folleto lab biorganica 2.0 (1)
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Laboratorio Química Biorgánica
Cátedra de Química Orgánica y Bioquímica
Autores:
M.Sc. Marco Calvo Pineda
Lic. Francis Carballo Arce
Lic. Luis Roberto Villegas
M.Sc.. Xinia Vargas González
M.Sc. Henry Borbón Alpízar
Dr. Roy Mario Soto Fallas
Escuela de Química
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Química Industrial
2012
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Índice de Contenidos
Introducción……………………………………………………………………………………………………………. 3
Normas de trabajo en los laboratorios de Química Orgánica…………………………………………………… 8
Química Orgánica: Introducción al manejo de técnicas Básicas en el Laboratorio
1. Seguridad en el laboratorio ………………………………………………………………………………… 11
2. Recristalización y puntos de fusión……………………………………………………………………….. 35
3. Extracción…………………………………………………………………………………………………….. 50
4. Extracción de Pigmentos Fotosintéticos
Separación de pigmentos fotosintéticos mediante extracción líquido- líquido……………………….. 60
5. Cromatografía: tipos y alcances…………………………………………………………………................ 66
6. Destilación y Puntos de Ebullición………………………………………………………………………… 78
7. Destilación de un vino y determinación del grado de alcohol…………………………………………... 95
8. Propiedades de los alcoholes……………………………………………………………………………… 100
9. Esterificación – Síntesis del acetato de n-amilo…………………………………………………………. 110
10. Sustitución Electrofílica Aromática
Síntesis del nitrobenceno y la p-nitroacetanilida…………………………………………………………. 119
11. La leche y su química………………………………………………………………………………………. 126
12. Análisis Cualitativo de Carbohidratos…………………………………………………………………….. 134
[A] USO DEL ÍNDICE DE MERCK…………………………………………………………………………………………………… 134
[B] CONCENTRACIONES USUALES DE ALGUNOS ÁCIDOS Y BASES………………………………………………. 137
[C] ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICAS DE DISOLVENTES ORGÁNICOS………………………………………….. 138
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Introducción
¿Qué es la química orgánica?
La química orgánica es la parte de la química que estudia los compuestos del carbono. El origen del término
Química Orgánica fue propuesto por Jöns Jacob Freiherr von Berzelius1 en el año de 1807, para referirse a todos los
compuestos descubiertos a partir de organismos vivos, tanto animales como vegetales. La Química Orgánica es la
química de de los seres vivos. Estudia los compuestos de carbono, sus propiedades y reacciones.
El carbono es único, ya que entre todos los elementos, este puede formar
cadenas estables. Estas cadenas pueden tener hasta millones de átomos de
carbono enlazados unos con otros. Esta propiedad le da una gran
versatilidad y hoy se conocen más de 18 millones de compuestos orgánicos.
Estos compuestos pueden ser tan variados como plásticos, detergentes,
fibras sintéticas, DNA, proteínas, refrigerantes y combustibles. El estudio de
estos compuestos comprende varias etapas, dentro de las cuales las más
importantes son:
*Estructura: que involucra técnicas de elucidación estructural, tales como:
espectroscopia, espectros de masas, difracción de rayos X.
* Reactividad: lo cual analiza los mecanismos de reacción de los diversos
grupos que se estudian en la química orgánica.
*Actividad biológica: son una serie de ensayos que incluyen modalidades “in vivo” 2e “in vitro”
3, que permiten conocer
las aplicaciones que puede tener un compuesto químico (biocida4, farmacológico, etc), además de las implicaciones
para la salud humana y de otros seres vivos.
*Síntesis: es el conjunto de procedimientos químicos adecuados para la preparación de compuestos orgánicos más
complejos a partir de materias primas simples.
Este conjunto de etapas permite llegar al descubrimiento de nuevas sustancias y a la comprensión de las actividades
que puede tener un compuesto, además de analizar el riesgo que implica el mismo para la vida en el planeta.
1 Tomado de:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/biography/b/be/berzelius_00045joens_00045jacob_00045freiherr_00045von_000451779_0004508_0004520.bio.html (accesado enero 2009) 2 In vivo: ensayo biológico que se realiza directamente en un organismo vivo
3 In vitro: ensayos químicos o bioquímicos que se realizan a nivel de tubo de ensayo
4 Biocida: sustancia química que tiene la capacidad de provocar la muerte de organismos vivos.
Jöns Jacob Freiherr von Berzelius
Berzelius
4
La química orgánica es muy importante ya que más del 95% de las sustancias químicas conocidas son compuestos
del carbono y todos los compuestos responsables de la vida (ácidos nucleicos, proteínas, enzimas, hormonas,
azúcares, lípidos, vitaminas, etc.) son sustancias orgánicas.
Fig. 1 Fragmento de cadena de nucleótidos, que forman una de las cadenas de ADN
(Tomado de : http://www.secundaria.us.es/josromrom/an/3_adn.htm (accesado, setiembre 2007)
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Hasta el momento se han caracterizado alrededor de diez millones de compuestos orgánicos5, los cuales se
encuentran dentro de:
• Los alimentos que consumimos (constituidos entre otros por carbohidratos, lípidos, proteínas y vitaminas)
• La piel de los animales y las plumas de las aves
• Los plásticos
• Las fibras sintéticas y naturales
• Los colorantes
• Las medicinas y las drogas
• Los insecticidas
• Los herbicidas
• Los ingredientes en perfumes y agentes saborizantes
• Los productos del petróleo.
Todos los que no se encuentran en fuentes naturales son estudiados, analizados y sintetizados con la ayuda de los
principios básicos de esta rama de la Química.
Lo que hoy entendemos por el término Química Orgánica no se comprendía como tal hace un poco más de cien
años. Los hitos más importantes en la forja de esta disciplina, son los siguientes:
5 Según lo reportado por el Chemical Abstracts, una publicación que abarca y clasifica la bibliografía química escrita
en la mayor parte del mundo
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Cuadro 1: Resumen cronológico del desarrollo de la Química Orgánica
Año Evento
Finales del siglo XVIII
El enigma de la Química orgánica: La fuerza vital6
Se observa que los compuestos orgánicos están formados por un número muy limitado de elementos.
Principios del siglo XIX Aparecen las bases del ordenamiento estructural
Se establece la ley de las proporciones múltiples
Década 1820
Se logra la síntesis de la urea, se tiende el puente entre química inorgánica y química orgánica
Se da el descubrimiento de la isomería
Años 1830-1840
Se establecen los radicales orgánicos como un principio de ordenamiento
Orden entre los radicales orgánicos: la sustitución.
Definición de radicales derivados.
1840-1850 Ordenación por tipos de compuestos.
La unificación de radicales y tipos.
1850 Estructura interna de los radicales: la tetravalencia del carbono y
su capacidad para formar cadenas.
1860 Primeras formulaciones modernas
1870 Estructura tetraédrica del carbono: isomería óptica
1880 Estructura hexagonal del benceno
1930-1940
Planteamiento de la Teoría de la Resonancia.
Desarrollo de la Espectroscopia de Rayos X.
Desarrollo de la Espectrometría de Masas.
1950 Análisis conformacional: estereoquímica del ciclohexano.
Descubrimiento de la Resonancia Magnética Nuclear.
6 Teoría de la fuerza vital: Fue postulada por Berzelius, y establecía que estos compuestos sólo se podrían preparar
a través de la operación de una Fuerza Vital inherente en una célula viva.
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Este resumen se ha extraído en parte del libro From Vital Force to Structural Formulas. O. Theodor Benfey, ACS,
1975.
Este libro de prácticas de laboratorio tiene como objetivo introducir al estudiante en las técnicas y conceptos básicos
de laboratorio, desde el punto de vista de la química orgánica y demostrar al estudiante que la química orgánica es
de gran importancia para el mundo moderno y que ha jugado a lo largo de la historia de la humanidad un papel
determinante en el desarrollo del estilo de vida del mismo. Con el descubrimiento y síntesis de materiales que
facilitan la vida del hombre y además productos farmacéuticos que han venido a contribuir con el mejoramiento de la
calidad de vida del hombre.
Química Verde
La química verde cada vez toma mayor importancia en los procesos de docencia, industriales y de investigación en
química. Los principios de Química Verde enfatizan en la reducción de posibles daños a la salud humana y al
ambiente. Muchos de los experimentos desarrollados en los cursos de laboratorio no son “verdes”. Algunos
utilizan materiales tóxicos, otros generan exceso de desechos, y otros utilizan cantidades innecesarias de recursos
naturales. En este sentido conviene indicar, que la cátedra de Química Orgánica está realizando un esfuerzo
importante por armonizar las prácticas de laboratorio que se realizan en la Escuela, con una propuesta acorde con
los principios de Química Verde, que enfatizan en la reducción o eliminación de sustancias que causan daños a la
salud humana y al ambiente. De esta manera, se optó por minimizar la cantidad de reactivos utilizados, mejorar las
prácticas existentes, cambiando algunos de sus apartados o bien recurrir a la sustitución de prácticas, por
propuestas de laboratorio más amigables y de menor impacto ambiental.
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Normas de trabajo en los laboratorios de Química Orgánica
“Su seguridad y la seguridad de aquellos que le rodean, depende
de su comprensión acerca de los peligros potenciales asociados
al realizar cualquier trabajo de investigación
en un laboratorio ”
Tomado de: http://nobel.scas.bcit.ca/debeck_pt/science/safety.htm (accesado enero 2009)
En todo laboratorio de docencia, análisis, de síntesis o de investigación existen riesgos potenciales. Los accidentes
pueden originarse por negligencia en la prevención, por descuido durante el proceso o por circunstancias fuera de
control.
Para prevenir y/o actuar después de un accidente es necesario seguir ciertas normas de seguridad, la mayoría de
las cuales aparecen a continuación.
1. Memorizar la localización de los extintores y de cualquier otro tipo de equipo o mecanismo para emplear en
emergencias. Conocer el manejo y uso de los extintores disponibles en el laboratorio y de los demás equipos de
emergencia.
2. Usar siempre gafas de laboratorio para la protección de los ojos cuando se esté
trabajando en un laboratorio. Los lentes de prescripción médica no proporcionan la
protección necesaria, debe emplear los lentes de seguridad sobre estos o en su lugar.
Nunca use lentes de contacto sin las gafas de protección.
3. Muchos reactivos son tóxicos, algunos son sumamente tóxicos, otros como las
disoluciones concentradas de ácidos o de bases fuertes, son corrosivos. En caso de
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contacto con la piel, enjuagar inmediatamente el área afectada con abundante agua. Si una disolución corrosiva se
derrama sobre la ropa, quitarse inmediatamente la prenda y de ser posible ducharse.
4. No trabajar en el laboratorio si no se lleva puesta una gabacha adecuada, la cual debe ser amplia, de tela gruesa,
de manga larga y de puños ceñidos. Usar siempre zapatos apropiados (cerrados). Nunca usar sandalias.
5. No consumir alimentos en el laboratorio, no ingerir líquidos en recipientes del
laboratorio. No fumar.
6. Tener cuidado al manipular recipientes de vidrio calientes, ya que este tiene el
mismo aspecto que el vidrio frío.
7. No oler los vapores que provienen de recipientes que contienen
sustancias volátiles. Cuando se requiera hacerlo, traer los vapores con las
manos para percibir el olor.
8. Nunca trabajar solo en el laboratorio. Mantenerse siempre acompañado, al menos de otra
persona.
9. Cuando se emplean o se producen gases tóxicos o corrosivos en un proceso, este debe llevarse a cabo bajo una
campana de extracción de gases o capilla.
10. Nunca extraer disoluciones con una pipeta haciendo succión con la boca. Emplear perillas de succión o
cualquier otro instrumento apropiado.
11. No calentar líquidos en tubos de ensayo con la boca de los mismos orientada hacia alguna persona.
12. No vaciar agua directa y rápidamente a una disolución ácida o básica concentrada. Cuando sea necesario hacer
diluciones, llevar a cabo la operación vaciando lentamente al agua la solución concentrada a través de las paredes
interiores del recipiente que lo contiene y con buena agitación.
13. No botar los desechos (productos de las reacciones, reactivos sobrantes) en las pilas. Consultar con el profesor
o con el técnico de la ventanilla sobre el procedimiento a seguir.
14. No intentar forzar la introducción de un tubo de vidrio dentro del hueco de un tapón. Cuando se realiza esta
operación, previamente debe humedecerse el agujero del tapón con agua jabonosa y las manos deben protegerse
con una tela gruesa. Las superficies de vidrio recién cortadas deben pulirse al fuego, y si se deben partir tubos
hacerlo con ayuda de un paño y siempre empleando los lentes de seguridad.
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15. Los reactivos deben permanecer en su sitio original, no sobre las mesas de trabajo. En la etiqueta se
encuentran clasificados de acuerdo con el grado de toxicidad, de corrosividad, de inflamabilidad y de reactividad.
16. Cuando trabajan varias personas simultáneamente, las puertas de acceso al laboratorio deben permanecer
completamente abiertas. Trabajar siempre con el cabello corto o recogido y sin accesorio colgante alguno. No
realizar experimentos que no han sido previamente autorizados.
17. Los puestos de laboratorio y los sitios donde se encuentren los equipos
deben permanecer limpios y aseados. No deben de permanecer sobre la
mesa de trabajo los bultos o ningún material como libros o cuadernos, a
excepción de la bitácora de trabajo. No se debe jugar en el laboratorio, correr
o distraerse con teléfonos celulares ni reproductores de música, los pasillos
deben permanecer despejados.
18. En caso de incendio no debe cundir el pánico. El fuego localizado puede intentar dominarse inicialmente con un
trapo húmedo o con el extintor apropiado. Cuando se está envuelto en fuego, ducharse rápido y completamente.
19. Cualquier accidente debe reportarse a la autoridad competente inmediatamente después de ocurrido.
20. Llevar siempre un paño para poder utilizarlo para la limpieza de la mesa y un encendedor. Si ocurre un derrame
sobre la mesa de trabajo o la mesa de reactivos, asegúrese de recogerlos de la manera adecuada, solo usted sabe
la naturaleza del derrame.
Nota: Todas las imágenes empleadas para ilustrar las reglas de seguridad en el laboratorio fueron tomadas de:
http://nobel.scas.bcit.ca/debeck_pt/science/safety.htm (accesado, enero 2009) y del sitio
http://www.uq.edu.au/_School_Science_Lessons/1.13.GIF (accesado, enero 2009)
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1. Seguridad en el laboratorio
Objetivos
1. Conocer las mínimas normas de seguridad para el trabajo en el laboratorio.
2. Dar al estudiante las indicaciones necesarias para que sepa como proceder
en caso de un accidente.
3. Hacer conciencia en el estudiante de la importancia en el cumplimiento de
estas reglas.
4. Introducir al estudiante en el uso y reconocimiento de sistemas internacionales de seguridad.
Marco teórico
Hemos considerado de suma importancia la inclusión de una serie de normas de seguridad antes de iniciar las
prácticas de laboratorio. Los experimentos, en muchas ocasiones han sido realizados sin ninguna sistematización
clara de los peligros inherentes a cada uno de ellos, quedando los estudiantes y los profesores expuestos a
accidentes, que en la mayoría de los casos pueden ser evitados si se establecen reglas precisas del
comportamiento para cada situación.
LA INTRODUCCIÓN DE NORMAS DE SEGURIDAD, PARTE DEL PRINCIPIO DE QUE SE PUEDEN
RECONOCER LAS CAUSAS POSIBLES DE PELIGRO EN EL TRABAJO DE LABORATORIO, Y
CONSECUENTEMENTE SER ELIMINADAS
El conocimiento del peligro, es la mejor arma para combatir un comportamiento vacilante y temeroso.
Profesores y estudiantes tienen por lo tanto, la obligación de seguir correctamente las normas de seguridad general,
y las del experimento a realizar. Además, el estudiante, debe anotar en su prerreporte las instrucciones a seguir al
respecto, estando el profesor en la obligación antes de cada laboratorio, de señalar todas las causas de peligro del
trabajo a realizar. Sin estos requisitos no se podrá realizar el laboratorio.
Las siguientes condiciones son las que un laboratorio de química debe tener, para cumplir con las normas mínimas
de seguridad.
- Varias salidas de emergencia
- Pasillos amplios y sin obstáculos
- Suficiente ventilación y claridad
- Equipo de seguridad: extintores con hielo seco y polvo químico, ducha, manta de asbestos, arena,
extractor y capilla para gases, así como, un botiquín para primeros auxilios.
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1.1. REGLAS GENERALES DE PREVENCIÓN:
1.1.1. Se prohíbe comer o fumar en el laboratorio
1.1.2 Se debe poseer materiales de limpieza: jabón, cepillo, toalla, etc.
1.1.3. Los restos de sólidos tales como productos químicos, papel de filtro, trozos de vidrio, etc., se deben
depositar en recipientes destinados para ello (frascos, basureros, etc.)
1.1.4. Los derrames de líquidos o sólidos, deben limpiarse inmediatamente.
1.1.5. Los experimentos que involucran la formación o empleo de sustancias desagradables, corrosivas o
venenosas, por ejemplo, amoníaco, cloruro de hidrógeno, gases nitrogenados, cloro, disulfuro de carbono,
etc., deben realizarse en la capilla de extracción de gases.
1.1.6. Es obligatorio el uso permanente de anteojos de seguridad.
1.1.7. No se deben acercar llamas a los disolventes inflamables
1.1.8. No deben permanecer botellas con disolventes en la mesa de trabajo
1.1.9. Nunca deben mantenerse extintores vacíos.
1.1.10. Quemadores (mecheros), y calentadores con resistencias sin protección, no se deben apoyar sobre
madera.
1.1.11. Las llaves generales de gas, cuando éste no se utilice, deben permanecer cerradas.
1.1.12. Se debe desconectar de la red general todo aparato eléctrico una vez que se termine el trabajo.
1.1.13. Sobre la mesa de trabajo no deben permanecer abrigos, libros u otros objetos ajenos a la actividad
que se realiza.
1.1.14. Todo recipiente que contenga alguna sustancia, debe poseer su etiqueta indicando claramente el
nombre o la fórmula de la sustancia, la fecha de preparación y el nombre de la persona que lo
preparó.
1.1.15. El transporte de cilindros debe realizarse en carros especiales y sujetados firmemente. Deben
almacenarse y utilizarse en posición vertical y sujetos a algún soporte.
1.1.16. Los cilindros, deben protegerse del calor y bajas temperaturas.
1.1.17. Se debe consultar al profesor sobre posibles riesgos cuando se trabaja con una sustancia
desconocida.
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1.1.18. Todo aparato eléctrico, debe poseer su cable a tierra.
1.1.19. Los aparatos de vidrio deben montarse firmemente.
1.1.20. No deben utilizarse accesorios de vidrio rotos.
1.1.21. Para introducir un termómetro o un vidrio en un tapón, debe untarse con un lubricante y protegerse
las manos con una tela. Un lubricante muy utilizado es la glicerina o glicerol.
1.2. SUSTANCIAS
1.2.1. Inflamables
La causa principal de incendios en el laboratorio es la inflamación de líquidos y gases.
Según su solubilidad en agua los líquidos inflamables se dividen en
Clase A: insolubles o parcialmente solubles en agua
Clase B: solubles en agua en cualquier proporción.
Una subdivisión se hace según su punto de inflamación
AI o BI - punto de inflamación menor de 21° C
AII o BII - punto de inflamación entre 21 y 55° C
AIII o BIII - punto de inflamación entre 55 y 110° C
Por ejemplo, en el Cuadro 1.1., se observa que el éter etílico es uno de los disolventes más peligrosos. Tiene bajo
punto de ebullición (35° C), rápida evaporación, bajo punto de inflamación (*) e ignición (*) y un gran intervalo de
explosión. Además, posee la tendencia a formar peróxidos que son altamente explosivos.
Como consecuencia de lo anterior, el éter etílico debe almacenarse en preferencia en botellas de color ámbar y fuera
de la luz; en recipientes de metal o de vidrio de gran grosor, no mayores de ½ L. No deben sujetarse frascos con
líquidos inflamables por el cuello sino por el fondo.
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CUADRO 1.1. Constantes físicas, clase y límites de explosión de gases y líquidos.
Sustancia p. f. (° C)
p. e. (° C)
P. I. (° C)
T. I. (° C)
Clase
Límites de explosión (% volumen)
Inf. Sup.
acetato de etilo -83 77 -4 440 AI 2,1 11,5
acetona -95 56 -19 540 BI 2,1 13
ácido acético 16,6 118 34 470 BII 4 17
hexano 68,7 -26 261 AI 1,2 7,4
p. f. = punto de fusión p. e. = punto de ebullición P. I. = punto de inflamación T. I. = temperatura de ignición Un líquido que se derrama se debe eliminar según sus características. Los que son solubles en agua, deben diluirse
con ella; lo no solubles en agua, generalmente se recogen con un trapo o una esponja. En ambos casos, debe
ventilarse bien el local.
1.2.2. Toxicidad
Los disolventes se dividen según el grado de peligro para la salud en:
Grupo I: (Altamente tóxicos) Por ejemplo, benceno, disulfuro de carbono, tetracloroetano, dicloroetano,
tetracloruro de carbono, tricloroetileno, dioxano y metanol.
Grupo II: (Medianamente tóxicos) Por ejemplo, diclorobenceno, tolueno, ciclohexanona,
metilciclohexanona, y acetato de metilo.
Grupo III: (Poco o no tóxicos) El resto de disolventes.
1.2.3. Extinción de incendios
La extinción de un incendio depende de la naturaleza del mismo. En la Cuadro 1.2., se comparan los poderes de
extinción del agua y del dióxido de carbono. En la mayoría de los casos el dióxido de carbono es más efectivo.
