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LOS ASPECTOS MÁS GENERALES
QUE DEFINEN LA ESTRUCTURA DE
LA MOLÉCULA DE UN COMPUESTO
ORGÁNICO SON CUATRO:
1) Constitución
2) Conectividad
3) Configuración
4) Conformación
1. Constitución
C2H6O
Establece que tipo de átomos y en
que cantidad se encuentran dentro de
la molécula.
Esto se puede determinar en función de 5
parámetros:
A. Análisis químico cualitativo
B. Análisis químico cuantitativo
C. Su masa molecular
D. Su fórmula empírica
E. Su fórmula molecular
C2H6O
Por ejemplo, al analizar el etanol, se
determinó la siguiente fórmula molecular:
Esta fórmula establece que una molécula de
etanol esta constituida por dos átomos de
carbono, seis de hidrógeno y un átomo de
oxígeno.
2. Conectividad
Describe como están unidos los átomos entre sí. No obstante que las moléculas del etanol y el éter metílico tienen la misma constitución, la manera en que están unidos (o conectados) los átomos entre sí es diferente:
H C
H
H
C
H
H
O H H C
H
H
O C H
H
H
PARA LA MISMA CONSTITUCIÓN: C2H6O
SE OBSERVA DIFERENTE CONECTIVIDAD:
ALCOHOL ETÍLICO ÉTER METÍLICO
3. Configuración
Una vez que se conocen la constitución y la
conectividad en una molécula, la
configuración se refiere al arreglo que tienen
en el espacio sus átomos y/o grupos
funcionales, excluyendo a los arreglos que
resultan de la rotación alrededor de una
enlace sencillo C-C
CH3
O
HC
CH2
H3C
CH3
CH
CH2
CH3
O
(+)-CARAVONA (-)-CARVONA
ESPEJO
La (-)-carvona es el constituyente principal de la alcaravea
La (+)-caravona es el constituyente principal de la menta verde
4. Conformación
Se refiere a diferentes arreglos que se obtienen cuando se efectúan giros alrededor de enlaces sencillos carbono-carbono
Cl H
Cl
CONFÓRMERO ANTIPERIPLANAR CONFÓRMERO SINCLINAL
ClCl
H
H
H
HH
HH
Cl
Cl
Cl
H
H
H HHH
Cl
H H
En los compuestos orgánicos, los elementos que
generalmente se encuentran presentes junto con el
Carbono, el Hidrógeno y el Oxígeno son:
Nitrógeno
Halógenos (Flúor, Cloro, Bromo e Yodo)
Azufre
Fósforo
La identificación de estos elementos en una muestra se
basa en su conversión en compuestos iónicos solubles en
agua y en la aplicación de pruebas específicas para llevar a
cabo su detección.
Jean Louis Lassaigne
(1800 –1859)
fue un químico frances
(FUSIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS CON METALES)
1. En general se coloca dentro
de un tubo de ensayo (de 8 x
50 mm), un trozo de sodio (o
magnesio) metálico, de
aproximadamente 4 mm de
tamaño.
2. El tubo se calienta con un
mechero de Fisher hasta
que se observa que el metal
se funde.
3. Se retira el tubo del mechero y se adicionan
aproximadamente 5 mg. del compuesto
desconocido (el cual previamente se mezcló con un
peso igual de sacarosa).
4. Nuevamente se calienta
el tubo y se repite la
adición por una
segunda vez. En este
momento se calienta el
fondo del tubo al rojo
vivo, por unos 5
minutos.
5. Al finalizar el calentamiento se deja enfriar
el tubo y se adiciona con precaución 1 ml.
de etanol para eliminar el exceso de sodio
que no ha reaccionado (precaución).
6. El tubo se calienta de nuevo y aún caliente
se deja caer dentro de un vaso de
precipitados de 100 ml. que contenga 20
ml. de agua destilada (precaución).
7. El tubo se rompe con una varilla de vidrio,
se calienta la solución se calienta a
ebullición y se filtra. El filtrado debe ser
incoloro y se usa para determinar los
diferentes aniones presentes.
de vidrio
SI
NO
Colocar en un
1 trozo de sodio
(cubo de 0.4 mm
calentarcon un mechero de
Meker
¿esta fundido
el sodio?
adicionar dentro del
tubo 5 mg de la muestra
en 5 mg de sacarosa
Calentar el tubo
en 5 mg de sacarosa
5 mg de la muestraadicionar otros
1) Calentar el fonfo del tubo
al rojo vivo por 5'2) Dejar enfriar
MEZCLA DE REACCIÓN
Adicionar
1 ml de
¿hay una
flama en la boca
del tubo?
