PRÁCTICO Nº 1 “QUÍMICA ORGÁNICA I”

TEMA: “ANÁLISIS ELEMENTAL CUALITATIVO DE COMPUESTOS ORGÁNICOS”.

I.- INTRODUCCIÓN:

Para la caracterización de un compuesto orgánico desconocido, es de gran utilidad el conocimiento de los

elementos que lo componen (composición centesimal o fórmula empírica). En los compuestos orgánicos los

elementos que, ordinariamente, se encuentran junto con el CARBONO, HIDRÓGENO y OXÍGENO, son el

NITRÓGENO, FÓSFORO, AZUFRE y los HALÓGENOS.

La identificación de Carbono e Hidrógeno es posible realizarla mediante un ensayo previo de IGNICIÓN o

calentando la muestra con óxido cúprico y reconociendo el carbono como CO2 y el hidrógeno como H2O. El

ANÁLISIS POR COMBUSTIÓN es el procedimiento más utilizado en la GRAVIMETRÍA para la determinación

de carbono e hidrógeno en compuestos orgánicos. Debido a que esta técnica es exacta y aplicable a un gran

número de sustancias, la mayoría de los químicos consideran que esta forma de análisis elemental es un paso

necesario en la caracterización e identificación de nuevos compuestos. Este procedimiento requiere de un

equipo especializado y se realiza, comúnmente, en laboratorios y comerciales. El método consiste en calentar

la muestra orgánica en atmósfera de oxígeno y el producto parcialmente quemado se hace pasar a través de

catalizadores a temperatura elevada para completar la oxidación de la sustancia a estudiar en CO2 y H2O. A

su vez, es posible analizar el contenido de nitrógeno, mediante una modificación del método anterior, llamado

MÉTODO DE DUMAS, el que consiste en mezclar la muestra con CuO en polvo y calcinarla en corriente de

dióxido de carbono, con lo cual, se descompone en H2O, CO2, Nitrógeno y algunos óxidos de nitrógeno. Estos

óxidos, se reducen a N2 y, junto a los otros gases, se hacen pasar por unas buretas: Una bureta con una

solución de KOH concentrada que absorbe el CO2 y la otra con desecante para absorber el H2O. El volumen

de gas que se obtiene, finalmente, corresponde al N2 desprendido.

El Nitrógeno, Azufre y Halógenos presentes en compuestos orgánicos no pueden ser identificados

directamente debido a que, a menudo, ellos están unidos covalentemente y con los más variados estados de

oxidación. La identificación de estos se basa en su conversión en compuestos iónicos que son solubles en agua

y en la aplicación de pruebas o ensayos específicos, de manera tal que indispensable realizar un tratamiento

preliminar de la sustancia orgánica con el fin de reducir a estos elementos a un estado de fácil identificación.

Un procedimiento simple que permite lograr la reducción de estos elementos es el MÉTODO DE LASSAIGNE,

el que consiste en someter la muestra orgánica a una FUSIÓN CON SODIO. Este método permite

transformar el nitrógeno, azufre y halógenos en iones SOLUBLES EN AGUA (Por ejemplo, CN-, SCN-, S2-,

X-), los que pueden ser identificados con facilidad mediante técnicas analíticas usuales.

El Azufre como ión sulfuro (S2-) se identifica como un precipitado negro de sulfuro de plomo (PbS) al tratar

la solución con acetato de plomo (Pb(CH3COO)2). El nitrógeno, en solución alcalina (o básica), se encuentra

como ión cianuro (CN-) o como tiocianuro (SCN-), SIEMPRE Y CUANDO exista azufre en la muestra. El CN-,

por adición de sulfato ferroso (FeSO4) a pH controlado, forma un precipitado característico de azul de

Prusia.

Finalmente, los halógenos en la fusión sódica, se transforman en halogenuros; éstos se pueden precipitar

como halogenuros de plata (AgX) por adición de nitrato de plata (AgNO3). El cloruro de plata (AgCl) es un

Universidad del Bío Bío

Departamento de Ciencias Básicas

Pedagogía en Ciencias Naturales.

Dr. Luis Lillo Arroyo

Prof. Gabriel Bustamante Romero.

precipitado blanco soluble en solución de amoniaco (NH3). El bromuro de plata (AgBr) es un precipitado

amarillo pálido y, el yoduro de plata (AgI) es de color amarillo y son insolubles en esa solución.

II.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1.- IDENTIFICACIÓN DE CARBONO E HIDRÓGENO: Coloque, en un tubo de ensayo pyrex seco, 1,0 g de

CuO. Caliente, suavemente, hasta lograr secar el compuesto. Una vez frío, añada 0,2 g de glucosa. Mezcle

homogéneamente. Luego de lo anterior, ajuste al tubo de ensayo un tapón con un codo de vidrio, el que debe

sumergir en un tubo de ensayo que contiene una solución de Ca(OH)2. Caliente el tubo que contiene la mezcla

de CuO más glucosa. Observe la reacción de un precipitado de color blanco que corresponde a carbonato de

calcio (CaCO3) y la condensación de aguas en las paredes del tubo de ensayo. Escriba la ecuación de

combustión de la glucosa.