CUADRO 1.2. Poder de extinción del agua (H2O) y del dióxido de carbono (CO2) sobre diferentes disolventes (0= ningún efecto; 2= excelente poder de extinción)
Disolvente
Poder de extinciòn Disolvente Poder de exdtinciòn
H2O CO2 H2O CO2
Etanol 1 2 Éter etílico 0 1
Acetona 1 1 Benceno 0 2
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Tipos de extintores:
Se clasifican: A,B,C,D. Es importante utilizarlo correctamente ya que el tiempo de vaciado de un extintor de
incendios es de segundos, antes de usarlo deberá planificar muy bien donde y como lo utilizará. Hay distintos tipos
de extintores, no todos sirven para todos los fuegos.
Extintores Tipo “A”:
Son extintores que contienen agua presurizada, espuma o químico seco, combaten fuegos que contienen materiales
orgánicos sólidos y forman brasas. Como la madera, papel, plásticos, tejidos, etc. Actúa por enfriamiento y remojo
del material para evitar que vuelva a encenderse.
Extintores Tipo “B”:
Son extintores que contienen espuma, dióxido de carbono, los de uso múltiple de químico seco común y de halón; y
se utilizan en los incendios provocados por líquidos y sólidos fácilmente inflamables: aguarrás, alcohol, grasa, cera,
gasolina, etc. Impiden la reacción química en cadena.
Extintores Tipo “C”:
Son los de gas carbónico o dióxido de carbono, el químico seco común, los extintores de fuego de halón y de
químico seco de uso múltiple; son los recomendados para incendios provocados por equipos eléctricos, como los
electrodomésticos, interruptores, cajas de fusibles y herramientas eléctricas. Los de dióxido de carbono hay que
usarlos con poca presión, porque con mucha potencia pueden esparcir el fuego. Impiden la conducción de la
corriente eléctrica. IMPORTANTE: NUNCA UTILIZAR EXTINTORES DE AGUA PARA COMBATIR FUEGOS
GENERADOS POR EQUIPOS ENERGIZADOS.
Extintores Tipo “D”:
Son de polvo seco especial para ser utilizados en incendios que intervienen metales que arden a mucha temperatura
y necesitan mucho oxigeno para su combustión y que con el agua o químicos reaccionan violentamente. Enfrían el
material por debajo de su temperatura de combustión.
¿Cómo se utiliza un extintor?
1º) Se debe descargar el extintor hacia la base de la llama: Aún apagado el conato, vaciar el extintor
hasta asegurar que este se ha apagado totalmente y no hay peligro que se vuelva a encender.
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2º) Para que un extintor sea efectivo debe utilizarse correctamente. Aunque el momento es muy
complicado, se debe pensar antes de actuar, tendrá solo unos segundos y el atropello solo le servirá
para vaciar el extintor y no solucionar el problema.
3º) Apuntando la abertura de salida del extintor hacia la llama apriete el gatillo manteniendo el extintor en
posición vertical.
4º) Mueva la salida del extintor de izquierda a derecha abarcando toda el área del fuego.
5º) No combata un incendio de espalda al fuego, siempre tiene que tener a la vista la zona de fuego,
pues puede quedar atrapado.
6º) En el caso que esto no fuera suficiente, abandone inmediatamente el lugar donde se encuentra el
fuego y llame a los bomberos. No arriesgue su vida.
Cuadro 1.3. Resumen de los tipos de extintores y sus usos
1.3. ÁCIDOS Y BASES
Los ácidos y las bases (o álcalis) actúan fuertemente sobre la materia orgánica e inorgánica, cada uno según sus
propiedades y concentración.
Se deben almacenar en recipientes especiales, por ejemplo, los álcalis en botellas de polietileno.
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Algunas de sus características se resumen a continuación
- H2SO4 y H2SO4-SO3: higroscópicos, oxidantes y sulfonantes
- HNO3: oxidante y agente de nitración, reacciona explosivamente con alcohol
- HCl y NH3: producen fuertes irritaciones en el aparato respiratorio
- HClO4: reacciona explosivamente con sustancias orgánicas
Por estos motivos hay que tener gran cuidado al trabajar con ácidos y álcalis concentrados. Para eliminarlos de la
piel o de la ropa se usa agua en abundancia.
1.4. CILINDROS CON GAS Y APARATOS O EQUIPOS AL VACÍO
Los cilindros contienen sustancias importantes en el estado gaseoso (H2, O2, N2, CO) o licuado (CO2, SO2, NH3, Cl2,
C2H2). En el primer caso las presiones internas son muy altas, llegando hasta 200 atm., para los licuados la presión
interna corresponde a la presión de vapor.
Los cilindros de CO2, exigen cuidados especiales, dado que la temperatura crítica del dióxido de carbono es
de 31.5° C. Sobre esta temperatura la presión en el cilindro aumenta fuertemente. Las temperaturas críticas
del cloro, dióxido de azufre, amoníaco y acetileno son 143,5° C, 157° C, 132,4° C y 35,9° C respectivamente.
En el Cuadro 1.4, se resumen algunas propiedades de los cilindros de diferentes compuestos.
CUADRO 1.4: Cilindros, sus especificaciones y características especiales
Para evitar equivocaciones, el cilindro tiene un color característico. Los gases inflamables tienen rosca al revés
(izquierda)
Gas Color
característico Rosca Observaciones
O2 azul derecha No engrasar válvulas por peligro de explosión
N2 verde derecha
H2 rojo izquierda
CO2 gris derecha
NH3 gris derecha Altamente irritante, trabajar en la capilla
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Figura 1.1. Código de colores empleado para identificar el contenido de los cilindros de gas. Tomado de:
http://www.paritarios.cl/especial_contenido_cilindros.htm (accesado enero 2009)
1.5. MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS
En los accidentes más serios, la víctima debe recibir primeros auxilios e inmediatamente ser traslada a un centro
médico. Pequeños accidentes que no necesitan de médico deben ser reportados al profesor. En cualquier cosa,
ante un accidente que afecte la salud de una persona, localice y llame a algún miembro del Comité de Emergencias
que opera en la Escuela de Química.
Con base en la naturaleza del accidente, se dan a continuación algunas medidas de primeros auxilios.
1.5.1. Quemaduras de la piel
1.5.1.1. Por ácidos o álcalis:
Lavar la piel inmediatamente con mucha agua fría (absorber el H2SO4 previamente con algodón),
vestimentas empapadas deben ser removidas inmediatamente. Dirigirse al médico.
1.5.1.2. Por fósforo blanco:
Lavar la región con disolución de CuSO4 al 1%. Dirigirse al médico
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1.5.1.3. Por bromo:
Absorber primeramente el bromo con algodón o tela, lavar con mucha agua (no utilizar disolventes
orgánicos). Dirigirse al médico
1.5.2. Lesión de los ojos
1.5.2.1. Por ácidos y álcalis
Acostar a la persona de espaldas, lavar con mucha agua (evitar que el agua impida la respiración).
Eventualmente abrir con fuerza los ojos para lavarlos. Dirigirse al médico.
1.5.2.2. Por pedazos de vidrio
Evitar el movimiento de los ojos. La víctima debe ser traslada inmediatamente al médico.
1.5.3. Quemaduras internas y envenenamientos
1.5.3.1. Por ácidos:
Ingerir un neutralizante suave (por ejemplo, suspensión de MgO), no ingerir vomitivos o carbonato.
Eventualmente tomar leche. Dirigirse al médico.
1.5.3.2. Por álcalis:
Tomar ácido acético diluido al 1% o jugo de limón, también diluido. No utilizar vomitivo de ninguna
especie. Dirigirse al médico.
1.5.3.3. Por cloro, bromo, HCl
Acostar la persona al aire fresco, eventualmente administrarle oxígeno, solamente en casos más
agudos utilizar la respiración artificial. Evitar vapor de alcohol. Llamar al médico.
1.5.3.4. Por H2S, PH3, AsH3, CO, COCl2:
Acostar la persona al aire fresco, llamar inmediatamente al médico. Si es necesario administrarle
oxígeno. Sólo en casos más extremos utilizar respiración artificial. No dar respiración boca a boca
(peligro de envenenamiento).
1.5.3.5. Por HCN:
Igual que en el caso anterior; también se puede hacer que la persona respire nitrito de iso-amilo 5-
6 veces durante 10 segundos cada vez.
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1.5.3.6. Por cianuros:
Igual que en caso anterior. Administrar rápidamente a la persona afectada disolución saturada de
NaCl (una cucharadita en un vaso de agua) como vomitivo. Si está consciente, se debe dar a
tomar una disolución de 2 g de tiosulfato de sodio (Na2S2O3) y 0,5 g de NaNO2 en 50 mL de H2O.
1.5.3.7. Compuestos de arsénico
Provocar vómito (disolución saturada de NaCl, disolución de CuSO4 al 1%, etc.) o anular
químicamente el veneno ingiriendo suspensión de MgO ó Fe(OH)3 recientemente precipitado.
Dirigirse al médico.
1.5.3.8. Otros compuestos
Provocar vómitos, ingerir leche, clara de huevo o crema de avena. Dirigirse al médico.
1.5.4. Heridas por corte
Lavarla con agua del tubo. Luego con agua oxigenada. Cubrir con gasa o venda la herida libre de
cuerpos extraños. Si el corte es grande, dirigirse al médico tanto para limpiar la herida como para
curarla.
1.5.5. Personas que se queman
Evitar el pánico, utilizar la ducha o manta de asbesto. Si es necesario hacer rodar a la persona en
el suelo. En caso de herida cubrir la zona afectada con gasa estéril. Dirigirse inmediatamente al
médico.
1.5.6. Pérdida de conciencia
Acostar la persona en un lugar tranquilo. Si su rostro está rojo, acostarla con la cabeza levantada;
si está pálida, acostarla con la cabeza hacia abajo. Mojar la frente y el tórax con agua fría.
Eventualmente hacerle oler alcanfor, mentol, amoníaco, etc.
1.5.7. Corriente eléctrica
Interrumpir el circuito eléctrico, el socorrista debe estar aislado (sobre madera seca, vidrio, etc.).
Aplicar respiración artificial, intentar reavivar la persona. Buscar al médico
21
1.5.8. Hemorragia arterial
Hacer un torniquete en la zona comprendida entre la herida y el corazón. Los lugares más
indicados parta hacer el torniquete son: en la clavícula, fosa auxiliar, parte superior del muslo,
parte mediana del muslo, tobillos y articulaciones del pie. Si la herida se localiza en la cabeza o el
cuello, se debe intentar calmar la hemorragia, presionándola con las manos.
MANTENER LA CALMA Y ACTUAR RÁPIDAMENTE ES SIEMPRE MUY IMPORTANTE EN LOS PRIMEROS
AUXILIOS.
1.6. EL ALMACENAJE, UTILIZACIÓN Y ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS.
La manera de almacenar un producto químico depende de su estado de agregación y de su reactividad (hacia el
recipiente, su estabilidad térmica, descomposición espontánea, etc.)
1.6.1. El envase
Productos sólidos de ilimitada estabilidad (por ejemplo, NaCl) son almacenados en botellas transparentes; los
sensibles a la luz requieren botellas de color ámbar. Polvos higroscópicos o sensibles al aire, son almacenados en
ampollas en atmósfera de gas inerte o en desecadores. La utilización de ampollas solo está permitida si la
sustancia no se vaporiza durante el almacenaje.
Los productos de fácil descomposición, deben ser almacenados a bajas temperaturas. Hay que prever, sin
embargo, las medidas de seguridad a tomar en el caso de que los productos de descomposición sean corrosivos,
venenosos, etc.
Para algunos productos hay prescripciones especiales de almacenaje, por ejemplo, el sodio metálico en aceite
mineral; el fósforo blanco en agua, etc.
Las sustancias líquidas son normalmente almacenadas en botellas para líquidos. Aquí valen las mismas
observaciones de almacenaje hechas para sólidos. Líquidos que hierven a temperatura ambiente, cuando son
almacenados en ampollas, requieren que estas sean de vidrio grueso. Para abrirlas primero hay que enfriarlas.
Luego se cierra su parte superior. Enseguida, valiéndose de una varilla de vidrio incandescente, se separa la punta
de la ampolla. Para ello basta tocar la fisura hecha con la varilla al rojo vivo.
Debido a su alta presión de vapor, los líquidos tienden siempre a reaccionar con la tapa del recipiente que los
contiene. La selección de la tapa debe ser bien meditada.
22
1.6.2. Los tapones
1.6.2.1. De corcho:
Son resistentes a los disolventes orgánicos (excepto alcohol). Son atacados por ácido sulfúrico concentrado, ácido
nítrico concentrado, halógenos y álcalis. Su resistencia aumenta si es sumergido en un baño de parafina a 120°C
por unos minutos.
1.6.2.2. De hule:
Son empleados principalmente en botellas con álcalis, de ácido clorhídrico concentrado, ácido fosfórico al 70%,
sulfúrico al 20%. Son destruidos rápidamente por halógenos, ozono, álcalis concentrados y ácido sulfúrico
concentrado. Con muchos disolventes orgánicos tales como benceno, éter etílico, piridina, disulfuro de carbono,
hidrocarburos clorados, etc., el hule se hincha, lo que hace difícil quitar los tapones de los frascos.
1.6.2.3. De PVC:
Son resistentes a álcalis, al ácido clorhídrico y al ácido sulfúrico concentrados hasta aproximadamente 60° C. Con
excepción de los alcoholes e hidrocarburos alifáticos, los disolventes orgánicos provocan la hinchazón del PVC.
1.6.2.4. De polietileno:
Son resistentes hasta 100 °C al ácido clorhídrico concentrado, ácido fluorhídrico al 40 %, ácido nítrico y álcalis al 50
%. Con el ácido sulfúrico concentrado el polietileno reacciona con decoloración alrededor de los 40 °C. Sin
embargo, puede ser empleado hasta esta temperatura. La estabilidad del polietileno frente a los disolventes
orgánicos no es muy buena.
1.6.2.5. De teflón:
El politetrafluoroetileno (teflón) posee propiedades extraordinarias de estabilidad. A temperatura de ebullición no es
atacado por el ácido fluorhídrico, ácido nítrico o agua regia. El ácido sulfúrico concentrado o fusiones de hidróxidos
sólo actúan pasados los 300 °C. Frente a la mayoría de los disolventes orgánicos el teflón es también estable y
además puede ser calentado hasta 200 °C sin que se deforme.
1.6.3. El almacenaje
El almacenaje de productos químicos inflamables en refrigeradoras eléctricas sólo es permitido si éstas son a prueba
de explosión. Los recipientes se deben cerrar herméticamente. El almacenaje de productos químicos presupone
siempre una etiqueta inteligible y resistente. Tal regla vale también para recipientes que son empleados por un corto
período (por ejemplo, frascos de reacción). La etiqueta debe ser preparada de una manera tal que personas sin
conocimientos especiales puedan ayudar en caso de peligro. Especial importancia requiere el material con que se
escribe en la etiqueta. La mayoría de las tintas utilizadas en los bolígrafos se destiñen rápidamente en la atmósfera
de laboratorios químicos.
23
Se recomienda el uso de un lápiz de mina. Al sacar el líquido de un recipiente se debe tomar la precaución de no
echar a perder la etiqueta con las gotas remanentes. Se tiene como regla, verter el líquido del lado opuesto a la
etiqueta, limpiándose con un trapo las gotas que quedan en el exterior del recipiente.
1.7. ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS
La eliminación de productos químicos requiere siempre precauciones especiales que dependen del material a ser
eliminado.
1.7.1. La basura se debe eliminar diariamente.
1.7.2. Los productos solubles en agua, no venenosos y no inflamables, se pueden botar en la pila con un
exceso de agua.
1.7.3. Los productos inflamables se deben incinerar en lugares especiales.
1.7.4. La eliminación de productos que no corresponde a las especificaciones arriba mencionadas, se debe
realizar solamente después de consultar con el profesor.
CUADRO 1.5 . Toxicidad de los productos químicos más utilizados en el laboratorio.
Sustancia Dosis tóxica aguda Valores MCT
Acetona rata or p.i.
9750 300
1000
Ácido acético rata or
3300 25
Ácido fluoroacético rata or 2,5 0,2
Ácido ftálico rata or 8000
MCT = Máxima concentración en el local de trabajo. Se refiere a una jornada de trabajo de 8 horas diarias, hasta
estas concentraciones no se ha observado efectos dañinos en el organismo humano. La concentración está dada en
mg/m3. or. = oral (valores en mg/kg del animal); p.i. = por inhalación (valores en mg/L aire). Caso que no sea
especificado, los valores de or y p.i. se refieren a 50% de la dosis letal (LD100), o sea 50% de los animales de
laboratorio mueren.
1.8. Sistemas Internacionales de Seguridad
1.9.1 Triángulo de la NFPA
El Código NFPA 704 establece un sistema de identificación de riesgos, para que en un eventual incendio o
emergencia, las personas afectadas puedan reconocer los riesgos de los materiales respecto del fuego, aunque
éstos no resulten evidentes. Este código ha sido creado para la utilización específica de los cuerpos de bomberos.
24
2
0
Inflamabilidad
2
Salud
Reactividad
W
Riesgo Especial
Consiste en una etiqueta que consta del nombre del material y cuatro secciones con un color asignado en cada
caso.
Figura 1.2. Rombo NFPA 704,
Fuente: http://www.redproteger.com.ar/rombo_nfpa_704/rombo_nfpa_704.htm
Riesgos para la salud:
Se considera la capacidad del material para producir lesiones por contacto con la piel, ingestión o inhalación. Solo se
considerarán los riesgos que pongan de manifiesto alguna propiedad inherente del material. No se incluyen las
lesiones causadas por el calor del incendio ni por la fuerza de explosiones.
El riesgo para la salud en la lucha contra el fuego o en otra condición de emergencia es mortal, de modo que una
explosión simple puede variar desde unos pocos segundos hasta más de una hora. Además, es de esperar que el
despliegue físico que demanda combatir un incendio y las condiciones de emergencia intensifiquen los efectos de
cualquier exposición.
Hay dos fuentes de riesgo para la salud. Una tiene que ver con las propiedades inherentes del material y la otra con
los productos de la combustión o de su descomposición. El grado de riesgo se asignará sobre la base del mayor
riesgo que pueda existir bajo el fuego o en otras situaciones de emergencia. No se incluyen los riesgos comunes
derivados de la combustión de los materiales combustibles comunes.
25
La valoración del riesgo para la salud indicará al personal de bomberos o emergencia alguna de las informaciones
siguientes:
* Que puede trabajar con seguridad con el equipo de protección especializado.
* Que puede trabajar en forma segura con el equipo de protección respiratoria adecuado;
* Que puede trabajar con seguridad en el área con ropa ordinaria.
La graduación del riesgo para la salud se efectuará de acuerdo con la severidad probable de éste hacia el personal y
será la siguiente:
Grado 4: Materiales que con una explosión muy corta pueden causar la muerte o lesiones residuales mayores, aun
cuando se haya dado pronto tratamiento médico, incluyendo aquellos que son demasiado peligrosos para
aproximarse sin el equipo de protección.
Este grado incluye: Materiales que puedan penetrar a través de la ropa de protección ordinaria de caucho.
Materiales que bajo condiciones normales o bajo condiciones de incendio desprendan gases que son
extremadamente peligrosos (tóxicos, corrosivos, etc.), por inhalación, contacto o por absorción a través de la piel.
Grado 3: Materiales que en una exposición corta pueden causar lesiones serias, temporarias o residuales, aun
cuando se haya dado pronto tratamiento médico, incluyendo aquellos que requieran protección total contra contacto
con cualquier parte del cuerpo.
Este grado incluye: materiales cuyos productos de combustión son altamente tóxicos. Materiales corrosivos para los
tejidos vivos o que son tóxicos por absorción por la piel.
Grado 2: Materiales que en una exposición intensa o continuada pueden causar incapacidad temporaria o posibles
lesiones residuales si no se suministra pronto tratamiento médico, incluyendo aquellos que requieren el uso de
equipos de protección respiratoria con suministro de aire independiente.
Este grado puede incluir: Materiales que originen productos de combustión tóxicos. Materiales que liberan productos
de combustión altamente irritantes. Materiales que, sea bajo condiciones normales o en un incendio, originen
vapores que son tóxicos para quien carece de los elementos de protección adecuados.
Grado 1: Materiales que por su exposición pueden causar irritación, pero solamente producen lesiones residuales
menores si no se administra tratamiento médico, incluye a aquellos que requieren el uso de una máscara de gas
aprobada.
Este grado puede incluir: materiales que en condiciones de incendio pueden originar productos de combustión
tóxicos. Materiales que en contacto con la piel pueden causar irritación sin destrucción de los tejidos.
Grado 0: Materiales que en una exposición en condiciones de incendio no ofrecen riesgos mayores que los que dan
los materiales combustibles corrientes.
26
Inflamabilidad:
Se considera la capacidad de los materiales para quemarse. Muchos materiales que se quemarían bajo ciertas
condiciones, no queman bajo otras. La forma o condición del material, como así también las propiedades inherentes,
afectan al riesgo.
La graduación de los riesgos se efectuará de acuerdo con la susceptibilidad de los materiales a quemar, como sigue:
Grado 4: Materiales que se vaporizan completa o rápidamente a la presión atmosférica y a las temperaturas
ambiente normales, y que están bien dispersos en el aire y se quemarán con mucha facilidad.
Este grado incluye: Gases. Materiales criogénicos. Todo material líquido o gaseoso que, sometido a presión, está
en estado líquido o tiene un punto de inflamación menor que 23ºC y un punto de ebullición menor que 38ºC.
Materiales que según su forma física o su estado de agregación puedan formar con el aire mezclas explosivas y que
están efectivamente dispersadas en el aire, tal como polvos de combustibles sólidos y nieblas de líquidos
combustibles o inflamables. ¿(En esta valoración quedan incluidos los riesgos explosivo o inflamable de 1ª categoría
del Dto. 351/79).???
Grado 3: Líquidos y sólidos que se pueden encender bajo todas las condiciones de temperatura ambiente. Este
grado de materiales produce atmósferas riesgosas con el aire a cualquier temperatura o si bien no resultan
afectadas por la temperatura ambiente, son igníferos bajo cualquier condición.