Tapar la boca
del tubo
Mezcla de reacción
fría
Calentar el tubo
en un baño María
Mezcla de reacción
caliente
1) Introducir el tubo
dentro de un vaso de precipitados con 20 ml.
de agua destilada
2) Romper el tubo con una varilla
3) Filtrar por
SI
NO
MEZCLA DE REACCIÓN
LISTA PARA EFECTUAR
LAS PRUEBAS DE
IDENTIFICACIÓN
Etanol
gravedad
por lado)
metálico
tubo de ensayo
https://www.youtube.com/watch?v=NbbMzONpDk4
A review of techniques in the Lassaigne sodium-fusion
R. P. Gower and I. P. Rhodes
J. Chem. Educ., 1969, 46 (9), p 606
DOI: 10.1021/ed046p606
SACAROSA
Se debe emplear sacarosa en polvo (azúcar para
confitería), la cual contiene 97% de sacarosa y 3
% de almidón.
Se mezcla el compuesto desconocido con el azúcar en
polvo con el fin de que se tenga un medio para acarrear la
muestra, así como un medio reductor para que:
OH
O
CH2OH
OHCH2OHHOCH2
H
O
HOO
HO
O
SACAROSA
R C
O
NH2
AMIDA
R NO2NITRO
R N ONITROSO
R N
H
N
H
R
HIDRAZO
+
OH
O
CH2OHH
HOCH2
O
HOO
HO
O
CH2OH OH
Na , CALORo
NaCN + CO2 + H2O
SACAROSA
Los compuestos que contienen
nitrógeno produzcan cianuro de
sodio
R S R
+
SULFUROS
Na , CALORo
NaS + CO2 + H2O
R S R
O
O
SULFONAS
ANILLOS
SULFÓXIDOS
R S R
O
SULFONAMIDAS
R S NH2
O
O
HETEROCÍCLICOS
S
OH
CH2OHO
CH2OHO
HO
OHO
O
HOCH2
H
OH
SACAROSA
Los compuestos que contienen
azufre produzcan sulfuro de
sodio
Na2S
PERMITEN IDENTIFICAR LA PRESENCIA
DE LOS DIFERENTES ELEMENTOS
PRESENTES EN LOS COMPUESTOS
ORGÁNICOS.
La mezcla de reacción incolora que se obtuvo en la primera parte de la prueba puede estar constituida por las siguientes sales de sodio:
MUESTRA PROBLEMA
CONTENIENDO
C, H, O, N, S,
HALÓGENOS
Na
CALOR
o
Na2S + NaX + NaCN
La presencia de cada una de estas sales en la
solución incolora permite detectar cada uno de los
siguientes átomos en la muestra original:
1.-Azufre
2.-Nitrógeno
3.-Halógeno (cloro, bromo, yodo)
4.-Flúor
y por medio de la pirolisis de la muestra original se puede
detectar:
5.-Fósforo
Formación de un precipitado de color negro
AcOH + Pb(OAc)4
Na2SPbS
SOLUCIÓN INCOLORA
CONTENIENDO
Na2S + NaX + NaCN
1) AcOH (pH 4-5)
2) Pb(OAc)4
PbS
pp color negro
Formación de un precipitado de color azul de Prusia
SOLUCIÓN INCOLORA
CONTENIENDO
Na2S + NaX + NaCN
2) FeSO4(NH4)2SO4.6H2O
KFe Fe (CN)6
pp color azul de
3) KF SOLUCIÓN (30%)
4) CALOR, 30'
5) H2SO4 (30%)
desaparece (Fe(OH)3)
Prusia
III II
SOLUCIÓN INCOLORA
CONTENIENDO
Na2S + NaX + NaCN
1) HNO3 (pH = 1)
2) CALOR
3) AgNO3
SE FORMA UN pp.