2.- MÉTODO DE LASSAIGNE (FUSIÓN SÓDICA) PARA LA IDENTIFICACIÓN DE NITRÓGENO, AZUFRE Y

HALÓGENOS:

(*) En un tubo de bohemia (tubo de vidrio de 50 x 5 mm) en posición vertical, se coloca mediante una pinza o

un papel filtro, un trocito de sodio recién cortado y limpio (el tamaño del trocito de sodio es,

aproximadamente, 4 mm). Caliente, suevamente, la parte inferior del tubo hasta que se funda el sodio y sus

vapores suban por las paredes del tubo. Entonces, se añaden, aproximadamente, 50 mg de LA MUESTRA

ORGÁNICA MEZCLADA CON IGUAL CANTIDAD DE SACAROSA.

(**) La adición y el calentamiento se repiten por segunda vez y, de nuevo, se calienta la parte inferior del

tubo. Se deja enfriar el tubo y se le añade 1 ml de etanol para poder disolver el sodio que no haya

reaccionado y, nuevamente, se calienta la parte inferior del tubo hasta que se ponga rojo durante 2 mi nutos.

Estando el tubo al rojo sumérjalo, rápidamente, en un vaso de precipitado con 20 ml de agua destilada (NO

SE ASUSTE SI EL TUBO SE ROMPE, PUES, ASÍ DEBE SER. En caso que no se rompa, golpéelo

suavemente).

(***) Proceda a calentar, suavemente, esta solución. Filtre y lave con pequeñas porciones de agua destilada.

Debe resultar un líquido incoloro o, ligeramente, amarillo, transparente y alcalino. ESTA SOLUCIÓN SE

EMPLEARÁ PARA LOS ENSAYOS QUE, A CONTINUACIÓN, SE SEÑALAN.

2.1.- IDENTIFICACIÓN DE NITRÓGENO:

(a) Se ajusta el pH a 13 a 1 ml del filtrado. Luego, añada 2 gotas de solución saturada de sulfato de hierro

(II) (FeSO4) y amonio y 2 gotas de solución de fluoruro de potasio (KF) al 30%. Hierva, ligeramente, la

solución por unos 30 segundos (CON PRECAUCIÓN). Una vez fría, acidule gota a gota con ácido sulfúrico

(H2SO4) al 30% hasta que se disuelva el hidróxido férrico (Fe(OH)3) (UN EXCESO DE ÁCIDO PUEDE SER

PERJUDICIAL). La presencia de nitrógeno será observada mediante la apreciación de un precipitado azul de

Prusia. En caso de NO OBSERVAR EL PRECIPITADO AZUL y haber obtenido una disolución verdosa, esto

indica que, probablemente, la descomposición inicial con sodio no haya sido completa.

Ecuaciones:

Fe2+ + 6 CN- [Fe(CN)6]4-

Parte del ión ferroso se oxida a hierro (III) por el aire durante la ebullición y luego, al acidular se forma

el precipitado característico:

Fe3+ + [Fe(CN)6]4- Fe4[Fe(CN)6]3

(b) Disuelva, en 3,0 ml del filtrado, unos cuantos cristales de nitrito sódico. Posteriormente, adicione 2 gotas

de solución de cloruro férrico (FeCl3) y la solución resultante se acidula con ácido sulfúrico diluido. Caliente la

mezcla a ebullición, alcalinice con hidróxido de amonio (NH4OH) y filtre. Al filtrado, añada 1 gota de agua

saturada con ácido sulfhídrico (H2S) o un sulfuro alcalino. La presencia de nitrógeno será observada al

aparecer un color violeta en su filtrado.

2.2.- IDENTIFICACIÓN DE AZUFRE:

(a) Acidule con ácido acético concentrado (CH3COOH) 2,0 ml del filtrado y luego añada 3,0 ml de acetato de

plomo (Pb(CH3COO)2) al 5%. La aparición de un precipitado negro confirma la presencia de azufre en la

muestra.

(b) Añada, a 1,0 ml del filtrado, 2 gotas de la solución de nitroprusiato de sodio recién preparado. La

presencia de azufre será indicada al observar una coloración violeta rojiza en su muestra.

2.3.- IDENTIFICACIÓN DE HALÓGENOS: Acidule, con ácido nítrico (HNO3) al 10%, 2,0 ml de la solución e

hierva, suavemente, por unos minutos para expulsar lo que hubiere de HCN, H2S y SCN. Deje enfriar la

solución y agregue gotas de solución de AgNO3. ¿Qué color se aprecia en el precipitado? ¿A qué corresponde

esa coloración? Finalmente, añada al precipitado 2,0 ml de disolución de amoniaco concentrado.

CUESTIONARIO:

1.- Establezca las diferencias entre los Métodos de Lassaigne y de Dumas, mencionados en esta guía.

2.- Escriba la ecuación balanceada para la combustión del ácido benzoico (C6H5COOH). ¿Cuántos mg de CO2 y

H2O se producirán en la combustión de 4,635 mg de ácido benzoico?

3.- El Nitrógeno se encuentra formando parte de muchos compuestos de interés: proteínas, medicamentos,

fertilizantes, explosivos y aguas potables de abastecimiento. El análisis de nitrógeno es de gran importancia,

tanto en la industria como en la investigación. ¿Cómo se determina el nitrógeno orgánico?

4.- Una muestra de un compuesto orgánico que pesa 5,714 mg produce una combustión completa, cuyos

productos son 14,414 mg de CO2 y 2,529 mg de H2O. Determine el % de C y H en la muestra y, sabiendo

que su peso molecular es 122,05 g/mol, determine la fórmula empírica del compuesto orgánico.

5.- Los compuestos orgánicos que contienen nitrógeno, cuando se calientan con sal sodada, desprenden

amoniaco. ¿Cómo se podría identificar ese producto? Escriba las ecuaciones.