Este grado incluye: Líquidos que tengan un punto de inflamación menor que 23ºC y un punto de ebullición igual o
mayor que 38ºC, y aquellos líquidos que tengan un punto de inflamación igual o mayor que 23ºC y menor que 38ºC.
Materiales sólidos en forma de polvos gruesos que pueden quemarse rápidamente, pero que generalmente no
forman atmósferas explosivas con el aire.
Materiales sólidos que queman con extrema rapidez, Usualmente debido a que contienen su propio oxígeno.
Materiales sólidos en estado fibroso o de pelusa que pueden quemar rápidamente (algodón, sisal, etc.).
Materiales que expuestos al aire se encienden instantáneamente.
Grado 2: Materiales que para encenderse requieren ser previamente calentados con moderación o estar expuestos
a temperaturas ambientes relativamente altas. Los materiales de este grado en condiciones normales con el aire no
forman atmósferas peligrosas, pero bajo altas temperaturas ambientes o ante calentamiento moderado pueden
desprender vapores en cantidades suficientes para producir, con el aire, atmósferas peligrosas.
Este grado incluye: Líquidos que tengan un punto de inflamación mayor que 38ºC hasta 93ºC.
Sólidos y semisólidos que emitan vapores inflamables.
27
Grado 1: Materiales que para encenderse necesitan ser calentados previamente. Los materiales de este grado
requieren un considerable precalentamiento bajo cualquier temperatura ambiente antes que ocurran el encendido y
la combustión.
Pueden incluirse: Materiales que queman en el aire cuando se exponen a temperaturas de ¿815ºC? por un período
de 5 min. o inferior.
Líquidos y sólidos semisólidos que tengan un punto de inflamación mayor que 93ºC.
Grado 0: Materiales que se queman en el aire cuando se los expone a temperaturas de 815ºC por un período de 5
min.
Reactividad
En esta parte se considera la capacidad de los materiales para liberar energía. Algunos materiales son capaces de
liberar energía rápidamente por sí mismos, ya sea por autorreacción, por polimerización, o pueden desarrollar una
violenta reacción eruptiva o explosiva cuando toman contacto con el agua, con otro agente extintor o con otros
materiales.
La violencia de la reacción o de la descomposición de los materiales puede verse incrementada por el calor o por la
presión, por otros materiales debido a la formación de mezclas combustible-oxidantes, o por contacto con sustancias
incompatibles, contaminantes, sensibilizantes o catalíticas.
Los grados de riesgo por reactividad se valoran de acuerdo con la facilidad, velocidad y cantidad de liberación de
energía como sigue:
Grado 4: Materiales que a temperatura y presiones corrientes, en sí mismos son fácilmente capaces de detonar o
descomponerse o reaccionar en forma explosiva. Esta graduación incluirá los materiales que a presión y
temperaturas normales son sensibles a los golpes mecánicos y al choque térmico localizado.
Grado 3: Materiales que en sí mismos son capaces de detonar o de reaccionar o de descomponerse en forma
explosiva, pero que requieren una fuente de ignición fuerte, o antes de la iniciación calentarse bajo confinamiento.
Pueden incluirse: Materiales que son sensibles al choque térmico y mecánico a temperatura y presiones elevadas, o
que reaccionan en forma explosiva con el agua, sin requerir calentamiento ni confinamiento.
Grado 2: Materiales que en sí mismos son normalmente inestables y que fácilmente experimentan cambios
químicos violentos pero no detonan. Pueden incluirse: Materiales que a temperatura y presión corrientes, pueden
experimentar cambios químicos con rápida liberación de energía, o que a presiones y temperaturas elevadas
pueden experimentar cambios químicos violentos.
Además se incluirán aquellos materiales que puedan reaccionar violentamente con el agua o aquellos que puedan
formar mezclas potencialmente explosivas con agua.
28
Grado 1: Materiales que, en sí mismos, son normalmente estables pero que pueden tornarse inestables a
temperaturas y presiones elevadas, o que pueden reaccionar con el agua con alguna liberación de energía, pero no
violentamente.
Grado 0: Materiales que, en sí mismos, son normalmente estables, aún expuestos en las condiciones de un
incendio y que no reaccionan con el agua.
Riesgo especial
En este cuadro se indica los siguientes riesgos especiales.
Una letra W atravesada por una raya indica que el material puede tener reacción peligrosa al entrar en contacto con
el agua. Esto implica que el agua puede causar ciertos riesgos, por lo que deberá utilizarse con cautela hasta que
se esté debidamente informado.
La letra OX indica si la sustancia es oxidante.
Aunque son símbolos no reconocidos por la NFPA 704, algunos usuarios utilizan las letras ALK para indicar
sustancias alcalinas y ACID para ácidos.
1.9.2 Frases de riesgo R y S
Conjunto numerado de frases y combinaciones de frases usadas para describir los riesgos atribuidos a una
sustancia o preparado peligroso.
Se describen en el Anexo III de la Directiva 67/548/CE y sus modificaciones, en todos los idiomas de la Unión
Europea. En el apéndice I encontrará las frases R y S básicas.
Frases R: Son frases que advierten sobre los riesgos de los reactivos.
Ej.: R1 (riesgo de explosión en estado seco); R8 (riesgo de fuego en contacto con sustancias combustibles) etc.
Frases S: Son frases que indican sobre manipulación de los materiales y actuación en la emergencia.
Ej.: S7: Tener el recipiente bien cerrado.
Las frases S y R se combinan:
Ej.: Yodo = R: 20/21 S: 23/25.
R20: Nocivo por inhalación
S23: No respirar las emanaciones.
R21: Nocivo vía dérmica.
S25: Evitar contacto con los ojos.
29
1.9.3 Pictogramas de seguridad
Es conveniente conocer los datos de peligrosidad de reactivos y de disolventes, que de forma resumida se recogen
en los siguientes pictogramas
Cuadro 1.6: Pictogramas de seguridad.
Símbolo Peligro Precaución
Compuestos que pueden inflamar sustancias
combustibles o favorecer la amplitud de incendios
ya declarados, dificultando su extinción
Evitar el contacto con sustancias
combustibles
Por contacto con estas sustancias se destruye
tejido vivo y otros materiales
No inhalar los vapores y evitar el
contacto con la piel, ojos y ropa
Sustancias que pueden explotar bajo determinadas
condiciones
Evitar choque, percusión, fricción,
chispas y calor
Sustancias extremadamente inflamables, bien de
forma espontánea, o en contacto con el aire o el
agua.
Aislar de fuentes de calor, llamas o
chispas
Sustancias inflamables o volátiles Aislar de fuentes de calor, llamas o
chispas
30
Producen irritación sobre la piel, ojos y sistema
respiratorio
No inhalar los vapores y evitar el
contacto con la piel
Sustancias que afectan de manera irreversible al
medio ambiente
Evitar su eliminación de forma
incontrolada
Sustancias que por inhalación, ingestión o
penetración cutánea pueden entrañar riesgos para
la salud
Evitar cualquier contacto con el
cuerpo humano
Sustancias que por inhalación, ingestión o
penetración cutánea pueden entrañar graves
riesgos para la salud
Evitar cualquier contacto con el
cuerpo humano y en caso de
malestar acudir al médico
Producen efectos nocivos de poca trascendencia Evitar contacto e inhalación de
vapores
Fuente: http://www.ugr.es/~quiored/lab/seguridad/pictograma.htm
31
Además de los sistemas mencionados hasta aquí es importante que el estudiante conozca que cada compuesto
químico posee una ficha de seguridad, denominada SMDS, de la siglas en inglés: Safety Material Data Sheet .
Dentro de esta ficha el usuario es capaz de conocer todas las constantes físicas y químicas del compuesto, así
como aspectos de seguridad, almacenamiento y transporte entre otras. Estas pueden ser consultadas en línea en el
sitio: www.fichasdeseguridad.com. En el anexo II se puede ver con detalle la ficha de seguridad del ácido
clorhídrico. Todos los compuestos poseen también un número CAS (Chemical Abstracts Service), este es una
identificación numérica única, que se utiliza para denominar: compuestos químicos, polímeros, secuencias biológicas
y aleaciones. La Sociedad Química Americana (ACS por sus siglas en inglés), asigna esta numeración a cada
compuesto químico que ha sido descrito en la literatura. Esta primera unidad acerca al estudiante a aspectos
básicos de la seguridad en un laboratorio, y le permitirá trabajar de forma más segura.
32
CUESTIONARIO
1. ¿Por qué en un incendio de benceno, vestimentas impregnadas con él, no pueden ser rociadas con
agua?
2. ¿Por qué no se puede, ni debe, comer o ingerir bebidas de cualquier tipo en el laboratorio?
3. ¿Por qué no se puede fumar en el laboratorio? Dé dos razones.
4. Analice el Cuadro 1.1., con base en los siguientes puntos de vista:
a) ¿Cuáles sustancias son las más peligrosas?
b) ¿Existe alguna relación entre el punto de inflamación y el punto de ignición?
5. ¿Cómo actúan los diferentes extintores: H2O; arena y CO2?
6. ¿Por qué no se almacena ácido fluorhídrico en frascos de vidrio? ¿Cómo se debe almacenar?
7. ¿Cuál es la base de la regla general para la dilución de ácidos que dice:
“se debe agregar el ácido al agua, no a la inversa” ?
8. ¿Por qué el O2, N2, H2 y CO no existen en cilindros en forma licuada?
9. ¿Dónde se localizan en su laboratorio el Botiquín de Primeros Auxilios, las llaves generales de gas, de
agua y de electricidad y los extintores para incendio? Haga un esquema del laboratorio.
10. ¿Qué haría usted, si una botella con 5 L de éter etílico se estrella y se quiebra en el suelo durante uno
de los experimentos?
11. ¿Cómo almacenaría usted: CaCl2 (higroscópico); NaCl; CH3OH, éter etílico y O2?
12. ¿Cómo se eliminan:
a) residuos de sodio metálico?
b) benceno mezclado con otros disolventes?
c) residuos de yodo (I2)?
d) peróxidos del éter etílico?
13. ¿Qué se entiende por temperatura de ignición, punto de inflamación y límite de explosión?
14.¿Utilice la hoja de seguridad del ácido clorhídrico que se encuentra en el Apéndice II de este folleto, e
intérprete los cuidados que debe tener un estudiante al trabajar con él?
33
2. Recristalización y puntos de fusión
Objetivos
1. Conocer el método de recristalización.
2. Justificarlo en términos de fuerzas intermoleculares.
3. Determinar cuándo se puede y se debe emplear.
4. Aprender cómo se determina un punto de fusión.
Marco teórico
Desde el tiempo de los alquimistas, los sólidos se purificaban por recristalización en un disolvente adecuado. Hoy
día esta técnica se mantiene como el procedimiento idóneo para la purificación de sustancias sólidas.
En general, la purificación por recristalización se basa en el hecho de que la mayoría de los sólidos son más solubles
en un disolvente en caliente que en frío. El sólido que se va a purificar se disuelve en el disolvente caliente
(generalmente a ebullición), se filtra en caliente para eliminar todas las impurezas insolubles, y la disolución se deja
enfriar para que se produzca la recristalización.
Frecuentemente la disolución se colorea con impurezas orgánicas de peso molecular elevado que acompañan al
producto deseado o que se han formado como productos de descomposición o subproductos en el proceso de
síntesis. En estos casos, el color se puede eliminar hirviendo la disolución durante cinco minutos con una pequeña
cantidad (algunos gramos por litro) de carbón activado, antes de la filtración en caliente.
En el caso ideal, toda la sustancia deseada debe quedar en forma cristalina y todas las impurezas solubles, deben
quedar disueltas en las “aguas madres”. Finalmente, los cristales se separan por filtración y se dejan secar.
Si con una recristalización sencilla no se logra obtener una sustancia pura, el proceso puede repetirse empleando el
mismo u otro disolvente.
La gran utilidad de la recristalización como método de purificación, se debe a que la orientación de las moléculas en
una red cristalina es un proceso extremadamente selectivo y delicado. La recristalización de sustancias diferentes
en la misma red, ocurre solamente en casos aislados. Incluso, a veces, el sólido deseado puede recristalizarse
selectivamente en una disolución saturada con otras impurezas sólidas; esto se consigue simplemente “sembrando”
con cuidado la disolución con un pequeño cristal del compuesto puro que se desea separar. En tales casos, las
moléculas del compuesto deseado pasan de la disolución a la red cristalina, mientras que las aguas madres
permanecen saturadas e incluso sobresaturadas, con respecto a los otros productos.
34
ELECCIÓN DEL DISOLVENTE
El lema de los alquimistas medievales fue “Similia similibus solvunter” (semejante disuelve a semejante). En
general, para un disolvente, el estudio detallado de la relación existente entre estructura y capacidad de disolución,
es bastante complejo. Un análisis del problema lleva a la conclusión de que la mejor forma de encontrar un
disolvente adecuado para la recristalización de una sustancia determinada es ensayar experimentalmente distintos
disolventes. No obstante, algunas generalizaciones razonablemente válidas, pueden ayudar a simplificar la
búsqueda. En los cuadros 2.1. y 2.2. se indican algunas de las propiedades físicas de los disolventes orgánicos de
mayor uso en la recristalización de sólidos.
Los compuestos no iónicos no se disuelven apreciablemente en agua, a menos que las moléculas interaccionen con
las de agua a través de enlaces de hidrógeno.
Por este motivo, los hidrocarburos y sus derivados halogenados son prácticamente insolubles en agua, pero los
compuestos en cuyas moléculas existen grupos funcionales tales como en los alcoholes (-OH), aldehídos (-CHO),
cetonas (R-CO-R), ácidos carboxílicos (-COOH), aminas y amidas (-CONH2), que pueden formar enlaces de
hidrógeno con el agua, son solubles. A menos que la relación del número total de átomos de carbono al de los
grupos funcionales en la molécula sea superior a 4 o 5; lo cual provoca que la solubilidad en agua decrezca
notoriamente. Así, la acetamida (CH3CONH2) es soluble en agua, pero la caproamida (CH3-(CH2)4CONH2) no lo es.
De hecho, es una regla general el que a medida que se asciende en una serie homóloga, la solubilidad y las
propiedades físicas de sus miembros tienden a aproximarse a las de los hidrocarburos del mismo número de átomos
de carbono.
La mayoría de los compuestos orgánicos que carecen de átomos capaces de formar puentes de hidrógeno (H, O,
N), se disuelven rápidamente en éter, benceno, ligroína y otros disolventes no asociados. El proceso de disolución
es en realidad una mezcla molecular. Por otra parte, los compuestos orgánicos que se encuentran asociados por
puentes de hidrógeno en el estado líquido, suelen ser también bastante solubles en disolventes no polares, a menos
que:
1. Tengan 2 o más grupos funcionales capaces de formar enlaces de hidrógeno
2. Sean sólidos con puntos de fusión elevados.
Así, el 1-propanol (CH3CH2CH2OH) y el ácido hexanoico (CH3(CH2)4COOH), son solubles en éter, sin embargo la
glicerina (CH2OH-CHOH-CH2OH), con un grupo hidroxilo en cada uno de los átomos de carbono, el ácido adípico
(HOOC-(CH2)4-COOH), que funde a 153 ºC y la glucosa (HOCH2-(CHOH)4-CHO) con cinco grupos hidroxilos en un
total de seis átomos de carbono, no lo son.
El éter etílico o el benceno son muy parecidos en su acción disolvente. En general, el éter etílico es mejor disolvente
que el benceno para los compuestos asociados y ambos son mejores que el éter de petróleo y la ligroína. El éter de
petróleo es muy parecido a la ligroína, aunque tiene un poder disolvente algo más débil.
35
Los disolventes hidroxilados asociados, como el metanol, el etanol y el ácido acético (los tres miscibles con agua),
presentan un poder disolvente intermedio entre el agua y el éter (o benceno). En general, para los hidrocarburos y
sus derivados halogenados, estos tres compuestos son más débiles como disolventes que el éter, pero
considerablemente más fuertes que el agua. Para los compuestos orgánicos que pueden asociarse o coasociarse
son disolventes excelentes. Su poder disolvente varía en el mismo orden de su punto de ebullición:
ácido acético > etanol > metanol.
La acetona, posee un poder mucho mayor que el etanol, aunque su comportamiento es muy parecido.
El cloroformo y el tetracloruro de carbono son disolventes excelentes para los compuestos no asociados. Debido a
su elevado contenido de cloro; son relativamente caros.
Con frecuencia se encuentra que un compuesto es demasiado soluble en un disolvente y poco soluble en otro para
poder realizar su recristalización. Entonces se puede utilizar, con buen resultado en muchos casos, pares de
disolventes, tales como metanol:agua; etanol:agua; éter etílico:acetona y benceno:ligroína. En estos casos, el
compuesto se disuelve en el disolvente en el que es muy soluble (a su temperatura de ebullición o ligeramente por
debajo de ésta) y entonces se añade, gota a gota y caliente, el otro disolvente en que la sustancia es menos soluble,
hasta que aparezca una tenue turbidez persistente. Se añaden entonces unas gotas del otro disolvente para
eliminar la turbidez y la disolución se deja enfriar en la forma habitual.
PROPIEDADES DEL DISOLVENTE PARA UNA RECRISTALIZACIÓN
El disolvente que se emplee en una recristalización debe poseer las siguientes características:
2.1. Poseer una diferencia considerable de poder disolvente sobre el soluto, a temperaturas elevada y baja,
es decir que el soluto sea muy soluble a elevada temperatura y poco soluble en el disolvente a baja
temperatura.
2.2. Poseer un poder disolvente muy alto o muy bajo sobre las impurezas.
2.3. Dar lugar a cristales bien formados.
2.4. No reaccionar con el soluto.
2.5. Tener un bajo punto de ebullición para que se pueda eliminar por evaporación de los cristales puros.
2.6. Dentro de lo posible, no ser tóxico, contaminante, ni inflamable.
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CUADRO 2.1. Propiedades físicas de los disolventes de uso frecuente en recristalizaciones
Disolvente Fórmula molecular Punto de ebullición
(ºC)
Punto de fusión (ºC)
Miscibilidad con agua
Inflamabilidad
acetato de etilo CH3COOC2H5 77,2 - 84 - ++
acetona (CH3)2CO 56,1 - 95 + +
ácido acético CH3COOH 118,1 16,6 + +
cloroformo CHCl3 61,3 < 0 - 0
N,N-dimetil formamida
H-CO-N(CH3)2 153,0 - 61 + +
etanol 95% C2H5OH 78,1 - 16 + ++
éter de petróleo pentanos y
hexanos 35-65 < 0 - ++++
éter etílico (C2H5)2O 34,6 -116 - ++++
metanol CH3OH 64,7 - 98 + ++
nitrobenceno C6H5NO2 210,9 5,7 - +
CUADRO 2.2. Relación entre soluto y diversos disolventes
Compuesto a recristalizar Tendencia de la polaridad
del disolvente Disolventes que muestran
solubilidad adecuada
Hidrocarburos Hidrocarburos halogenados Éteres Ésteres Derivados del nitrógeno Nitrilos Cetonas Aldehídos Fenoles Aminas Alcoholes Ácidos carboxílicos Ácidos sulfónicos Sales
HIDROFÓBICOS
HIDROFÍLICOS
Hidrocarburos, éteres Hidrocarburos halogenados Ésteres Etanol, dioxano, ácido acético Alcohol, agua Agua
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Observaciones generales sobre aspectos prácticos
Preparación de la disolución
Como regla general, el objetivo es disolver el soluto en la mínima cantidad de disolvente a su temperatura de
ebullición. Se recomienda partir de una cantidad de disolvente baja e ir adicionando porciones sucesivas a ésta
hasta que se disuelva completamente el soluto.
Precaución: Cuando utilice disolventes inflamables, no debe realizarse este proceso cerca de llamas, además, debe
emplearse un condensador en posición de reflujo (Fig. 2.1) para evitar incendios por combustión de los gases del
disolvente.
Fig. 2.1. Calentamiento a reflujo para disolventes inflamables
Decoloración:
Cuando se desee eliminar impurezas coloreadas, se suele utilizar carbón activado, que tiene la propiedad de
adherirse a las moléculas coloreadas, que luego son removidas por filtración.
La cantidad de carbón debe ser la mínima, de 1/20 a 1/50 de la cantidad de soluto a recristalizar, puesto que
inevitablemente cierta cantidad del compuesto a separar se adsorbe también. Se ha observado con frecuencia que
el carbón decolorante es considerablemente más eficaz en disolventes que están asociados (agua en especial), que
en disolventes no asociados. Cuando el carbón activado se añade en porciones, se necesita menos cantidad. En
todos los casos, el carbón debe agregarse antes de calentar la mezcla, para evitar una ebullición violenta.
38
Filtración en caliente:
Además de los métodos usuales de filtración (Fig. 2.2.), en los casos en que los poros del papel de filtro se obturan,
debido a la presencia de sustancias coloidales o gelatinosas, o en aquellos en que el disolventes es muy volátil, se
utiliza para la filtración un embudo Büchner7 unido a un kitasato para poder aplicar vacío, y acelerar de esta forma la
filtración. (Fig. 2.3.)
Fig. 2.2. Filtración clásica (por gravedad)
Fig. 2.3. Sistema para una filtración al vacío
7 El embudo Büchner debe ser calentado en un dispositivo eléctrico diseñado para tal fin, o precalentado en un baño
con agua caliente, para evitar que el disolvente se enfríe durante de la filtración, y por ende evitar pérdidas de soluto.
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Enfriamiento:
Durante el enfriamiento de la disolución caliente se pretende que cristalice la máxima cantidad de la sustancia
deseada con un mínimo de impurezas. El proceso se realiza en un matraz o erlenmeyer, cubierto con un vidrio de
reloj para evitar la evaporación. Generalmente, se prefiere que los cristales tengan un tamaño medio; porque los
cristales grandes pueden incluir gran cantidad de disolvente, el cual llevaría impurezas disueltas; por otra parte, los
cristales pequeños, con gran superficie total, adsorben con frecuencia cantidades apreciables de impurezas.
