Scale Aproach., Mc. Millan Jr.

(1988).

6.1. Indicar si sus resultados estn de acuerdo con lo que indica la teora, en caso de que no sea as trataresperado. 6.2. Escribir todas las ecuacioexperimentacin 6distintos halogenuros proba6.4. Si su rendimiento fue bajo, explicar a que factores o por que razones fue as. 7. CONCLUSIONES 7.1 Qu es un halogenuro de alquilo? Cmo se clasifican los halogenuros? 7.2 Cules son las propiedades fsicas generale

7modificaciones sugerira p

8. BIBLIOGRAFA. 8.1. Fessenden R. J., y Fessenden J.S., Qumica Orgnica. Grupo Editorial Interamericano(1983). 8.2. Solomons. T. W. G., Qumica Orgnica, Ed. Limusa, (1

instituto politÉcnico nacional unidad … didactico/manuales d… · práctica no. 7 halogenuros...

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