CON BASE EN EL COLOR DEL pp
HNO3 + AgNO3
BLANCO, AgCl
AMARILLO PÁLIDO, AgBr
AMARILLO CANARIO, Agi
NaX
AgCl
(pp blanco) AgBr
(pp crema)
AgIr
(pp amarillo)
ZIRCONIO-ALIZARINA
SOLUCIÓN INCOLORA
CONTENIENDO
Na2S + NaX + NaCN
1) AcOH (pH = 4-5)
2) CALOR
3) Complejo
SE FORMA UN COMPLEJO
COLOR AMARILLO
O
O
OH
OH
ALIZARINA
ZrCl4 +
O
O
O
O
Zr
ClCl
COMPLEJO COLOR ROJO
COMPLEJO COLOR ROJO
O
O
O
O
Zr
ClCl
O
O
O
O
Zr
FF
COMPLEJO COLOR AMARILLO
2 NaF + 2 NaCl +
pp COLOR AMARILLO
MUESTRA ORIGINAL
CONTENIENDO
FÓSFORO
CaO,
Ca3(PO4)2 ´+ Na2O + H2O
24 H2MoO4 + 6 NH4Cl + 6 HCl
2 (NH4)3PO4.(MoO3)12 + 24 H2O + 3 CaCl2
FOSFOMOLIBDATO
DE AMONIO
DETERMINACIÓN DE CARBONO E
HIDRÓGENO
El principal análisis orgánico cuantitativo que
se efectúa permite determinar el contenido
exacto de carbono y de hidrógeno en la
muestra desconocida y este se realiza por
medio de la combustión de la muestra.
C12H22O11 + 12 O2 12 CO2 + 11 H2O
Los fundamentos del método para el análisis
cuantitativo fueron desarrollados por Lavoisier en
el siglo XVIII
El análisis se basa en la
combustión total de la
muestra, la cual va a generar
dióxido de carbono y agua
CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O
Antoine Laurent
Lavoisier y su esposa
María Ana Pierrette
Para poder determinar el
volumen de oxígeno consumido
y el de dióxido de carbono
formado, Lavoisier quemó
cantidades pesadas de carbón
sobre mercurio dentro de una
campana conteniendo oxígeno
y midió el volumen del gas que
se formaba, antes y después de
absorber el dióxido de carbono
en un álcali.
CO2 2 KOH+ K2CO3 + H2O
El también intentó estimar el
contenido de carbono de:
Etanol
Grasas
Ceras
quemando estos compuestos
en una lámpara de alcohol de
tal manera que se pudieran
medir la:
1) cantidad de oxígeno
consumida
2) Cantidad de dióxido de
carbono producida
Aparato de
combustión que utilizó
Lavoisier para
analizar aceites
Debido a los datos inadecuados sobre la
composición del dióxido de carbono y del
agua, todos los resultados obtenidos por
Lavoisier no fueron precisos
Posteriormente Justus
von Liebig modificó el
aparato, dándole
esencialmente su forma
moderna
APARATO DESARROLLADO POR LIEBIG
Después del tubo de combustión estaba un tubo conteniendo
cloruro de calcio para absorber el vapor de agua formado a
partir del hidrógeno contenido en la muestra
El desarrolló un aparato de potasa (Kaliapparat), con lo
que eliminó el uso de la campana y del mercurio para
colectar los gases de anhídrido carbónico que se forman
a partir del carbono en la muestra
Aparato de potasa (Kaliapparat),
2 KOH + CO2 K2CO3 + H2O
REACCIÓN EL EL APARATO DE POTASIO
CaCl2 + 6 H2O CaCl2.6 H2O
LO QUE OCURRE EN LA TRAMPA DE
CLORURO DE CALCIO
OTRO PUNTO QUE TOMÓ EN CUENTA LIEBIG:
EN LA COMBUSTIÓN COMPLETA POR EJEMPLO
DE LA GLUCOSA
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
LAVOISIER NO CONSIDERÓ QUE ESTA
REACCIÓN PUEDE SER INCOMPLETA
C6H12O6 + 5 O2 4 CO2 + 2 CO + 6 H2O
PARA FAVORECER LA COMBUSTIÓN
COMPLETA DE LA MUESTRA, LIEBIG EMPLEÓ
UNA LÁMINA DE COBRE:
2 CuO + 2 CO 2 CO2 + 2 Cu
2 Cu + O2 2 CuO
C6H12O6 + 5 O2 4 CO2 + 2 CO + 6 H2O
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
Debido a la escasez y al costo de los
materiales, las microtécnicas desarrolladas
por primera vez por Fritz Pregl en 1910 son
las más usadas. En la siguiente figura se
muestra un esquema del aparato
La muestra se quema en una corriente de oxígeno
para formar los óxidos de carbono y agua. El óxido
cúprico se usa en el tubo de combustión (ver detalle
en la siguiente figura) para asegurar la conversión del
monóxido de carbono en dióxido de carbono
Para asegurar la conversión del monóxido de
carbono en dióxido de carbono se usa una
trampa con hopcalita
El tubo con hopcalita y el calentador eléctrico
usado entre (13) y (14) cuando esta presente el
nitrógeno.
La hopcalita es una mezcla de:
CuO + CoO + MnO2 + Ag2O