El tamaño de los cristales se puede controlar con la rapidez de cristalización. Por ejemplo, el enfriamiento en un
baño con hielo, favorece la formación de cristales pequeños y una cristalización lenta origina cristales grandes.
Puesto que la mayoría de los compuestos orgánicos no presentan la tendencia a formar cristales grandes,
generalmente, lo mejor es dejar que el enfriamiento de la disolución sea moderado. Una sobresaturación de la
disolución, provoca que al principio la cristalización sea muy lenta. Esto se puede evitar raspando con una varilla de
vidrio la superficie interior del erlenmeyer, de tal forma que se formen fragmentos de vidrio que actúen como núcleos
de cristalización, o bien, añadiendo durante el enfriamiento y de vez en cuando, un pequeño cristal del producto para
sembrar la disolución y provocar de esta manera su cristalización.
La mezcla se debe dejar en reposo hasta que la cristalización sea completa. Como medida de precaución, el filtrado
obtenido puede guardarse para examinarlo más tarde.
Por otro lado, se acostumbra concentrar las aguas madres, esto es, concentrar la disolución que resulta de filtrar los
primeros cristales. De esta forma, se puede obtener una nueva cantidad de cristales (segunda cosecha). Sin
embargo, éstos son casi siempre menos puros que los cristales obtenidos en la primera cristalización.
Filtrado de los cristales:
Para separar los cristales formados en el agua madre, puede utilizarse el sistema de la figura 2.3 para la filtración en
caliente, donde no es necesario precalentar el Büchner. Además, los cristales deben lavarse con pequeñas
porciones del disolvente puro y frío, con el propósito de eliminar las aguas madres que se han adsorbido a los
cristales.
Secado de los cristales:
Los cristales, una vez filtrados, se pasan a una cápsula de porcelana o a un vidrio de reloj. Se dejan secar a
temperatura ambiente o se secan en una estufa a temperatura regulada. En este último caso, debe controlarse
cuidadosamente la temperatura para asegurarse que la sustancia no se descomponga, funda o se disuelva en el
disolvente residual. Otros equipos que se utilizan para el secado de cristales son:
- Secador al vacío
- Pistola de secado
(Investigue sobre el uso de estos equipos)
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Punto de fusión
El punto de fusión o solidificación de una sustancia se define como la temperatura en la que las fases sólida y líquida
coexisten en equilibrio a la presión de 1 atm.
Una forma para determinar el punto de fusión de un sólido, es introduciendo una diminuta muestra en un capilar (1 o
2 mm de altura), que se une al bulbo de un termómetro. Se calienta el baño (tubo de Thiele) lentamente y se
observa la temperatura en la cual comienza la fusión así como aquella en la que termina. Como se requiere de
algún tiempo para que toda la muestra se funda y el calentamiento es continuo; incluso una sustancia pura
presentará un intervalo de fusión. Como norma general, las sustancias puras funden nítidamente, observándose un
intervalo de fusión no mayor de 0,5 ºC a 1,0 ºC. Esto es lo que se conoce como “punto de fusión cortado”.
Para ganar tiempo, si se conoce el dato del punto de fusión del sólido que se va a analizar, conviene calentar
rápidamente hasta que la temperatura sea unos 10 ºC menos que el punto de fusión de la muestra. Entonces se
debe seguir calentado lentamente de manera que la temperatura del baño ascienda uniformemente y no más de
prisa de 5 ºC por minuto.
Si no se conoce el punto de fusión del sólido, encontrará útil para ganar tiempo, llenar dos capilares y utilizar una de
estas muestras para una determinación preliminar, inexacta, calentando rápidamente, dejando luego que el baño se
enfríe unos 30 ºC por debajo del punto de fusión e introduciendo el segundo capilar para realizar una determinación
más exacta.
Se han diseñado diversos dispositivos para determinar puntos de fusión, que proporcionan un calentamiento
uniforme y una observación fácil de la temperatura de fusión, uno de ellos y quizás el más utilizado es el tubo de
Thiele (ver Fig. 2.4), en el cual la uniformidad del calentamiento se basa exclusivamente en las corrientes de
convección.
Al identificar un compuesto desconocido, es muy útil realizar lo que se denomina una determinación de un punto de
fusión mixto. Si se sospecha que una sustancia desconocida “X”, puede ser un compuesto conocido “Y”, se procede
a la determinación del intervalo de fusión de una muestra de “X” mezclada con una pequeña cantidad de “Y”. Si
ambos compuestos son el mismo, la mezcla fundirá nítidamente a la misma temperatura. Si por el contrario, los
compuestos son diferentes, la mezcla fundirá, como norma general en un amplio intervalo de temperatura.
41
Fig. 2.4. Diseños de varios sistemas útiles para la determinación de punto de fusión.
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Parte experimental:
Recristalización de la acetanilida
Parte I: Elección del disolvente
Se ensaya la solubilidad de la acetanilida en los siguientes disolventes con el fin de determinar cuál es el mejor para
la recristalización:
- agua - etanol 95 % - tolueno
Se observa y anota el comportamiento en cada uno de los disolventes, tanto en frío como en caliente, y se elige el
mejor disolvente o par-disolvente. También debe anotarse la forma cristalina del sólido: agujas, prismas, escamas,
etc. Nota: asegúrese de utilizar volúmenes iguales en los disolventes y cantidades iguales de solutos, para
poder comparar los resultados.
Los ensayos de solubilidad se realizan en tubos de ensayo pequeños (10 mm x 75 mm), se deposita
aproximadamente 0,1 g de acetanilida pulverizada y se añade el disolvente gota a gota y agitando, hasta completar
1 mL (aproximadamente 20 gotas).
Si se disuelve toda la muestra, se debe descartar el disolvente; si no, se calienta la mezcla suavemente (utilice baño
de maría para los disolventes inflamables) agitando hasta que hierva el disolvente.
Si se disuelve, se anota que es muy soluble en caliente. En caso contrario, se añade más disolvente en porciones
de 0,5 mL hasta que toda la acetanilida se disuelva a la temperatura de ebullición o hasta que se haya alcanzado un
volumen de 3 mL del disolvente. Si no se disuelve, se anota que es poco soluble en el disolvente y se ensaya con
otro. Si se disuelve en menos de 3 mL se anota que es moderadamente soluble. Si se produce la disolución total de
la acetanilida, se enfría lentamente la disolución, raspando las paredes del tubo de ensayo con un agitador de vidrio
y se observa la facilidad de cristalización y la cantidad de cristales obtenidos
Se anota la proporción de soluto y disolvente que dan mejores resultados. Con esta información se selecciona el
disolvente más adecuado.
Si no se encuentra un buen disolvente, se debe ensayar con mezclas de ellos tal y como se indicó anteriormente.
Una vez que se ha recristalizado un compuesto, una manera bastante segura de determinar la eficiencia de la
técnica de purificación, es mediante la determinación del punto de fusión del compuesto.
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Parte II: Purificación de una muestra de acetanilida
En un erlenmeyer de 250 mL o un balón similar (si se utiliza equipo de reflujo), adicione 2 g de acetanilida impura
con sólidos insolubles, cloruro de sodio y azul de metileno (como impureza coloreada). Añada una punta de carbón
decolorante. Trate luego de disolver (lo soluble) en la mínima cantidad del disolvente seleccionado; inicie el proceso
con 15 mL, y luego agregue poco a poco más disolvente hasta alcanzar un volumen máximo de 30 mL.
Si se forma un aceite oscuro, es señal de que aún queda acetanilida por disolver y deberá agregarse más disolvente.
El proceso se repite hasta que se complete la solubilidad.
La mezcla caliente, se filtra al vacío utilizando un embudo Büchner, que se ha calentado previamente con el
disolvente a ebullición. La disolución caliente se deja en reposo en un baño de agua fría para que la cristalización
sea completa. Es recomendable precalentar también el kitasato.
Se filtran los cristales y se lavan con porciones de 3 mL del disolvente puro y frío, hasta que el filtrado no dé positiva
la prueba para cloruros (debe investigar sobre esta prueba).
Los cristales se pasan a un papel de filtro, a una cápsula de porcelana o a un vidrio de reloj, y se procede a la
evaporación del disolvente. Posteriormente, ya secos, se pesa la acetanilida recristalizada y se determina el
“rendimiento” del proceso y el punto de fusión del producto obtenido, anotando los resultados.
Parte III: Determinación del punto de fusión “micro”
Introduzca una pequeña cantidad de la muestra en un capilar que tiene el extremo inferior sellado (Fig. 5.5). Fíjelo,
después de haber compactado el polvo que debe estar finamente dividido dentro del capilar, a un termómetro. Esto
debe hacerse de forma tal que el bulbo y el extremo del capilar coincidan en altura convenientemente (pida al
profesor de laboratorio que le aclare cualquier duda).
El sistema se introduce en el baño elegido, que puede ser un tubo de Thiele, y se determina el punto de fusión. Se
anota el resultado obtenido en ºC.
Nota: Recuerde que bajo ninguna circunstancia debe verter el ftalato de dibutilo en la pila, ni debe lavar
el tubo de Thiele.
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Fig. 2.5. Punto de fusión micro
45
CUESTIONARIO
1. ¿Por qué el simple lavado de cristales sobre un papel de filtro, no es un proceso muy efectivo de
purificación, como sí lo es la recristalización?
2. ¿Cómo se explica la formación de cristales de diferente tamaño, según la cristalización sea lenta o
rápida? ¿Qué efectos tiene cada una de estas circunstancias sobre la pureza de los cristales?
3. Cite dos razones por las que un proceso de recristalización no da un rendimiento del 100 %?
4. Analizando la naturaleza polar o no polar de las sustancias, ¿cómo clasifica los siguientes compuestos
con respecto a su solubilidad en agua y éter etílico: glicerina, cloruro de sodio, cloroformo, ácido acético,
ciclopentano, glucosa y benceno?
5. Defina los siguientes términos: a) solución saturada, b) sobresaturada, c) núcleos de cristalización y d)
“siembra” de una cristalización.
6. A temperatura ambiente, un sólido (X) es soluble en agua en proporción de 1 g por cada 100 g de agua y
a la temperatura de ebullición del agua, en la proporción de 10 g por cada 100 g de agua. ¿Cómo se podría
purificar X, si se dispone de una mezcla de 10 g de X con 0,1 g de una impureza Y que es completamente
insoluble en agua y 1 g de una impureza Z, que tiene la misma solubilidad que X? ¿Qué cantidad de X,
absolutamente puro, podría obtenerse después de una sola recristalización de agua?
¿Qué cantidad de X puro podría obtenerse después de una sola recristalización de una mezcla de 10 g de
X con 9 g de Z? ¿Qué sugiere esto, desde el punto de vista general, sobre el uso de la recristalización como
técnica de purificación?
7. La solubilidad del ácido benzoico en 100 mL de agua es de 0,21 g a 10 ºC; 0,27 g a 18 ºC; 2,75 g a 80 ºC
y 6,80 g a 95 ºC.
Dos alumnos cristalizan muestras de 10 g de ácido benzoico en agua. El primero, disuelve el ácido benzoico
a 80 ºC y lo filtra a 10 ºC; el segundo, lo disuelve a 95 ºC y también lo filtra a 10 ºC. Calcule la cantidad de
agua que se necesita en cada caso y la máxima cantidad de ácido benzoico que se recupera.
8. ¿Se debe recomendar la filtración por succión de una disolución en la que el disolvente es éter etílico o
éter de petróleo?
9. ¿Qué ventajas presenta el agua como disolvente para una recristalización? ¿Qué ventajas tendrá el CCl4
sobre el éter etílico o el benceno? ¿Y el etanol sobre el 1-octanol?
10. ¿Por qué es importante reducir al mínimo la evaporación durante la filtración de una disolución caliente?
11. Cuando se filtra un sólido por succión, ¿por qué se debe interrumpir siempre la succión antes de cerrar
la trompa de agua?
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12. El yoduro de etilo es polar, pero contrariamente a lo que sucede con el etanol y el ácido acético, que
también son líquidos polares, es insoluble en agua. Explique esta diferencia
13. Compare la solubilidad en agua de cada uno de los siguientes pares de compuestos
a) 1-bromopropano y 1-propanol b) 1,1-dibromoetano y acetaldehído
c) 1,2-dicloroetano y 1,2-etanodiol d) yodoetano y etilamina
Frecuentemente se establece que los compuestos orgánicos polares de peso molecular bajo son solubles
en agua. Comente sobre esta generalización
14. Sugiera un buen disolvente para cada uno de los siguientes compuestos:
naftaleno (C8H10); butirato de sodio (C3H7COO-Na
+); propilamina (C3H7NH2);
arabinosa HOCH2CHOH-CHOH-CHOH-CHO), alcohol cetílico (C16H33OH),
dodecano (C20H42) y yodoformo (CHI3).
15. ¿Qué propiedad del carbón activado le hacen un buen agente decolorante?
16. Prediga cuál compuesto de cada serie será más soluble en éter o benceno:
ácido oxálico (HOOC-COOH) o glioxal (CHO-CHO)
etilendiamina (H2N-CH2CH2NH2) o tetrametilendiamina {(CH3)2N-CH2CH2N-(CH3)2}
ácido malónico (HOOC-CH2COOH) o malonato de etilo(C2H5OOC-CH2COOC2H5)
glicerina (HOCH2CHOHCH2OH) o su trimetiléter (CH3O-CHOCH3-CH2OCH3)
17. ¿Qué efecto ejercerá cada una de las siguientes circunstancias sobre la determinación del punto de
fusión y el intervalo de fusión de una muestra?
a) uso de un tubo de fusión con paredes gruesas
b) uso de un tubo capilar de 3-5 mm de diámetro
c) un calentamiento rápido
d) empleo de mucha cantidad de muestra
e) una circulación deficiente del líquido térmico en el baño de calefacción
18. Una estudiante sospecha que una sustancia desconocida experimenta un cambio químico a la
temperatura de su punto de fusión. Indique un método sencillo para comprobar su hipótesis.
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3. Extracción
Objetivos
1. Conocer el método de extracción por disolventes inmiscibles.
2. Familiarizar al estudiante con las técnicas básicas de separación y todas las variables que
implica la separación líquido- líquido.
3. Introducir al estudiante en los cuidados y peligros del empleo de equipos específicos de laboratorio
como el embudo separador.
4. Discernir cuál técnica de extracción debe emplear para un caso dado.
5. Aislar la cafeína del té.
6. Elaborar un extracto crudo con semillas del achiote (Bixa orellana) o de otro producto natural o
industrial.
7. Separar clorofilas a y b, carotenos y xantofilas basándose en sus diferencias de solubilidad, que a
su vez, son una consecuencia de sus diferencias estructurales.
8. Constatar la separación de los compuestos establecidos, mediante técnicas de cromatografía y por
métodos de espectroscopia U.V.
Marco teórico
La extracción es el método más empleado para separar un producto orgánico de una mezcla de reacción o para
aislarlo de sus fuentes naturales. Puede definirse como la separación de un componente de una mezcla por medio
de un disolvente.
En la práctica, es muy utilizada para separar compuestos orgánicos de las disoluciones o suspensiones acuosas en
las que se encuentran. El procedimiento consiste en agitarlas con un disolvente orgánico inmiscible con el agua y
dejar separar ambas fases. Los distintos solutos presentes, se distribuyen entre la fase acuosa y la fase orgánica,
de acuerdo con sus solubilidades relativas.
De este modo, sales inorgánicas, prácticamente insolubles en los disolventes orgánicos más comunes,
permanecerán en la fase acuosa, mientras que los compuestos orgánicos que no forman enlaces de hidrógeno,
como los hidrocarburos y los derivados halogenados, se encontrarán en la fase orgánica. En general, los
compuestos pertenecientes a los tipos citados, se separan bien con una sola extracción.
Ciertos compuestos orgánicos, como los alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, aminas, etc.,
capaces de asociarse con el agua a través de enlaces de hidrógeno, son parcialmente solubles en este disolvente y
en los orgánicos. En estos casos, pueden ser necesarias varias extracciones sucesivas para eliminar la sustancia
orgánica de la fase acuosa. Cuando se agita una disolución acuosa con un disolvente orgánico en el cual la
sustancia es menos soluble, el compuesto se disuelve parcialmente en cada disolvente. La relación de las
48
concentraciones en ambos disolventes, es proporcional a las solubilidades respectivas. El compuesto en cuestión
se repartirá o distribuirá entre las dos fases hasta que se alcance un equilibrio. Así pues, existirá una constante de
equilibrio, que depende de la temperatura, del compuesto en cuestión y de los dos disolventes, que relaciona la
concentración (en peso por unidad de volumen) del compuesto en ambas fases o lo que es lo mismo, la solubilidad
en cada fase. Esto es:
KD = Co / Ca ó KD = So / Sa
donde: KD = constante de equilibrio, de reparto o de distribución
Co = concentración (g/mL) en la fase orgánica
So = solubilidad (g/mL) en la fase orgánica
Ca y Sa = similares a los anteriores, pero referidos a la fase acuosa
Por ejemplo, a 15 ºC, la solubilidad del ácido subérico (HOOC-(CH2)6-COOH), es 0,56 g por 100 mL de éter etílico y
0,14 g por 100 mL de agua. Esto significa que cuando el ácido subérico se distribuye entre el éter y el agua a 15 ºC,
la concentración del mismo en la fase etérea es cuatro veces mayor (0,56/0,14) que en la fase acuosa, luego
KD = 4. Si una disolución de 40 mg de ácido subérico en 50 mL de agua, se extrae con 50 mL de éter, la cantidad
(X) de ácido que pasa a la fase orgánica, puede calcularse como sigue:
X mg/ 50 mL KD = _________________ = 4 (40 – X) mg/ 50 mL
despejando y ordenando:
5X = 160, entonces X = 32 mg/mL
En otras palabras, una sola extracción con 50 mL de éter, sólo extrae 32 mg del ácido subérico (80 %), quedando 8
mg en la fase acuosa.
En realidad, el problema puede resolverse casi por simple inspección. Cuando se emplean volúmenes iguales de
ambos disolventes, la expresión del coeficiente de reparto, se reduce a:
KD = peso del soluto en el líquido de extracción peso del soluto en el disolvente inicial
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aplicado al caso presente
KD = peso del ácido subérico en éter = 4 peso del ácido subérico en agua Si el soluto es completamente miscible con uno o ambos de los disolventes, desde luego el coeficiente de reparto no
se puede calcular a partir de los datos de solubilidad. Sin embargo, se puede determinar experimentalmente, al
menos en disolución diluida. En disoluciones concentradas, las dos fases de ambos disolventes pueden llegar a
mezclarse entre ellas.
De las cifras anteriores se deduce que el ácido subérico puede ser separado fácilmente de cualquier impureza
insoluble en éter, por extracciones sucesivas con éter a partir de la disolución acuosa. La aplicación de los datos y
razonamientos anteriores, permite calcular que es más eficaz una doble extracción con dos porciones de éter de
25 mL cada una, que un solo tratamiento con 50 mL del mismo disolvente. En general, para un volumen
determinado del líquido extractor, la eficacia de la extracción aumenta con el número de las mismas. En la práctica,
no obstante, debe tenerse presente en cuenta también, el tiempo y el trabajo requerido por las repetidas
extracciones, así como, los inconvenientes que presenta la manipulación de muy pequeñas cantidades de
disolvente.
Como norma práctica puede indicarse que para solutos mucho más soluble en el disolvente extractivo que en el
agua, debe utilizarse en cada extracción un volumen de aquel igual a la tercera parte de ésta.
Otros disolventes orgánicos muy utilizados en esta técnica son el benceno, el tolueno, el éter de petróleo, el
diclorometano, el cloroformo, el tetracloruro de carbono, el acetato de etilo y el 1-butanol.
La elección del disolvente se realiza en cada caso teniendo en cuenta la solubilidad en el mismo de la sustancia a
extraer y la facilidad con que pueda separarse ésta del disolvente.
El éter etílico es el más utilizado por la gran solubilidad en el mismo de la mayor parte de los compuestos orgánicos
y por su bajo punto de ebullición (35 ºC). Sin embargo, su gran volatilidad y su fácil inflamabilidad, exigen manejarlo
con las precauciones debidas.
3.1. EQUIPO UTILIZADO
3.1.1. EXTRACCIONES SIMPLE Y MÚLTIPLES
El aparato utilizado en las extracciones simples y múltiples es el embudo de separación que se muestra en la Fig.
3.1. El tapón y la llave deben estar bien ajustados, y si esta última es de vidrio deberá lubricarse con grasa
adecuada antes de cada uso.
50
Fig. 3.1. Procedimiento básico para extracciones con embudo de separación.
Como indica la figura, el embudo de separación debe manejarse con ambas manos, con una se sujeta el tapón
asegurándolo con el dedo índice y con la otra se manipula la llave. Se invierte el embudo y se abre la llave para
eliminar la presión de su interior, se agita con suavidad uno o dos segundos y se abre de nuevo la llave. Cuando
deja de aumentar perceptiblemente la presión en el interior, se aseguran el tapón y la llave y se agita enérgicamente
durante uno o dos minutos. Se pone de nuevo en contacto con la atmósfera a través de la llave, se vuelve a cerrar
ésta y se apoya ya en posición normal, en un aro metálico con unos trozos de goma que lo protegen de
roturas (Fig 3.1).
Se destapa y se deja en reposo hasta que sea nítida la separación entres las dos capas de los disolventes.
Después de separadas ambas fases, se saca la inferior por la llave y la superior por la boca, así se previenen
posibles contaminaciones. El número de extracciones necesarias en cada caso particular, depende del coeficiente
de reparto y de los volúmenes de agua y de disolvente. El curso de la extracción puede seguirse fácilmente,
evaporando una pequeña porción de cada uno de los extractos y viendo el residuo que dejan.
La posición relativa de las capas acuosa y orgánica depende de sus densidades. En caso de duda, puede
determinarse la identidad de cada una de ellas ensayando la solubilidad en agua de unas gotas de la misma. Se
puede saber fácilmente cuál es la capa acuosa sin sacar del embudo ninguna muestra de ambas capas, añadiendo
a la mezcla de ambas unas gotas de agua y observando a qué capa se unen o, sencillamente, cuál aumenta de
volumen. Es una medida prudente, en especial cuando se trata de reacciones nuevas, conservar todos los extractos
y líquidos residuales hasta comprobar que se obtiene el producto final con el rendimiento esperado; sólo entonces se
debe proceder a desechar los residuos.
51
Con frecuencia, sobre todo cuando se trabaja con disoluciones alcalinas, se forman emulsiones durante el proceso
de extracción. Estas pueden mediante alguna de las siguientes técnicas:
a) movimiento de giro suave al líquido en el embudo de separación, mantenido en su posición normal (Fig. 3.2),
b) agitación vigorosa de la capa emulsionada con una varilla de vidrio,
c) saturación de la capa acuosa con sal común,
d) centrifugación.
Fig. 3.2. Giros en el embudo separador para “rompimiento” de emulsiones
El tercer método, de saturación con sal, tiene una doble ventaja, hace disminuir la solubilidad en agua de la mayor
parte de los solutos y de los disolventes orgánicos. Su nombre es efecto salino.
3.1.2. EN EXTRACCIONES CONTINUAS
A menudo, cuando el sistema a tratar forma emulsiones intratables, o cuando el compuesto orgánico es más soluble
en agua que en disolvente orgánico que se utiliza, es necesario recurrir a un método de extracción continua.
Con este fin se emplean dos tipos de aparatos que permiten en tratamiento automático de disoluciones acuosas, con
resultados semejantes a los que se obtendrían en la extracción discontinua de la misma disolución con un número
casi infinito de veces y cantidades pequeñas de disolvente.
La extracción repetida y exhaustiva de un sólido por un líquido caliente, se realiza disponiendo aquel en el cartucho
de un aparato Soxhlet (Fig. 3.3). El disolvente hierve con suavidad en el matraz, sus vapores ascienden por el tubo
lateral, se condensan en el refrigerante y el condensado gotea a través del sólido. La parte soluble pasa por
gravedad al matraz de calentamiento.
52
Otros extractores de Soxhlet se construyen de tal modo que el disolvente llena la cámara de extracción y la
disolución resultante regresa por efecto de sifón al matraz. El proceso se repite automáticamente hasta que la
extracción se ha completado. La extracción con Soxhlet es especialmente útil en el aislamiento de productos
naturales existente en tejidos animales o vegetales con un contenido de agua elevada, y para extraer compuestos
orgánicos de sales inorgánicas.
Fig. 3.3. Esquema de un extractor Soxhlet.
3.2. SEPARACIÓN DE PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS MEDIANTE EXTRACCIÓN LÍQUIDO- LÍQUIDO
En las plantas superiores, la fotosíntesis es posible debido a la presencia en el cloroplasto, concretamente en las
membranas tilacoidales, de una serie de pigmentos que tienen capacidad para captar la luz. Existen dos tipos
básicos de pigmentos fotosintéticos:
Clorofilas. Compuestas por una porfirina que lleva incorporado un átomo de magnesio en el centro del núcleo
tetrapirrólico. El ión Mg2+
está coordinado con cuatro átomos de nitrógeno centrales, lo que hace de la clorofila un
complejo extraordinariamente estable. La "cabeza" que acabamos de describir, está unida a una "cola", el fitol, que
es un alcohol de 20 átomos de carbono. Cabeza y cola se unen a través de un enlace éster en el que intervienen el
grupo alcohólico del fitol y el grupo carboxilo de un ácido propiónico que está unido al anillo IV del núcleo
tetrapirrólico. Existen varios tipos de clorofilas, de las cuales las más importantes son la "a", y la "b". La clorofila a
tiene un grupo -CH3 en el anillo II, mientras que la clorofila b tiene un grupo -CHO en esa misma posición.
Carotenoides. Actúan como pigmentos accesorios en el proceso de la fotosíntesis. Existen dos tipos de pigmentos
carotenoides: carotenos y xantofilas. Los carotenos son hidrocarburos isoprenoides que no contienen oxígeno y
están formados por largas moléculas con un sistema de enlaces conjugados alternantes, dobles y sencillos,
rematados en cada extremo por un anillo de ciclohexano insaturado. Esta extensa conjugación electrónica es la
53
responsable del color amarillo-anaranjado que presentan. Las xantofilas tienen una estructura muy similar a la de
los carotenos y su diferencia estriba en la incorporación de oxígeno en los extremos de la molécula. Según el grupo
que se incorpore existen variedades dentro de las xantofilas. En general son de color amarillo.
Fig 3.4. Estructura química de la clorofila
Fig 3.5. Estructura química del β-caroteno
54
Parte experimental
3.2. EXTRACCIÓN DEL VIOLETA DE CRISTAL
3.2.1. EXTRACCIÓN SIMPLE
Coloque 15 mL de una disolución 0,01 % de violeta de cristal en un embudo de separación de 125 mL, limpio y
lubricado. Este debe encontrarse sujeto por un aro metálico. Agregue 15 mL de diclorometano. Tape el embudo,
inviertalo y abra la llave del mismo para evitar la sobrepresión. Cierre la llave, agite suavemente durante unos
instantes y abra nuevamente la llave.
Repita el proceso cuantas veces sea necesario hasta que al abrir la llave no se aprecie sobrepresión en el interior
del embudo. Se cierra la llave una vez más, se agita vigorosamente durante un minuto y por último se coloca el
embudo en el aro metálico. Luego se destapa y se espera a que ambas capas se separen. Se recoge por aparte la
fase orgánica y la fase acuosa. Anote los resultados.
3.2.2. EXTRACCIÓN MÚLTIPLE
Extraiga 15 mL de la disolución de violeta de cristal 0,01 % con tres porciones de diclorometano de 5 mL cada una (3
x 5), se reúnen los tres extractos y se recoge la disolución acuosa remanente. Anote los resultados.
Compare la coloración de ambas disoluciones acuosas. Anote los resultados.
3.3. EXTRACCIÓN DE LA CAFEÍNA DEL TÉ
3.3.1. CON HIDRÓXIDO DE CALCIO
Coloque 200mL de agua hirviendo en un beaker o vaso de precipitados, el cual contiene entre 10 y 12 bolsas de té y
deje reposar por 10 minutos. Decante el té y exprima las bolsas para recuperar la mayor cantidad de disolvente.
Repita esta operación dos veces más, pero con porciones de 50 mL de agua hirviendo. Combine los extractos
acuosos y dejar enfriar. Una vez frío, agregue cloruro de sodio a razón de 26 g/100 mL de té e hidróxido de calcio
(aproximadamente 1 gramo), esto permitrá precipitar los taninos. Filtre la disolución al vacío a través de un papel de
filtrado rápido o través de Celite.
Transfiera el filtrado a un embudo de extracción y extraiga con tres porciones sucesivas de 1-propanol (45 mL, 35
mL y 35 mL). Combine los extractos alcohólicos en un beaker y evapore el disolvente (~ 80 % 1-propanol y ~ 20 %
de agua), utilizando un evaporador rotatorio o un sistema de destilación.
Enjuague el residuo en el beaker (cloruro de sodio principalmente) con dos porciones sucesivas de 10 mL de
acetona. Filtre el extracto de acetona y evapore la acetona. ¡CUIDADO!
La cafeína obtenida puede ser purificada por recristalización (disolver en 2 mL o 3 mL de tolueno y hexano) o por
sublimación.
55
Es importante que realice las extracciones con mucho cuidado, porque el sistema es susceptible a formar
emulsiones.
3.3.2. CON ACETATO DE PLOMO
Coloque 2 bolsitas de té abierta en 80 mL de agua hirviendo durante 15 minutos y agitando ocasionalmente. Luego
precipite los taninos añadiendo a la disolución caliente, gota a gota y mientras aumenta el precipitado, una disolución
de acetato de plomo al 10 %. Filtre al vacío y separe los tanatos de plomo. Extraiga el filtrado con 25 mL de
diclorometano. Separe y filtre la disolución orgánica a través de un papel de filtro nuevo y seco. Repita la
extracción con otros 25 mL de diclorometano y filtre. Una los dos extractos y séquelos con sulfato de sodio anhidro.
Después de 15 min, filtre la disolución y elimine el disolvente por evaporación en un evaporador rotatorio. Pese el
sólido y determine el rendimiento.
Recuerde que el plomo es altamente tóxico, este procedimiento se encuentra como alternativo y
se debe usar únicamente el expuesto en la sección 3.3.1
3.4. EXTRACCIÓN DE LOS COLORANTES DEL ACHIOTE O DE OTRO PRODUCTO NATURAL
A modo de ilustración se hará una extracción semicontinua de los colorantes presentes en el achiote. Se utiliza un
extractor Soxhlet de 250 mL y 10 g de semillas de achiote (Bixa orellana). El disolvente es diclorometano.
3.5. SEPARACIÓN DE PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS DE LA ESPINACA MEDIANTE EXTRACCIÓN
LÍQUIDO- LÍQUIDO
3.5.1. EXTRACCIÓN.
1. Triturar en un mortero 5 g del vegetal (hojas frescas de espinaca sin nervaduras, etc.) con 50 mL de acetona.
Preferiblemente con una pisca de carbonato de calcio para neutralizar los tejidos ácidos y prevenir una pérdida
parcial del magnesio de las clorofilas).
2. Dejar macerar por al menos durante 15 min., removiendo constantemente con un agitador de vidrio.
3. Agitar y filtrar el líquido obtenido, recogiendo en el filtrado los pigmentos de los cloroplastos. La disolución está
formada por tres pigmentos: la clorofila de color verde, los carotenoides de color naranja y las xantofilas amarillas.
56
3.5.2. SEPARACIÓN:
- Añadir al embudo de decantación (con la llave cerrada) 20 mL del extracto y agregue 30 mL de
éter de petróleo.
- Posteriormente añada lentamente 35 mL de agua destilada a la mezcla, dejándola resbalar por las
paredes. Se agita suavemente y se dejan separar dos fases (A y B), agitando el embudo de
acuerdo a las indicaciones dadas por su profesor de laboratorio. Asegúrese de liberar la presión
interna del embudo luego de cada agitación. PRECAUCIÓN: Utilice los lentes de seguridad en
todo momento.
Fig 3.6. Forma adecuada de sostener el embudo separador
Fig 3.7. Colocación del embudo separador.
Extracto etanólico de los
pigmentos
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- Se formarán dos capas en el embudo separador. ¿Cuál capa corresponde a cada disolvente?
¿Cómo puede emplear los datos de la tabla de constantes físicas para predecir este
comportamiento?
- Desechar la fase inferior que no tiene color. Es importante que se asegure de destapar el embudo
para que se dé la formación adecuada de las dos capas, y se pueda descartar la capa inferior.
- Repetir este procedimiento dos veces más (dos extracciones con 35 mL de agua destilada)
- Añadir a la mezcla en el embudo 25 mL de metanol 92 % (v/v). Se formarán dos fases.
- Recoger ambas fases en erlenmeyers por separado, debidamente rotulados.
- La capa inferior del alcohol metílico contiene clorofila b y xantofila. Colocar 25 mL de esta capa en
el embudo de reparación con 25 mL de éter etílico. Añada lentamente 15 mL de agua destilada,
en porciones de 5 mL, dejándola resbalar por las paredes. Agite cuidadosamente después de
cada adición de 5 mL de agua.
- Se formarán de nuevo dos capas. Eliminar la capa inferior de metanol – agua.
- A 15 mL de la capa de éter etílico, donde se encuentran la clorofila b y xantofila, se añade
lentamente 7,5 mL de una disolución recientemente preparada de KOH en alcohol metílico al 30
%. Agitar durante 10 min
- Añadir 15 mL de agua y agitar. En la porción inferior de agua y alcohol, aparece un verde oliva de
la clorofila b y en la porción superior del éter etílico aparecerá el color amarillo de la xantofila.
- A 15 mL de la capa superior del éter de petróleo contiene clorofila a y carotenos. Añadirle7,5 mL
de la disolución recientemente preparada de KOH en alcohol metílico al 30 %, agitar unos 10
minutos y luego incorporar 15 mL de agua. La parte inferior será de agua-alcohol, con un verde
azulado de la clorofila a y la parte superior es la del éter de petróleo de color anaranjado de la
carotenos presentes.
3.5.3. ESPECTROSCOPÍA Y CROMATOGRAFÍA.
Cromatografía de capa fina:
Para constatar la separación de cada uno de los pigmentos se emplearán técnicas de cromatografía. En una placa
de cromatografía de capa fina aplique una pequeña gota de cada uno de los pigmentos separados y colóquelos en
un sistema de cromatografía de capa fina empleando como eluente una mezcla de acetona:éter de petróleo (3:7)
Cuando el proceso cromatográfico haya concluido, emplee una lámpara de UV como revelador, y observe si las
manchas generan alguno de los colores enlistados a continuación:
Pigmento Color generado
Clorofilas Rojo intenso
Fitoflueno Verde – azulado
α- caroteno Amarillo
β- caroteno Naranja
γ – caroteno Amarillo limón
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Espectroscopía UV.
Preparar para todo el grupo cuatro muestras, una de cada uno de los pigmentos aislados y se realizarán barridos en
UV, para que a partir de semejanzas en sus espectros de absorción se pueda constatar la presencia de los mismos:
Carotenoide de absorción/nm (etanol)
Fitoflueno 327, 348, 367
α- caroteno 420, 443, 372
β- caroteno 425,450, 475
γ – caroteno 378, 400, 468
Luteína 420, 443, 472
Clorofila de absorción/nm
Tipo a Éter: 660, 613, 577, 531, 498, 429, 409
Tipo b Éter: 642, 593, 565, 545, 453, 427
Tipo c Acetona: 628, 580, 442
Tipo d Éter: 686, 445
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ESQUEMA DE PROCEDIMIENTO DE LA EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO DE PIGMENTOS FOTOSÍNTETICOS
5g de Espinaca + 25 mL Acetona EXTRACTO
FILTRADO Residuo material vegetal
EXTRACTO CON PIGMENTOS 1) 30 mL éter de petroleo 2) 20 mL extracto 3) 35 mL H20 destilada 4) Agitar (liberar presión gases!) 5) Eliminar fase acuosa 6) Repetir 3, 4 y 5 dos veces
EXTRACCIÓN
Separación
CAPA SUPERIOR
Éter de petróleo + pigmentos
CAPA INFERIOR
Mezcla acetona - agua
1) 25 mL metanol al 92 % 2) Agitar ( liberar presión gases!)
CAPA INFERIOR Metanol + clorofila b y
xantofilas
Separación
HIDROLISIS
1) 15 mL de la disolución 2) 7,5 mL de KOH-MeOH 30% 3) Agitar durante 10 min 4) 15 mL H20 destilada 5) Agitar 1 minuto
CAPA SUPERIOR Carotenoides (naranja)
CAPA INFERIOR clorofila a (azulada)
EXTRACCIÓN
1) 25 mL del metanol+ clorofila a y xantofilas
2) 25 mL éter etílico 3) 5 mL H20 destilada 4) Agitar suavemente ( liberar presión
gases!) 5) Repetir 3 y 4 dos veces
CAPA INFERIOR Metanol- agua
CAPA SUPERIOR Eter etílico clorofila b y
xantofilas
HIDROLISIS
CAPA SUPERIOR Xantofila (amarillo)
CAPA INFERIOR clorofila b (verde)
1) 15 mL de la disolución 2) 7,5 mL de KOH-MeOH 30% 3) Agitar durante 10 min 4 ) 15 mL H20 destilada 5) Agitar 1 minuto
CAPA SUPERIOR Éter de petróleo + clorofila a
y carotenoides
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CUESTIONARIO
1. Defina coeficiente de reparto o de distribución.
2. El cloroformo es un disolvente que sirve para extraer la cafeína de sus disoluciones acuosas. El
coeficiente de reparto, KD, es igual a 10. ¿Qué relación han de tener los volúmenes de cloroformo y agua en
una extracción par que con una sola operación se extraiga el 90% de la cafeína?
3. Describa en términos de fuerzas intermoleculares, el efecto salino
4. Cuando se extrae una disolución que contiene 4 g de ácido butírico en 100 mL de agua con 50 mL de
benceno a 15 ºC, pasan a la fase orgánica 2,4 g del ácido. ¿Cuál es el valor del coeficiente de reparto para
el ácido butírico en benceno:agua a 15 ºC?
5. Con referencia al Index Merck, indique ¿cuáles de los siguientes compuestos son miscibles en agua y
cuál puede servir como disolvente de extracción para disoluciones acuosas? NOTA: la solubilidad en agua
debe ser menor de 10g/100g de agua
a. acetona b. tolueno c. tetracloruro de carbono d. acetato de etilo
6. Indique al menos tres propiedades que debe poseer un disolvente para ser utilizado en una extracción
por disolventes inmiscibles.
7. Si 100 g de benceno disuelven 5,5. g de cafeína y 100 g de agua disuelven 2,2 g de cafeína; calcule la
cantidad de cafeína que puede ser extraída de 600 g de agua en los cuales hay disueltos 5 g de cafeína.
Muestre los cálculos del porcentaje de cafeína extraída para cada uno de los siguientes casos:
a. Una extracción con 200 g de benceno
b. Dos extracciones con 100 g de benceno cada una.
8. Explique: ¿cuál de los métodos es más eficiente: varias extracciones con cantidades pequeñas del
disolventes inmiscible, o una extracción con la cantidad equivalente del disolvente?
9. ¿En qué consiste el precipitado que se forma al agregar la disolución de acetato de plomo? Escriba una
ecuación química para tal efecto.
10. ¿Por qué se debe destapar siempre el embudo de separación cuando se está drenando el líquido que
contiene a través de la llave?
11. Si usted no conoce las densidades relativas de las fases orgánica y acuosa, ¿cómo podría saber
experimentalmente cuál es cada una de ellas?
61
12. Suponga que tiene una mezcla con un compuesto ácido, uno neutro y uno básico. Haga un esquema de
separación indicando los reactivos y las operaciones que realizaría para obtener cada uno de los
compuestos completamente puro. Escriba todos los pasos involucrados en el proceso.
13. ¿Cuándo se debe utilizar la extracción continua o la semicontinua?
14. Describa el funcionamiento de un evaporador rotatorio.
15. ¿Por qué se utiliza sulfato de sodio (Na2SO4) y no cloruro de calcio (CaCl2) para secar los extractos de
la cafeína?
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4. Cromatografía: tipos y alcances
Objetivos
1. Describir la cromatografía como técnica de separación y purificación de compuestos.
2. Conocer las principales variables que afectan los procesos cromatográficos.
3. Reconocer las diferentes clases de procesos cromatográficos en virtud de la retención de la muestra
sobre la fase estacionaria.
4. Ilustrar la aplicación de las diferentes técnicas cromatográficas al análisis cualitativo y cuantitativo.
5. Establecer la diferencia entre las técnicas ensayadas, en lo referente a cromatografía analítica y
preparativa.
6. Ilustrar como la variación del disolvente, soporte, fase estacionaria, etc, ocasionan cambios en la
retención selectiva de los compuestos a analizar.
Introducción
Los diversos métodos cromatográficos han sido ampliamente usados desde hace más de 90 años y en este tiempo,
han demostrado un valor excepcional tanto en sus aplicaciones analíticas como preparativas.
El término cromatografía proviene de las palabras griegas khromatos (color) y graphos (escritura), siendo utilizado
por primera vez por el botánico Miguel Tswett para describir la separación de una serie de pigmentos en distintas
zonas coloreadas. Utilizó una columna de vidrio rellena con carbonato de calcio como adsorbente, a través del cual
hizo pasar el extracto de la planta disuelto en éter de petróleo, obteniendo bandas verdes y amarillas
correspondientes a los pigmentos presentes en la planta.
Por otra parte, en la literatura se presentan numerosas maneras de definir cromatografía. A.I.M. Kenlemans propone
que: “La cromatografía es un método físico de separación en el que los compuestos a separar se distribuyen entre
dos fases, una de las cuales constituye un lecho estacionario que presenta una gran superficie y la otra es un fluido
que pasa a través o a lo largo del lecho estacionario”.
En 1944 Martin y Synge desarrollaron un método cromatográfico en que el reparto de una sustancia entre dos
líquidos es más importante que la adsorción de un líquido por parte de un sólido. Más tarde, Gonsden, Gordon y
Martin describieron la cromatografía de papel en las que las separaciones se efectúan sobre tiras de papel de filtro,
en sustitución de las columnas adsorbentes.
Con este tipo de cromatografía pueden ser detectados e identificados de manera segura, cantidades en el orden de
los microgramos (µg) de la mayoría de los compuestos orgánicos.
63
Posteriormente estas técnicas fueron ampliadas con dos métodos nuevos. Primero, el concepto de “columna abierta”
se extendió por la introducción de la cromatografía en capa fina (CCF) en la que las separaciones se realizan en un
material adherido sobre placas de vidrio. Stahl generalizó el procedimiento e indicó sus aplicaciones por el año de
1958, y desde entonces la CCF se ha convertido en un procedimiento muy popular por su simplicidad, gran
economía y rapidez.
Últimamente, una de las técnicas más desarrolladas ha sido la cromatografía de gases en la que un gas reemplaza
al disolvente líquido y una columna rellena se presenta como soporte.
En general, los métodos cromatográficos constituyen actualmente una técnica imprescindible en los laboratorios
químicos, por ejemplo para:
a) Separación de un compuesto en una mezcla.
b) Identificación de sustancias desconocidas.
c) Purificación o comprobación de la pureza de un compuesto.
d) Observación cualitativa y cuantitativa del desarrollo de una reacción.
La separación puede ser analítica o con fines preparativos. En el primer caso, se detecta cualitativa o
cuantitativamente los compuestos separados, por otro lado, en la cromatografía preparativa se hacen una
recolección de los compuestos separados a partir de la mezcla.
Conviene, para una mejor comprensión, definir los parámetros más sobresalientes implicados en las técnicas
cromatográficas.
FASE MÓVIL O ELUENTE
Es el fluido que generalmente se usa como portador de la mezcla y posteriormente a la separación puede o no
realizar la misma función con los componentes separados.
La comprensión exacta del papel que juega el eluente o fase móvil en la cromatografía, es de gran importancia por
ser esta la variable que con más facilidad puede cambiarse y así, obtener la separación deseada. Generalmente, si
no es posible separar una mezcla con un determinado disolvente, se hace uso de otro de mayor o menor polaridad.
El procedimiento es muy simple y altamente eficaz dadas las infinitas posibilidades de combinar los eluentes en
diferentes proporciones, hasta encontrar la polaridad adecuada para la separación.
En la tabla siguiente, aparecen los disolventes más utilizados en cromatografía de acuerdo a su polaridad creciente.
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ELUENTES EN ORDEN CRECIENTE DE POLARIDAD
-------------------------------------------------------------------------------------
1. Éter de petróleo 10. Acetato de etilo
2. Ciclohexano 11. Acetona
3. Disulfuro de carbono 12. 2-butanona
4. Tetracloruro de carbono 13. 1-butanol
5. Dicloroetano 14. Etanol
6. Benceno 15. Metanol
7. Cloroformo 16. Agua
8. Éter etílico 17. Ácido acético
9. Tetrahidrofurano 18. Piridina
-------------------------------------------------------------------------------------
La primera “corrida” se hace normalmente con diclorometano o acetato de etilo; estos disolventes ocupan una
posición intermedia. Si la mezcla no se desplaza o lo hace muy poco, se debe aumentar la polaridad del disolvente,
ya sea mezclando con un disolvente más polar y miscible con acetato de etilo o utilizando otro de mayor polaridad en
forma pura; si la mezcla ha avanzo mucho con acetato de etilo o diclorometano, por el contrario habrá que disminuir
la polaridad del medio.
FASE ESTACIONARIA
Puede ser un líquido o un sólido dispuesto sobre un sólido que actúa como soporte, la fase estacionaria debe poseer
varias características entre las cuales es importante destacar: gran superficie, inactividad para con la fase móvil
utilizada y debe ser capaz de establecer fuerzas de atracción diferentes sobre los distintos componentes de la
mezcla a resolver. Las fuerzas de atracción pueden dar origen a dos fenómenos: Adsorción y Absorción.
Con excepción de la cromatografía de gases, la fase estacionaria normalmente utilizada es el gel de sílice o la
alúmina activa (capa fina y columna) o el agua (cromatografía de papel). En la cromatografía de columna y capa
fina, la alúmina o gel de sílice que cumplen la función de soporte y fase estacionaria simultáneamente.
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ADSORCIÓN
Es la retención de una especie química por parte de puntos activos de la superficie de un sólido, quedando el
fenómeno limitado a la superficie que separa las fases o superficie interfacial.
ABSORCIÓN
Es la retención de una especie química por parte de una masa, debido a la tendencia que tienen ésta a formar una
mezcla con la especie o a reaccionar químicamente con la misma, suponiendo en ambas posibilidades un fenómeno
reversible másico y no superficial.
En el caso de adsorción el componente queda en la superficie interfacial; por el contrario en la absorción el
componente queda en la superficie interfacial para pasar a la masa de la sustancia que lo retiene.
SOPORTE
La característica que más destaca, además que debe ser químicamente inerte, es su polaridad. Existen soportes no
polares, por ejemplo, el carbón activado y ciertas resinas orgánicas; soportes polares como la alúmina, gel de sílice,
celulosa, almidón, azúcares, etc. Para compuestos polares, la retención será tanto mayor sea la polaridad del
soporte. Por la misma razón, los compuestos poco polares serán más fácilmente arrastrados por el eluente que
retenidos por el soporte
La cromatografía se enmarca en dos divisiones de acuerdo con el fenómeno que tenga mayor relevancia en cada
caso.
CROMATOGRAFÍA DE PARTICIÓN
Cuando la fase estacionaria es un líquido o un líquido mantenido en algún tipo de soporte, el avance de un
compuesto (a medida que se desplaza el eluente), está determinado por la afinidad que presenta este al distribuirse
entre el líquido (fase estacionaria) retenido en el soporte y el eluente considerado. En la cromatografía de papel, la
fase estacionaria suele ser el agua que contiene la celulosa (soporte) del papel de filtro.
El principio por el cual dos sustancias “corren” con diferente rapidez al interaccionar con un líquido estático y otro el
movimiento, está basado en sus diferentes coeficientes de partición, KD, lo que a la vez está relacionado con aquella
regla empírica: “similar disuelve a similar”.
Una sustancia que es muy soluble en la fase estacionaria y poco soluble en la fase móvil (KD < 1), se desplazará
más lentamente por el soporte que otra es poco soluble en la fase estacionaria y muy soluble en la fase
móvil (KD > 1).
Así por ejemplo, en la cromatografía de papel una sustancia que es muy soluble en agua, se desplazará más
lentamente que otra poco soluble debido a su poca afinidad.
66
CROMATOGRAFÍA DE ADSORCIÓN
Debido a los diferentes grados de adsorción de los compuestos orgánicos hacia el soporte, estos se distribuyen en
forma diferente al ser arrastrados por la fase móvil.
La cromatografía sobre alúmina o gel de sílice retenida sobre una placa de vidrio, es un ejemplo de cromatografía de
adsorción. La sustancia que presenta gran tendencia a adsorberse en alúmina, “correrá” muy poco en una
cromatografía de utilice alúmina como soporte.
CÁLCULO DEL RF
El valor Rf, se define como la relación entre la distancia recorrida por el compuesto (soluto) y la recorrida por el
eluente (disolvente) en el mismo tiempo, (Fig. 4.1). Este valor tiene cierta importancia, aunque en la práctica es muy
difícil reproducir los valores de Rf existentes en las tablas, dado que estos valores dependen de muchas variables.
En cromatografía de papel, factores tales como la calidad del papel, pureza del disolvente, influencia de la
temperatura, humedad ambiental, etc., afectan los valores de Rf. En la cromatografía de capa fina, el tamaño de las
partículas del soporte, así como su grado de humedad, son otros factores a considerar.
Para efectos prácticos, el reconocimiento de una sustancia desconocida se efectúa corriendo una cromatografía de
capa fina simultáneamente, tanto para la muestra como para una sustancia conocida. Si los valores de Rf resultan
iguales, se procede a realizar otro cromatograma pero con diferente eluente; si vuelven a coincidir, prácticamente se
puede asegurar la identidad de la sustancia desconocida.
Fig. 4.1 Determinación del Rf en una placa cromatográfica (CCF)
67
No en todas las ocasiones un compuesto es visible a simple vista. Lo anterior obliga al uso de ciertos agentes
reveladores para poder detectar los compuestos. Existen varios tipos de reveladores, los hay destructivos, como lo
es la combustión; los hay de reacción química, como por ejemplo el rociador de ninhidrina para detectar
aminoácidos, y los hay de excitación electrónica como las lámparas de luz ultravioleta. Otro revelador muy utilizado
es el que emplea vapores de yodo para evidenciar los compuestos orgánicos separados en la fase estacionaria.
Parte experimental
4.1. SEPARACIÓN DE LOS COLORANTES DEL ACHIOTE
Se trabajará con un extracto de achiote disuelto en diclorometano. El objetivo es separar los tres colorantes
principales: bixina componente principal y de color naranja, orellina componente secundario y de color amarillo, y
por último un colorante rojo presente en pequeñas cantidades. Existen además otros colorantes del achiote, pero
están en muy bajas concentraciones.
En primera instancia, a través de la CCF se seleccionará el eluente más adecuado para la separación de los tres
colorantes considerados. Después, utilizando el eluente más adecuado, se procederá a aislar la bixina por medio de
una cromatografía de capa preparativa, con una placa de 20 x 20 x 0,5, impregnada con gel de sílice. De manera
demostrativa se realizará también una cromatografía de columna con el eluente más adecuado y con gel de sílice
como fase estacionaria. Por último, el estudiante realizará una cromatografía de papel del extracto con el extracto
de achiote y con el mejor eluente seleccionado para la separación.
4.1.1 SELECCIÓN DEL MEJOR ELUENTE:
Se entregará a cada par de estudiantes, cinco placas de cromatografía con gel de sílice para desarrollar los
cromatogramas de la siguiente figura, donde se indican los eluentes. Dibuje en espacio en blanco, cada
cromatograma obtenido. (Fig. 4.2)
Fig. 4.2. Cromatogramas por CCF de extracto de achiote
Ciclohexano:acetona 2:1
Éter de petróleo
Ciclohexano:acetona 1:2
Acetona Etanol 95%
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Se procederá de la siguiente manera: en un frasco de unos 250 mL, agregue unos 8 mL del eluente a ensayar. Con
la ayuda de un tubito capilar, aplique en la placa de cromatografía (a un centímetro del borde inferior), una microgota
del extracto de achiote; la aplicación no debe tener un diámetro mayor de 3 mm. Evapore el disolvente de la
aplicación e introduzca la placa en el frasco con el eluente.
Fig. 4.3. Proceso de elaboración de un cromatograma
Tape el frasco y desarrolle el cromatograma. Repita lo mismo con los otros disolventes. Ver Fig.4.3.
NOTAS: El nivel del eluente debe estar por debajo del punto de aplicación de la muestra ¿Por qué?
No permita que el eluente llegue hasta el extremo superior. Se puede sacar la placa cuando faltan
unos 0.5 cm. ¿Por qué?
4.2 CROMATOGRAFÍA DE PAPEL:
Con el mejor disolvente encontrado en el punto 4.1.1., desarrolle una cromatografía con papel de filtro. La aplicación
de la muestra y el nivel del eluente se hacen como en la Fig. 4.4.
Fig. 4.4. Cromatografía de papel
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4.3. CROMATOGRAFÍA DE CAPA PREPARATIVA (CCP)
Esta parte será realizada por el profesor de laboratorio. Aquí se procederá al igual que en 4.1. La única diferencia
es en cuanto a la cantidad de la muestra aplicada, de eluente y del recipiente donde se desarrollará el
cromatograma. Una vez que se ha corrido el cromatograma, se deja evaporar el eluente. Se raspa la franja
correspondiente a la bixina y se extrae del gel de sílice con diclorometano y por filtración. Por último se hará el
espectro infrarrojo del colorante.
4.4. CROMATOGRAFÍA DE COLUMNA
Diez gotas del extracto de achiote o de una mezcla de fluoresceína-azul de metileno (la selección
quedará a criterio del profesor), se colocan en una columna de 40 cm de largo por 2 cm de diámetro,
la cual ha sido rellenada previamente con gel de sílice y el eluente que dé la mejor separación para el
caso del extracto de achiote. Para la mezcla de fluoresceína- azul de metileno se utiliza como
eluente etanol. Debido al tamaño de los gránulos del gel de sílice, será necesario aplicar succión en
la salida de la columna para que el eluente baje con mayor rapidez. El desplazamiento de la mezcla
a través de la columna, puede seguirse fácilmente debido a los colores de los compuestos a separar.
A medida que vayan alcanzando el extremo inferior de la columna, se recogen en diferentes
recipientes. Luego se evapora el eluente de cada fracción por medio de una destilación al vacío con
la ayuda de un evaporador rotatorio. De esta manera se obtienen los tres compuestos deseados.
ESTO SE HARÁ COMO DEMOSTRACIÓN.
Otros experimentos que ilustran las diferentes técnicas cromatográficas son los siguientes:
4.5. CROMATOGRAFÍA DE CAPA FINA
Se procede como en la parte 4.1. Se usa en este caso aceite de eugenol como muestra a separar y ciclohexano
como eluente. Como los compuestos a separar son incoloros, se debe introducir la placa (después de desarrollar el
cromatograma) en un frasco con vapor de yodo. Se anotan los resultados y se determina en Rf de cada “mancha”.
4.6. CROMATOGRAFÍA DE PAPEL
Al igual que en 4.2., se desarrolla la cromatografía de papel de dos colorantes: azul de bromotimol y anaranjado de
metilo. En este caso se desarrollarán tres variantes de esta técnica:
4.6.1. CROMATOGRAFÍA DE PAPEL ASCENDENTE: se procede como en 4.2., y se emplea
agua como eluente. (Ver Fig. 4.3)
70
4.6.2. CROMATOGRAFÍA DE PAPEL DESCENDENTE: Es muy similar a la anterior, la diferencia
consiste en que el eluente es ayudado a desplazarse por la fuerza de gravedad (ver Fig.4.5).
Fig. 4.5. Cromatografía descendente de papel
4.6.3. Cromatografía de papel radial: Haga un corte de cuña en un papel de filtro de tal manera
que el trozo de papel no se desprenda. Coloque una microgota de los colorantes en el centro del papel. El corte o
lengüeta servirá para el desarrollo del cromatograma que se realiza en una caja de Petri como lo ilustra la Fig. 4.6.
Fig. 4.6. Cromatografía radial de papel.
En los casos anteriores y realizando la consulta previa al profesor, después de desarrollar los cromatogramas,
exponer el papel con las muestras a vapores de amoníaco concentrado o vainillina según se indique.
71
CUESTIONARIO
1. ¿Para qué clase de compuestos se utiliza de preferencia la cromatografía de papel?
2. ¿Se puede utilizar la cromatografía de papel para fines preparativos?
3. ¿Qué importancia tiene la cromatografía de capa fina?
4. ¿Cómo se relaciona la eficiencia de la cromatografía de adsorción con el grado de subdivisión del
material adsorbente?
5. Si se dispusiera solamente de los disolventes diclorometano y etanol para desarrollar un cromatograma y
resultara que con diclorometano no existe desplazamiento de la mezcla a separar y con etanol se da un
desplazamiento de todos los componentes con el frente móvil, ¿estarían agotadas todas las posibilidades
de realizar una separación cromatográfica usando únicamente los dos disolventes antes mencionados?
6. ¿Cómo se utilizan en la práctica los valores de Rf?
7. ¿Por qué es de suma importancia conocer el papel que juega el eluente en los procesos
cromatográficos?
8. ¿Por qué en la cromatografía de gases, la separación de los componentes de una mezcla se efectúa
mucho mejor?
9. Describa el funcionamiento de una columna cromatográfica.
10. Si tuviera que hacer una separación de más de 10 g de una mezcla, ¿que tipo de cromatografía es el
más recomendable y por qué?
11. ¿Por qué, antes de desarrollar el cromatograma, debe dejarse un papel de filtro empapado con la fase
móvil durante cierto rato, pegado en las paredes internas del recipiente usado en la cromatografía de placa
fina?
12. ¿A qué se conoce como xantofila, clorofila y caroteno?
13. ¿Qué se entiende por adsorción, eluente y cámara de desarrollo?
14. ¿Qué es cromatografía bidimensional? Explique con un ejemplo
15. ¿Qué sucedería en el proceso de separación, si la boca de salida, en la cromatografía de columna, es
muy grande y la salida del eluente es muy rápida?
72
5 Destilación y puntos de ebullición
Objetivos
1. Definir el concepto punto de ebullición.
2. Reconocer la diferencia entre punto de ebullición y temperatura de ebullición.
3. Conocer la utilidad de la destilación como método general de separación y purificación de compuestos orgánicos.
4. Comparar la efectividad de la destilación simple y la destilación fraccionada.
5. Realizar una destilación a presión reducida.
6. Saber cuándo se debe emplear cada uno de los diferentes tipos de destilación.
7. Realizar una determinación de temperatura de ebullición semi-micro.
Marco teórico
La gran importancia de la destilación, la constituye el hecho de ser un método rápido y eficaz para la separación de
mezcla líquidas y eventual purificación de las mismas, además, permite la determinación del punto de ebullición de
un líquido, y que puede servir para su identificación.
Es posible definirla como el proceso de vaporización de una mezcla líquida por medio de la cual pueden separarse
sus componentes (con base a los diferentes puntos de ebullición); los vapores formados, son enseguida
condensados en el sistema refrigerante y recogidos en los frascos receptores.
Generalidades del proceso de ebullición:
Para vencer las fuerzas que mantienen unidas a las moléculas de un líquido, las mismas deben poseer suficiente
energía cinética. Al aumentar la temperatura del líquido, sus moléculas aumentan la rapidez de traslación y poco a
poco alcanzan el valor necesario para poder escapar a la fase gaseosa. A mayor temperatura, más moléculas
pueden pasar a la fase gaseosa y por lo tanto mayor es la presión que ellas van a ejercer sobre el medio. Cuando la
presión de la fase de vapor asociada al líquido alcanza la magnitud de la presión externa, el líquido entra en
ebullición; proceso caracterizado por la rápida transferencia de moléculas de la fase líquida hacia la gaseosa.
Así pues, se define como punto de ebullición aquella temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual
a la presión externa ejercida sobre él. Si la presión externa disminuye, es menor la cantidad de energía requerida
para que el líquido alcance su punto de ebullición.
73
La dependencia de la temperatura con la presión de vapor, está dada por:
- Δ Hv log p = ------------ + C 2.3 R T ó
- Δ Hv ln p = ----------- + C R T En la cual:
Δ Hv = calor de vaporización, T = temperatura absoluta, C = una constante.
Si se gráfica ln p contra el inverso de la temperatura, se obtiene una recta, según lo muestra la figura 5.1
Fig. 5.1. Variación del ln p contra la temperatura
Por medio de ésta gráfica, que es característica para cada líquido, se puede calcular la temperatura (Tx) a la que
ebulle una sustancia a una presión determinada. Calculamos el ln px y mediante el gráfico correspondiente, se
obtiene el valor de Tx.
En la práctica se procede de una manera más rápida y sencilla, valiéndose de una regla empírica muy simple: al
disminuir la presión a la mitad, el punto de ebullición se reduce aproximadamente en 15ºC. Por ejemplo, un líquido
que hierve a 180ºC a una presión de 760 mmHg, hervirá a 165ºC si la presión externa es de 380 mmHg; reduciendo
la presión a 190 mmHg, el compuesto hervirá a 150ºC y así sucesivamente. Esta es tan solo una aproximación
empírica pues las sustancias no obedecen un patrón general.
74
LEY DE RAOULT Y OTRAS CARACTERÍSTICAS.
La ley de Raoult que es válida para mezclas binarias miscibles con comportamiento ideal, relaciona las presiones de
vapor de los componentes de la mezcla con su concentración en el líquido.
Así, PA = Po
A XA (1)
PB = Po
B XB (2)
PT = PA + PB
donde
PA y PB = presión de vapor de los líquidos A y B puros
Po
A y Po
B = presión de vapor de los líquidos A y B puros
PT = presión total
XA y XB = fracción molar de A y B en la mezcla líquida
En una mezcla binaria XB = 1 - XA. Considerando esto y dividiendo la ecuación (1) entre la (2), se obtiene:
PA = Po
A XA
________ ____________________ (3)
PB Po
B (1 - XA)
Por otro lado, la ley de Raoult también nos dice que:
PA = PT YA (4)
PB = PT YB (5)
donde:
PT = presión total
YA y YB = fracción molar de A y B en la fase gaseosa
Dividiendo la ecuación (4) entre la (5), se obtiene:
PA = YA ____ ____ (6)
PB YB
75
Como YB = 1 - YA, se puede sustituir en la ecuación (6):
PA YA ____ = ____ (7)
PB (1- YA)
Sustituyendo PA/PB de la ecuación anterior en la ecuación (3), se obtiene:
YA Po
A XA ______ = ___________ (8)
(1 - YA) Po
B (1 - XA) Ecuación que se transforma en la expresión generalizada (9):
Y Po
A X ______ = ___________ (9)
(1 - Y) Po
B (1 - X)
Haciendo α = Po
A/Po
B, la ecuación (9) se transforma en:
Y X ______ = α _______ (10)
(1 - Y) (1 - X)
En que α expresa la relación existente entre las presiones de vapor de los dos componentes de la mezcla.
La Fig. 5.2 presenta las curvas de equilibrio basadas en la ecuación (10) para diversos valores de α.
Fig. 5.2 Variación de α con base en X y Y
76
De la Figura 5.2, se deduce:
1. Si α = 1 (esto ocurre cuando las presiones de vapor de los dos líquidos son iguales), la composición del
componente más volátil en la fase gaseosa (Y) es la misma que en la fase líquida (X), o sea, no puede
haber separación por medio de la destilación de los dos componentes.
2. Si α = 100 (la presión de vapor del componente más volátil es 100 veces la del otro), la fase gaseosa
estará formada prácticamente por el componente más volátil. A medida que avanza la destilación, la
concentración de él en la fase líquida (X) disminuye. Para valores de X cercanos a 0,2 o menores, la
composición del elemento más volátil en la fase gaseosa empieza a bajar significativamente, esto lleva a
que vapores del componente memos volátil alcancen la fase gaseosa en proporciones crecientes (el
destilado no será puro, estará parcialmente contaminado con el componente menos volátil). Sin embargo la
destilación dará excelentes resultados (la separación de los dos componentes será factible) si partimos de
mezclas líquidas en que la concentración del componente más volátil (X) esté entre 0,99 a 0,20. No hay
que olvidar que X y Y varían constantemente con la destilación. Por ejemplo, si partimos de una mezcla
binaria en que X es 0,6 a medida que avanza la destilación, disminuye X. Se debe interrumpir la
destilación en el ejemplo citado (α = 100) cuando X sea aproximadamente igual a 0,2.
3. A medida que α disminuye, se hace más difícil recoger un destilado puro. Los intervalos, por ejemplo
para α = 10, en que Y se mantiene constante, sólo se dan si X > 0,70.
4. Las curva en =1 representa una mezcla azeotrópica. Para X = 0,65 la fase gaseosa tendrá la misma
composición de la líquida. La mezcla azeotrópica no puede ser separada por destilación. Más adelante
trataremos con más detalle este tema.
En resumen se puede decir:
a) Si α es muy grande (α > 100), la destilación es factible hasta una concentración muy baja del
componentes más volátil en la fase líquida.
b) Si α < 100, la pureza des destilado baja progresivamente.
En el caso (a), la separación se puede hacer con una destilación simple y en el (b) se hace necesario una
destilación fraccionada
DIAGRAMA DE TEMPERATURA-COMPOSICIÓN
Analizando el diagrama de la Fig 5.3, correspondiente a una mezcla de tetracloruro de carbono:tolueno, se nota que
la línea marcada para el líquido (inferior) corresponde a la relación entre la temperatura de ebullición y la
composición de la mezcla líquida de ambos compuestos, mientras que la marcada con vapor (superior), corresponde
a la relación entre la temperatura de ebullición y la composición de la mezcla gaseosa de los compuestos.
77
Así, una mezcla cuya composición sea 50% molar en tolueno, ebullirá a 89ºC. Los vapores a esta temperatura
tendrán la siguiente composición: tolueno, 26% y tetracloruro de carbono, 74%; lo que era de esperarse por la
mayor volatilidad del tetracloruro de carbono.
A medida que avanza la destilación, se hace menor la concentración del CCl4 en la fase líquida (por ser el más
volátil) y consecuentemente se vuelve mayor la concentración de tolueno en la misma fase. Cuando permanezca
solamente el tolueno en el balón de destilación (% molar = 100), la temperatura de ebullición será 110ºC y
corresponderá al punto de ebullición del tolueno puro. La composición de la fase vapor y de la fase líquida durante
este proceso varía según se señala en la Fig. 5.3. La variación de la composición del destilado está dada por la
misma curva de la fase vapor. En el caso considerado se puede ver que el CCl4 se contamina cada vez más con
tolueno al avanzar la destilación.
Fig. 5.3. Diagrama para temperatura de ebullición-composición
de una mezcla de tetracloruro de carbono:tolueno
78
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS:
Destilación simple
Una sustancia orgánica pura, es fácilmente destilada con el aparato de destilación que se muestra en la Figura 5.4.
Este consiste de un balón de destilación provisto de un termómetro y un condensador enfriado por agua. Para evitar
la ebullición tumultuosa o golpeteo, se debe colocar en el balón de destilación (junto con la sustancia a destilar) dos
o tres trozos pequeños de porcelana (ó preferiblemente núcleos de ebullición), produciéndose de esta manera una
corriente constante de burbujas, manteniendo el líquido en movimiento. Si la sustancia es volátil o inflamable, el
calentamiento se hace con baño de agua (baño maría), en una olla o recipiente acondicionado para ello. El
calentamiento debe ser de tal forma que el flujo del destilado por la alargadera de salida sea aproximadamente de 3
mL/min.
Fig. 5.4. Sistemas de destilación simple
De acuerdo con la teoría estudiada anteriormente, la destilación de una mezcla sustancias (sólido-líquido o líquidos
orgánicos miscibles entre sí) presenta una complicación si se compara con la de un componente simple, porque la
presencia de la segunda sustancia influye sobre el punto de ebullición de la otra.
Por ejemplo, la adición de sal común al agua, eleva el punto de ebullición de ésta, lo que equivale a un descenso en
la presión de vapor de esta, es decir, la tendencia de las moléculas de agua a salir de la fase líquida ha sido
disminuida.
En el caso de dos líquidos miscibles, sus tensiones de vapor se afectan recíprocamente, haciendo que ninguno de
los compuestos destile independientemente del otro; en consecuencia, el destilado o vapor condensado contiene
una mezcla de los dos compuestos. Además, la temperatura de ebullición de la mezcla no es constante, sino que
cambia durante la destilación, de acuerdo con las temperaturas de ebullición de los líquidos puros y de la grafica
temperatura de ebullición-composición característica del sistema estudiado.
79
En el caso particular de un sistema binario constituido por tetracloruro de carbono (CCl4): tolueno (C6H5CH3), el
tetracloruro de carbono ebulle a 76,8 ºC y el tolueno a 110 ºC cuando la presión externa es de 760 mmHg. La
destilación de una mezcla de partes iguales de estas dos sustancias da un destilado que es una mezcla de las dos y
la temperatura de ebullición es intermedia entre la del tetracloruro de carbono y el tolueno. Las primeras porciones
que destilan están constituidas en gran parte de CCl4 y una pequeña cantidad de C6H5CH3. Las últimas porciones,
en cambio, serán principalmente tolueno. Es decir, la destilación de mezclas produce un vapor que contiene un
mayor porcentaje de la sustancia de bajo punto de ebullición respecto al residuo que queda en el matraz de
destilación.
Si el destilado se recoge en porciones separadas y cada una de esas porciones se vuelve a destilar, las primeras
partes de cada destilación contendrán mayor proporción del componente más volátil (CCl4) que la que contenían los
primeros destilados. Consecuentemente, los últimos residuos serán más pobres en dicho componente que los
primeros. La repetición de este proceso resultaría, teóricamente, en una completa separación del tetracloruro de
carbono y del tolueno. El proceso de recoger fracciones separadas de acuerdo con los puntos de ebullición, durante
la destilación de mezclas de sustancias, para realizarles posteriormente destilaciones secuenciales en serie, se
conoce como destilación fraccionada. Un simple fraccionamiento rara vez da una completa separación, de aquí que
el refraccionamiento sea usualmente necesario.
Destilación fraccionada
La destilación fraccionada se efectúa fácilmente con la ayuda de una columna de fraccionamiento. Se lleva a cabo
el proceso de fraccionamiento múltiple dentro de la misma, lográndose con la volatilización y condensación repetidas
dentro de la misma, una separación muy buena de los componentes de la mezcla.
El esquema de un sistema de destilación fraccionada se ilustra en la Figura 5.5:
Fig. 5.5. Sistema empleado en la destilación fraccionada.
80
El funcionamiento de una columna se ilustra en la Figura 5.6. Los vapores de a y b, enriquecidos en el componente
más volátil (composición y1), y que son generados desde el balón de destilación, se condensan en el plato 1 (punto
de equilibrio líquido-vapor). La composición del líquido formado será naturalmente igual a la del vapor anterior. Si
destilamos nuevamente parte de este líquido y la recogemos en el plato 2, el líquido resultante estará más
enriquecido con el componente más volátil. Si se sigue así sucesivamente, llegaremos a un plato en que el
componente más volátil, estará prácticamente puro y la separación de los componentes es alcanzada.
Fig. 5.6. Funcionamiento de una columna de destilación fraccionada
Desde este punto de vista, podemos considerar la destilación fraccionada como una serie de destilaciones simples,
equivaliendo los platos8 de una columna, a varios aparatos de destilación simple conectados en serie. En este tipo
de destilación, mezclas iguales a la de la Fig. 5.3, pueden ser separadas.
Algunas mezclas de líquidos miscibles, se desvían tanto del comportamiento ideal, que los diagramas de
composición y puntos de ebullición, presentan máximos y mínimos como en las figuras adjuntas (Fig.5.7.a y 5.7.b).
A tales mezclas se les conoce como azeótropos. Estas mezclas no se pueden separar en sus constituyentes puros
por destilación fraccionada.
8 La idea de un plato en una columna de destilación no está ligada directamente a la existencia de platos como lo
indicado en la Figura 5.5. Un simple tubo de una columna de destilación puede tener varios platos, equivaliendo cada uno a determinada altura en el tubo. La condensación de los vapores en las paredes comprendidas por esta altura se daría de una manera similar a un plato. De allí se define al plato en la columna de destilación como plato teórico
81
Consideremos el sistema ilustrado en la Fig. 5.7.a, que muestra una temperatura máxima de ebullición. Si se
calienta una mezcla de composición azeotrópica, descrita por el punto a, el vapor se formará primero a la
temperatura t; teniendo este la misma composición que el líquido, en consecuencia el destilado obtenido tiene
exactamente la misma composición que el líquido original, sin que haya ocurrido separación alguna. Si se calienta
una mezcla descrita por b, Fig. 5.7.a, los vapores generados a la temperatura de ebullición t´ tendrán la
composición v´. Este vapor es más rico en el componente de menor temperatura de ebullición. El fraccionamiento
separaría la mezcla en el componente puro 1, contenido en el destilado, y dejaría la mezcla azeotrópica en el
recipiente. Una mezcla descrita por c ebulliría primero a la temperatura t´´, generando un vapor con composición v´´.
El fraccionamiento completo de esta mezcla produciría el componente puro 2, contenido en el destilado, y la mezcla
azeotrópica permanecería como residuo en el recipiente de destilación.
El comportamiento de mezclas azeotrópicas de temperatura de mínima ebullición, ilustrado en la Fig. 5.7.b, es
análogo. La mezcla azeotrópica se destila sin cambiar su composición. Una mezcla descrita por b ebulle a la
temperatura t, generando un vapor que tiene una composición v. Con el fraccionamiento completo de esta mezcla
produce se obtiene el azeótropo en el destilado, mientras que el componente puro 1 permanece, de mayor
temperatura de ebullición, queda en el recipiente de destilación. Consecuentemente, el fraccionamiento de una
mezcla descrita por c producirá el azeótropo en el destilado y dejará el componente puro 2 en el recipiente.
A B
Fig. 5.7. Gráficos composición-temperatura de ebullición de dos tipos de azeótropos
Observación Si bien es cierto que el coeficiente “α” permite interpretar fácilmente el comportamiento de una mezcla
binaria, su cálculo exige un poco de tiempo. En la práctica de emplea más frecuentemente la diferencia entre los
puntos de ebullición de los líquidos que constituyen la mezcla a separar. Si la diferencia en puntos de ebullición es
mayor de 80ºC, los componentes pueden separarse por una destilación simple; de lo contrario se debe proceder a
realizar una destilación fraccionada.
82
El Cuadro 5.1. muestra algunos ejemplos de mezclas azeotrópicas
CUADRO 5.1. Ejemplos de mezclas azeotrópicas y sus principales características
Mezcla (Componente 1:Componente 2)
Temperatura de ebullición de componentes/ºC
Composición azeotrópica (% peso) Temperatura de
ebullición del azeótropo/ºC
Componente 1 Componente 2 Componente 1 Componente 2
agua-acetato de etilo 100 78 9 91 70
agua-benceno 100 80,6 9 91 69,2
agua-etanol 100 78,3 5 95 78,15
agua-CCl4 100 77 4 96 66
Destilación al vacío
La destilación al vacío es una forma de destilación (simple o fraccionada) que se efectúa a presión reducida (Fig
5.8). Esta se aplica cuando no es posible purificar muchas sustancias por destilación a presión atmosférica porque
se descomponen antes de alcanzar sus puntos de ebullición normales, o a otras sustancias que poseen puntos de
ebullición tan altos que su destilación es difícil o no resulta conveniente. Frecuentemente tales líquidos (o sólidos
también) pueden destilarse a presión reducida.
El principio que caracteriza a este procedimiento es que cuando un líquido comienza a ebullir es porque alcanzó la
temperatura a la que su presión de vapor iguala a la presión exterior, de aquí que sea tan importante reducir la
presión externa, para permitir que ambas presiones se igualen a menor temperatura. Los químicos han sido
capaces de destilar la inmensa mayoría de los líquidos y muchos sólidos utilizando aparatos especiales y reduciendo
la presión a valores dentro de un intervalo que se extiende desde la presión atmosférica hasta 10-8
mmHg.
Fig. 5.8. Sistema de destilación al vacío
83
Destilación por arrastre con vapor
La destilación por arrastre con vapor de agua consiste en hacer pasar una corriente de vapor de agua hirviendo por
un balón que contiene la mezcla a destilar. El vapor arrastra el componente más volátil que luego se condensa en el
sistema refrigerante. Las condiciones fundamentales para que se pueda emplear la destilación por arrastre con
vapor son:
1. Que el componente a ser separado tenga una presión de vapor relativamente alta en relación a los otros
componentes de la mezcla, y
2. Que el componente separado pueda ser fácilmente separado del agua una vez condensado.
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Parte experimental
I. Destilación simple
Se colocan 50 mL de etanol 95% y 50 mL de agua en un balón de destilación de 250 mL de capacidad. Se conecta
el balón a un condensador de agua o refrigerante de Liebig, tal como lo demuestra la Fig. 5.4. Se agregan unos
pedazos de porcelana o cuentas de vidrio. Se inserta un termómetro a través del tapón que se ha colocado en la
boca del balón de destilación (CUIDADO). El bulbo del termómetro debe quedar justamente debajo de la abertura
del tubo lateral, procurando que se puedan leer fácilmente valores de temperaturas comprendidas entre 60ºC y
100ºC.
Determine el índice de refracción de la mezcla original.
Se inicia la destilación y se recoge el destilado en recipientes separados, como sigue: en el frasco 1 la fracción que
destila hasta 82ºC; en el frasco 2 la fracción que lo hace hasta 85ºC; en el frasco 3 la fracción destilada hasta 92ºC;
en el frasco 4 se vacía el residuo que quedó en el balón de destilación. Con una probeta de tamaño adecuado se
miden los volúmenes de las cuatro porciones y se anotan los resultados.
Observe la apariencia peculiar del interior del tubo refrigerante, cerca del frasco de destilación cuando el destilado
consiste en gran parte del alcohol, esto es, al inicio de la destilación.
Determine el índice de refracción de cada una de las cuatro fracciones.
Con los resultados obtenidos, complete el siguiente cuadro
PARÁMETRO Fracción 1 Fracción 2 Fracción 3 Fracción 4 Total
Volumen de la fracción/mL
Densidad/g*mL-1
Índice de refracción
Porcentaje alcohol
II. Destilación fraccionada
Sustituya el balón de destilación del aparato anterior por otro de 250 mL de fondo plano y con la ayuda de un tapón
de hule, coloque una columna de fraccionamiento tal y como se indica en la Fig. 5.5.
Este montaje permite realizar una destilación fraccionada. Para tal efecto, proceda como en el caso anterior,
sellando bien las conexiones para evitar el escape de vapores de etanol (INFLAMABLE). Recoja las fracciones igual
que en la destilación simple. Haga una prueba de olfato y verifique el índice de refracción de las cuatro fracciones.
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Llene el siguiente cuadro con los resultados obtenidos a partir de la destilación fraccionada:
PARÁMETRO Fracción 1 Fracción 2 Fracción 3 Fracción 4 Total
Volumen de la fracción/mL
Densidad/g*mL-1
Índice de refracción
Porcentaje alcohol
Utilizando la curva de calibración disponible en el laboratorio de índices de refracción vs. composición porcentual de
mezclas alcohol:agua, y recordando que el índice de refracción del agua a 20ºC es n20
D = 1.3330, determine el
porcentaje de alcohol en cada una de las fracciones.
III. Destilación al vacío
A manera de ilustración se hará una destilación a presión reducida del 1-octanol (¡CUIDADO, PUEDE HABER UNA
IMPLOSIÓN!). Al igual que en los casos anteriores, debe tomar nota del diagrama de aparato utilizado y presentar
en el informe, el funcionamiento del mismo.
IV. Determinación de una temperatura de ebullición (método semi-micro)
Se prepara un micro capilar (como se muestra en la Fig. 5.9) para determinar la temperatura de ebullición de una
sustancia desconocida que le será proporcionada por su profesor. El tubo externo es un tubo de ensayo 5 x 50 mm.
El tubo capilar se cierra por uno de sus extremos y se coloca en el tubo de ensayo en forma invertida, esto es, con el
extremo cerrado hacia arriba. Se añaden al tubo de ensayo unas gotas (1 mL aproximadamente) del líquido cuya
temperatura de ebullición se desea determinar y se fija con una banda de hule (caucho) al termómetro, procurando
que el bulbo quede a la misma altura del líquido. Una vez hecho esto, se introducen el tubo de ensayo y el
termómetro en un tubo de Thiele que contiene ftalato de dibutilo. Con este tubo se garantiza la distribución
homogénea del calor, sin embargo, se deben tener presentes las siguientes precauciones:
NO se debe introducir el termómetro con el tubo y la muestra de tal forma que la banda de hule quede
sumergida en el ftalato de dibutilo, ni se debe llenar demasiado el tubo de Thiele con el ftalato de dibutilo ya
que cuando se calienta, el liquido del baño se dilata y puede derramarse, lo cual constituye un serio
problema ya que es inflamable y tóxico.
Otro sistema para determinar el punto de ebullición, es un tanto más simple y requiere de un simple beaker al cual
se le agrega un poco del ftalato de dibutilo, pero para mantener la distribución homogénea del calor se necesita
agitación manual, con una varilla de vidrio. En este caso también se debe evitar el contacto de la banda de hule con
el líquido del baño de calentamiento.
86
Nota: Recuerde que bajo ninguna circunstancia debe verter el ftalato de dibutilo en la pila, ni
debe lavar el tubo de Thiele. Investigue y asegúrese como proceder en cada caso.
Montado el sistema, con el quemador encendido se eleva la temperatura del baño de calentamiento hasta que del
capilar salga una rápida y continúa corriente de burbujas que pase a través del líquido. La llama se retira y se deja
enfriar el baño (en el caso del beaker se debe mantener la agitación manual, no así cuando se emplea el tubo de
Thiele). Observando cuidadosamente el capilar y el termómetro, se anota la temperatura que marca el termómetro
en el instante en que dejan salir burbujas del capilar y justo antes de que el líquido entre en él. Esta temperatura
corresponde a la temperatura de ebullición de la sustancia seleccionada.
Fig. 5.9 Representación gráfica del sistema empleado para la determinación del punto de ebullición, mediante el
método micro
87
CUESTIONARIO
1. ¿Qué tipo de fuerzas electrostáticas intervienen en las atracciones intermoleculares?
2. ¿Cuál es la presión atmosférica en el laboratorio? ¿A qué temperatura hervirá el agua sometida a esta
presión?
3. ¿Cuál es la diferencia entre la temperatura de ebullición de una sustancia y su punto de ebullición?
4. Explique, ¿por qué al reducir la presión interna de un sistema, la temperatura de ebullición del líquido
baja?
5. ¿Será posible separar por destilación simple de dioxano-tolueno? Explique.
6. ¿Cómo varió la concentración del etanol a medida que aumentó la temperatura en la destilación simple?
¿Y en la destilación fraccionada?
7. ¿Qué es el índice de refracción de un líquido? ¿Cómo se mide? ¿Cómo funciona un refractómetro?
8. Basado en el índice de refracción encontrado para la fracción escogida alrededor de los 82ºC en la
destilación fraccionada, ¿qué opina usted sobre la pureza del producto?
9. A ¿qué temperatura destiló el 1-octanol? Discuta este resultado con base en la regla empírica (variación
de la temperatura de ebullición con reducción de la presión).
10. ¿Puede usted verificar la composición de las diversas fracciones en la destilación simple y fraccionada,
a través del olfato?
11. ¿Valiéndose del índice de refracción, se puede concluir acerca de pureza de las diferentes fracciones?
12. ¿Por qué se le hacen inserciones al vidrio de la columna de destilación fraccionada?
13. El ftalato de dibutIlo no es recomendado como líquido térmico, cuando los puntos de ebullición a
determinar son mayores de 250ºC ya que empieza a descomponerse a esa temperatura. ¿Qué otro tipo de
sustancias pueden emplearse en lugar del ftalato de dibutilo para determinar punto de ebullición mayores
de 250ºC?
14. ¿Por qué durante la determinación de puntos de ebullición, cuando dejan de salir burbujas del capilar, la
temperatura del baño corresponde al punto de ebullición?
15. Investigue ¿cómo se determinan los puntos de ebullición de las sustancias gaseosas a temperatura
ambiente?
88
6 Destilación de un vino y determinación del grado de alcohol
Objetivos
1. Conocer una técnica de separación que se utiliza frecuentemente en los laboratorios de química y en la in-
dustria, para la obtención por ejemplo de: agua destilada, licores destilados (brandy, whisky, etc), y en la
separación de numerosos compuestos orgánicos.
2. Establecer las diferencias y ventajas entre la destilación simple y la destilación fraccionada.
Marco teórico
La destilación es una de las principales técnicas para purificar líquidos volátiles, siendo una operación que se
utilizada para separar una mezcla de dos líquidos miscibles, o una disolución de un sólido en un líquido. Consiste en
el calentamiento a ebullición de la mezcla, y la posterior condensación de los vapores formados. El líquido que se
obtiene en la condensación será más rico en el componente más volátil, que el líquido que permanece en el matraz.
En su forma más simple, permite separar un líquido de sus impurezas no volátiles. Con una destilación simple
también se puede conseguir una separación aceptable de dos líquidos si tienen puntos de ebullición muy diferentes.
En la destilación se calienta la mezcla líquida, de tal manera que se produce la ebullición (en el matraz de
destilación) y los vapores producidos se conducen a una zona fría (el refrigerante) donde se condensan,
constituyendo el destilado (el cual se deja caer en el colector). Si se trata de la mezcla de un líquido con un sólido
no volátil, el destilado es el líquido puro, mientras que el sólido queda en el matraz como residuo.
Si se trata de la mezcla de dos líquidos con puntos de ebullición diferentes, al empezar a hervir la mezcla se
producen vapores que son más ricos en el componente más volátil (el de menor punto de ebullición) y así el residuo
en el matraz se va enriqueciendo en el otro. A medida que el componente más volátil va desapareciendo, la
temperatura de ebullición de la mezcla en el matraz va aumentando y los vapores que se producen van siendo más
ricos en el componente menos volátil. Recogiendo el destilado en diferentes colectores según los intervalos de
temperatura a la que los vapores entran en el refrigerante, se pueden obtener fracciones de diferente composición y,
si los puntos de ebullición de los dos líquidos difieren mucho, puede ser que la fracción de cabeza (la primera)
contenga el líquido más volátil prácticamente puro, y la de cola (la última), el menos volátil.
Hay que tener en cuenta, sin embargo, que la mezcla en el matraz puede ser un azeótropo, que es como se designa
a una mezcla que hierve a temperatura constante, produciendo un vapor con la misma composición que el líquido, y
en consecuencia la mezcla se comporta en la destilación como si fuera una sustancia pura, haciendo que la
composición del destilado y de la mezcla en el matraz no cambien con la destilación. Un azeótropo corresponde a
una composición definida y su punto de ebullición puede ser mayor o menor que los de cualquiera de los
componentes.
89
Un vino es una mezcla muy compleja; contiene agua, etanol, azúcares, ácidos orgánicos, pigmentos (que le dan
color) y otros ingredientes. Los componentes volátiles que se encuentran en cantidad considerable son
precisamente el agua y el etanol, cuyos puntos de ebullición son, respectivamente, 100,0 °C y 78,3 °C. Ambos
pueden formar un azeótropo que hierve a 78,2 °C y cuya composición es 96 % de masa de etanol (97 % en
volumen). En el vino, el contenido en alcohol se expresa en porcentaje de volumen y es algo mayor del 10 %. En la
destilación de vino no se puede obtener ninguna fracción que contenga alcohol al 100 %, debido a que el
“componente” más volátil es precisamente el azeótropo.
En esta práctica no se van a obtener fracciones; lo que se hará es destilar todo el etanol contenido en la muestra,
con la intención de determinar el contenido de alcohol de ese vino.
En realidad lo que se determinará directamente es el contenido de alcohol en una mezcla de etanol y agua que
asemeja al vino que ha sido destilado. Para ello, se destilará hasta obtener todo el alcohol del vino y se le añadirá
agua destilada hasta completar el volumen de la muestra de vino que se ha empleado. Entonces se sumergirá un
alcoholímetro, que es un tipo de densímetro calibrado para dar lecturas de contenido de alcohol, en la disolución
etanol-agua preparada, y en su escala se leerá directamente el grado alcohólico aproximado.
Fig 6.1. Esquema de un alcoholímetro
Este método de medida está basado en que la densidad de la mezcla depende de su composición, y un
alcoholímetro no es más que un densímetro cuya escala tiene “traducidos” los valores de densidad a valores de
porcentaje de alcohol.
Fig 6.2. Equipo de destilación simple
escala
lastre
90
Fig 6.3. Equipo para destilación fraccionada
Cada líquido tiene un punto de ebullición característico, que se puede utilizar para su identificación. No obstante, debido
a su marcada dependencia con la presión y a los errores a que pueden conducir las impurezas, es menos seguro y útil
en caracterizaciones y como criterio de pureza que el punto de fusión en los sólidos.
El punto de ebullición de una sustancia depende directamente de la masa de sus moléculas y de la intensidad de las
fuerzas atractivas entre ellas. Así en una serie homóloga, los puntos de ebullición de cada compuesto aumentan
regularmente con el peso molecular, ya que al aumentar el número de átomos en la molécula, aumentan la fuerzas de
Van der Waals entre ellas. Esto puede comprobarse con la información de la siguiente tabla:
Tabla 6.1. Puntos de ebullición de diferentes alcoholes
Nombre del compuesto Fórmula Temperatura de ebullición
(ºC)
Metanol CH3-OH 65
Etanol CH3-CH2-OH 78
n-Propanol CH3-CH2-CH2-OH 97
n-Butanol CH3-CH2-CH2-CH2-OH 118
Los líquidos polares tienden a ebullir a temperaturas más altas que los no polares de igual peso molecular. Los
compuestos polares que se asocian entre sí mediante enlaces de hidrógeno ebullen a temperaturas más altas que los
que no pueden asociarse, como puede verse en la tabla siguiente:
91
Tabla 6.2 Comparación de la variación del punto de ebullición de diversos compuestos de diferente polaridad
Nombre del compuesto Fórmula
condensada
Temperatura de ebullición
(ºC)
n-Propanol CH3-CH2-CH2-OH 97
Acetona CH3-CO-CH3 56
Propano CH3-CH2-CH3 -42
Como el líquido ebulle cuando su tensión de vapor se iguala a la presión exterior, si un líquido requiere de una alta
temperatura para alcanzar este punto, es decir si su temperatura de ebullición es muy elevada, se puede destilar a
presión reducida, con lo cual ebullirá a una temperatura más baja. Esta técnica de destilación a presión reducida se
emplea también para destilar líquidos que se descomponen antes de alcanzar el punto de ebullición.
Para poder separar una mezcla de compuestos por destilación simple, es imprescindible que haya una diferencia
considerable entre sus puntos de ebullición (aproximadamente de unos 80 ºC). Sin embargo las mezclas se separan
mejor, incluso con menores diferencias de temperaturas, utilizando la destilación fraccionada. Esta es una técnica que
nos permite hacer una serie de pequeñas separaciones mediante una operación sencilla y continua. Se utiliza para ello
una columna de destilación fraccionada que proporciona una gran superficie para el intercambio de calor entre el vapor
ascendente y el condensado descendente. Esto posibilita una serie completa de evaporaciones y condensaciones
parciales a lo largo de la columna.
92
Parte experimental:
Esta determinación sirve para cuantificar el grado alcohólico de vinos, cervezas, sidras, etc, teniendo en cuenta que
para bebidas espumosas como cerveza, cava, etc., debe eliminarse previamente el CO2 disuelto, trasegándolas
repetidamente entre recipientes, beakers o vasos de precipitados.
1. Transferir 100 ml de la bebida alcohólica al matraz de destilación, y diluirlos a 150 mL con agua destilada.
2. Se añaden unas perlas de vidrio o unos trozos de porcelana porosa, para evitar que la ebullición sea
homogénea.
3. Montar el equipo de destilación de la Figura 6.2 (destilación simple). ¿Por qué no se emplea el sistema de
destilación fraccionada, si de acuerdo a los resultados obtenidos en la práctica anterior, esta resultó ser la
más eficiente?
4. El calentamiento debe mantenerse de tal modo que la destilación sea lenta, pero sin interrupciones.
Observar a qué temperatura comienza a destilar el alcohol.
5. Recoger el destilado en un matraz aforado de 100 mL, hasta las proximidades del cuello, se afora con agua
destilada y se agita.
6. Transferir el contenido del balón a una probeta de 100 mL y colocar el densímetro, realizar la lectura
correspondiente.
7. Leer en la tabla el porcentaje en volumen de alcohol en el destilado correspondiente a su peso específico.
8. Utilice la tabla que se muestra abajo para obtener el porcentaje de alcohol. Este es el grado de alcohol de
la muestra de vino destilada
Tabla 6.3 Relación entre el peso específico y el porcentaje de alcohol en una mezcla etanol -agua
Porcentaje de alcohol
(% m/m)
Peso específico
Porcentaje de alcohol
(% m/m)
Peso específico
Porcentaje de alcohol
(% m/m)
Peso específico
0 1,0000 9 0,9875 18 0,9767
1 0,9985 10 0,9862 19 0,9756
2 0,9970 11 0,9850 20 0,9744
3 0,9956 12 0,9838 21 0,9733
4 0,9941 13 0,9826 22 0,9721
5 0,9927 14 0,9814 23 0,9710
6 0,9914 15 0,9802 24 0,9698
7 0,9901 16 0,9790 25 0,9686
8 0,9888 17 0,9778 - -
93
7. Propiedades de los alcoholes
Objetivos
1. Estudiar algunas de la propiedades físicas y químicas de los alcoholes.
2. Conocer algunas de las pruebas analíticas para diferenciar los alcoholes de las demás familias de
compuestos.
3. Poder diferenciar un alcohol primario, secundario o terciario.
Introducción
Los alcoholes pueden considerarse como derivados de los hidrocarburos en los que se ha sustituido un átomo de
hidrógeno por un grupo hidroxilo (-OH)
CH3CH3 CH3CH2OH
un hidrocarburo un alcohol
Usualmente, se les considera como derivados del agua, donde uno de los átomos de hidrógeno ha sido sustituido
por un grupo alquilo (R). De esta forma, el comportamiento físico y químico de los alcoholes es similar al del agua,
en lo que se refiere al carácter ácido y básico (anfóteros).
Los alcoholes se clasifican en alcoholes primarios, secundarios o terciarios, de acuerdo con el número de grupos
alquilo unidos al carbono que se une al grupo hidroxilo.
R C
H
OH
H
R C
R'
OH
H
R C
R'
OH
R"
alcohol primario (1°) alcohol secundario (2°) alcohol terciario (3°)
La rapidez de reacción de los alcoholes, así como la naturaleza de los productos obtenidos en algunas reacciones,
puede justificarse se acuerdo con la anterior clasificación.
Un alcohol puede tener más de un grupo hidroxilo, por lo que reciben el nombre de dioles, cuando tienen dos
hidroxilos; trioles cuando poseen tres hidroxilos, etc.
94
Las propiedades físicas de los alcoholes comparadas con las de ciertos hidrocarburos de peso molecular similar,
presentan marcadas diferencias. Los hidrocarburos son sustancias no polares, que poseen punto de fusión y de
ebullición relativamente bajos debido al tipo de fuerzas intermoleculares que se dan entre sus moléculas, a saber,
fuerzas de Van der Waals; esto conlleva a que sean solubles en disolventes poco polares como el tolueno, éter de
petróleo, tetracloruro de carbono, diclorometano, etc.
Los alcoholes, por el contrario, cuentan con un grupo hidroxilo muy polar. La elevada electronegatividad del átomo
de oxígeno y su pequeño volumen atómico le permiten concentrar la carga negativa, polarizando tanto el enlace
carbono-oxígeno (C-O), como el enlace hidrógeno-oxígeno (O-H).
Como consecuencia de la formación de un dipolo, el grupo hidroxilo puede ser atraído electrostáticamente por
grupos hidroxilos de otras moléculas del alcohol. Con base en esto, los puntos de fusión y ebullición de lo alcoholes,
son más altos que los de los hidrocarburos de masa molar similar. Esto hace obvio que la energía requerida para
romper la interacciones moleculares en un alcohol sea más alta que la necesaria para romper las fuerzas
intermoleculares en los hidrocarburos de masa similar, lo cual se refleja en una mayor temperatura de ebullición.
Además, conforme aumenta el peso molecular en los alcoholes, la parte no polar predomina sobre la polar. Como
resultado de esto, las propiedades físicas de los alcoholes empiezan a parecerse a las de los respectivos
hidrocarburos.
Por lo tanto, la solubilidad de los alcoholes se puede decir que varía también conforme el tamaño y la estructura de
la cadena hidrocarbonada presente, haciendo que los cuatro primeros de la serie homóloga correspondiente sean
solubles en agua y los de mayor peso molecular sean insolubles.
Así como el grupo hidroxilo determina las propiedades físicas de los alcoholes, de la misma manera, influye sobre
las propiedades químicas.
La reacción de un alcohol puede involucrar la ruptura de uno de los dos enlaces: el enlace C-O y el enlace O-H. En
el primer caso, se presenta un comportamiento similar a una base de Brönsted; mientras que en el segundo caso,
como un ácido de Brönsted; así los alcoholes también presentan comportamiento como anfóteros.
El carácter ácido de los alcoholes está influenciado por la presencia de grupos extractores o donadores de
electrones. Los alcoholes actuando como ácidos, reaccionan con los metales más activos, como por ejemplo el
sodio metálico. En esta reacción se produce hidrógeno gaseoso.
R-O-H + Naº -----> R-O- Na
+ + 1/2 H2 (g)
La rapidez relativa de los diferentes alcoholes ante la reacción con sodio metálico se da en el siguiente orden :
1º > 2º > 3º.
Los alcoholes cuando actúan como bases, aceptan un protón de los ácidos minerales fuertes para formar iones
alquiloxonio, ROH2+, análogos a los iones hidronio formados por el agua.
95
Según las condiciones experimentales, sobre todo la temperatura, la protonación puede ir seguida por siguientes
reacciones:
1. Deshidratación y formación de un alqueno (A)
R C
H
H
C
H
H
OH2+
R C
H
C
H
H
(A)
2. Deshidratación parcial, obteniéndose de esta forma un éter (B).
R C
H
H
C
H
H
OH2+
RCH2CH2OHR C
H
H
C
H
H
OCH2CH2R
(B)
3. Desplazamiento de una molécula de agua del ion alquioxonio por medio de un anión (sustitución
nucleofílica) (C)
R C
H
H
C
H
H
OH2+
:NuR C
H
H
C
H
H
Nu
+ H2O
(C)
La reactividad relativa de los alcoholes actuando como bases de Brönsted, es
3º > 2º > 1º
Los alcoholes primarios y secundarios son también agentes reductores moderados, por lo que reacciona con
agentes oxidantes comunes. Los alcoholes primarios se oxidan, primero a aldehídos y posteriormente a ácidos
carboxílicos.
96
R C
H
H
C
H
H
OH
oxidaciónR C
H
H
C H
O
R C
H
H
C OH
O
oxidación
alcohol primario aldehído ácido carboxílico
Los alcoholes secundarios se oxidan a las cetonas correspondientes.
R C
R´
H
OH
oxidación
alcohol secundario cetona
R C R
O
Los alcoholes terciarios, bajo condiciones moderadas, no se oxidan.
R C
R´
R"
OH
oxidación
alcohol terciario
No reacciona
La estructura de los alcoholes terciarios imposibilita que se oxiden. La facilidad de oxidación de los alcoholes varía,
no sólo por la naturaleza del alcohol y del agente oxidante, sino que además por la concentración de ambos y del pH
del medio.
Una manera sencilla de identificar los alcohol metílicos secundarios, es por medio de la prueba de yodoformo. Bajo
esta prueba, un metil alcohol es oxidado a la sal del ácido carboxílico respectivo y el grupo metilo se transforma en
yodoformo, CHI3, un precipitado amarillo.
CH3 C
R
H
OH
Lugol (KI/I2)
alcohol secundario sal de un ácido yodoformo
R C O-Na
+
ONaOH
+ CHI3
97
En lo que se refiere a las propiedades espectroscópicas de los alcoholes, estos presentan una banda de absorción
característica en el infrarrojo en la región de 3200 a 3600 cm-1
. Esta banda corresponde al alargamiento del enlace
O-H, y se caracteriza por ser muy ancha y de gran intensidad. En la región de 1000 a 1200 cm-1
se presenta una
banda intensa debida al estiramiento del enlace C-O. Como ilustración, se presenta el espectro infrarrojo del 2-
butanol.
98
Parte experimental
7.1. SOLUBILIDAD EN AGUA
Coloque 1 mL de agua en un tubo de ensayo y añada gota a gota, con agitación constante, 1 mL de metanol. Repita
el ensayo en otros tubos de ensayo con etanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol; isobutanol, alcohol terc-
butílico, 1-pentanol y 1-octanol. Anote sus observaciones.
7.2. PROPIEDADES ÁCIDAS
Coloque 5 mL de etanol absoluto en un tubo de ensayo limpio y seco, añada luego con una espátula, un trocito de
sodio metálico (¡PRECAUCIÓN!). Observe y anote sus resultados. Cualquier residuo de sodio metálico debe
destruirse con etanol.
Repita el ensayo en otros tubos de ensayo con 2-butanol, isobutanol y alcohol terc-butílico. Asigne un orden de
reactividad relativa con base en los resultados obtenidos.
7.3. PROPIEDADES BÁSICAS
En un tubo de ensayo coloque 3 mL de 1-butanol. Agregue 10 mL de HCl concentrado, (¡CUIDADO!). Agite
fuertemente y con precaución, evitando las salpicaduras. Deje reposar durante cinco minutos y anote sus
observaciones. Repita el ensayo con 2-butanol y con alcohol terc-butílico en lugar del 1-butanol. Presente un orden
relativo de reactividad de los alcoholes analizados en este ensayo.
7.4. REACCIÓN DE ESTERIFICACIÓN
En un tubo de ensayo, caliente en forma adecuada una mezcla de 1 mL de etanol, 1 mL de ácido acético y 1 mL de
ácido sulfúrico concentrado. Describa el olor producido y escriba a ecuación química para el cambio ocurrido.
7.5. OXIDACIÓN
7.5.1. Con permanganato de potasio a diferentes pH:
Tome 5 mL de etanol y diluya con 25 mL de agua. Divida esta disolución en tres tubos de ensayo. Al primero añada
una gota de NaOH al 10%, al segundo una gota de H2SO4 al 10% y al tercero no le agregue nada. A cada tubo,
añádale 2 mL de KMnO4 al 0,3% y déjelos en reposo. Anote sus resultados.
7.5.2. Con dicromato de potasio
Coloque 1 mL de 1-butanol en un tubo de ensayo y agregue 5 gotas de una disolución oxidante o del reactivo de
Jones (K2Cr2O7/H2SO4 o CrO3/H2SO4). Adapte al tubo un tapón con un tubillo de desprendimiento (Fig. 7.1).
Caliente cuidadosamente la mezcla de reacción hasta que destilen unas 4 gotas en el segundo tubo. Enfríe el
destilado y agregue 5 gotas del reactivo de Tollens. Anote sus observaciones.
99
Repita en ensayo con el 2-butanol, con el isobutanol y con el alcohol terc-butílico.
Fig. 7.1. Análisis de alcoholes por oxidación
7.6. PRUEBA CON EL REACTIVO DE LUCAS
A 1 mL de 1-butanol contenido en un tubo de ensayo, adicione 5 mL del reactivo de Lucas (HCl/ZnCl2). Tape el tubo
de ensayo y agite fuertemente. Deje el tubo en reposo y anote sus observaciones. Repita la prueba con 2-butanol,
con isobutanol y con alcohol terc-butílico.
7.7. PRUEBA DE YODOFORMO
Coloque 3 gotas de 1-butanol en un tubo de ensayo y adicione 10 gotas de NaOH al 10 %. Luego agregue gota a
gota disolución de Lugol (yodo y yoduro de potasio) hasta que persista el color del yodo. La adición puede ser de
hasta varios mililitros. Caliente el tubo en un baño con agua a 60 ºC durante dos minutos. Si durante este
calentamiento, desaparece el color del yodo, adicione nuevamente más Lugol. Una vez finalizado el calentamiento,
elimine el exceso de yodo con gotas de NaOH al 10 %. Llene el tubo con agua destilada y déjelo en reposo. Anote
sus resultados. Repita la prueba con 2-butanol, isobutanol, alcohol terc-butílico, acetofenona, etanol, 1-propanol y
2-propanol.
Para mayor comodidad, la prueba se realiza en forma simultánea para todas las sustancias.
100
CUESTIONARIO
1. Compare la facilidad relativa de oxidación de los cuatro butanoles ante el dicromato de potasio. Por los
resultados obtenidos ¿se puede predecir algún orden?
2. ¿Cuáles de los butanoles dan positiva la prueba de yodoformo? Explique ¿por qué?
3. Escriba una ecuación química para la reacción entre el etilenglicol y el cloruro de acetilo. Dé el nombre
del producto resultante.
4. Explique si la reacción de un compuesto orgánico con sodio metálico, acompañada del desprendimiento
de hidrógeno, debe o no considerarse una prueba específica para identificar alcoholes. Explique
claramente.
5. Ordene los siguientes alcoholes de acuerdo a su acidez relativa
CH3OH CH3CH2CH2OH CH3(CH2)3CH2OH (CH3)3COH CH3CH(OH)CH3 CH3(CH2)2CH2OH
6. ¿Qué sucedería si en la deshidratación del alcohol terc-butílico, se empleara HCl concentrado en lugar
de H2SO4 concentrado?
7. ¿Cuáles de las siguientes sustancias dan positiva la prueba de yodoformo?
2-butanol 2-propanol 2-pentanol 2-pentanona 3-pentanona
alcohol terc-butílico etanol acetofenona acetaldehído metanol.
8. Escriba las fórmulas estructurales de los pentanoles (C5H11OH), y ordénelos según: i) su solubilidad en
agua, ii) la reactividad ante el sodio metálico y iii) reactividad ante el ácido clorhídrico concentrado.
¿Cuáles de estas propiedades dependen de la basicidad de los alcoholes? ¿Cuáles de su acidez?
9. Describa ensayos químicos sencillos que sirvan para distinguir entre
a) 3-pentanol y 2-pentanol
b) 1-propanol y 1-hexeno
c) alcohol terc-butílico y 2-propanol
d) 1-propanol y alcohol terc-butílico
e) metanol y etanol
f) 1-propanol y 2-butanol
101
10. Un alqueno desconocido de fórmula molecular C5H10, adiciona agua en presencia de ácido sulfúrico
concentrado, formándose un alcohol C5H11OH. Este alcohol reacciona instantáneamente con el reactivo de
Lucas formando primero una turbidez y en seguida otra capa insoluble ¿Qué estructura o estructuras son
posibles para el alcohol y para el alqueno?
11. ¿Cómo se puede explicar el hecho de que el 1-butanol se disuelva apreciablemente en agua y el
1-clorobutano no lo hace? ¿Y el hecho de que el 1-butanol tenga una temperatura de ebullición mayor
que el 1-bromobutano?
12. ¿Por qué el orden de reactividad de los alcoholes ante el sodio metálico es 1º > 2º > 3º; mientras que
ante los ácidos minerales es 3º> 2º > 1º? Explique claramente la diferencia.
13. Determine la fórmula estructural de un alcohol que es soluble en agua, que reacciona rápidamente con
sodio metálico; produce un precipitado cuando se trata con hidróxido de sodio y Lugol y con dicromato de
potasio produce un cambio de color y un aldehído.
102
8. ESTERIFICACIÓN
SÍNTESIS DEL ACETATO DE n-AMILO
Objetivos
1. Aplicar el principio de LeChatellier para mejorar el rendimiento de una reacción.
2. Calcular de diversos modos, el porcentaje de rendimiento de una síntesis orgánica.
3. Justificar el desplazamiento del equilibrio en términos fisicoquímicos.
4. Demostrar que la reacción se ha llevado a cabo por el análisis de espectros infrarrojos.
Introducción
Los ácidos (orgánicos e inorgánicos) reaccionan con los alcoholes produciendo ésteres y agua. Estas reacciones
conocidas como de esterificación, son reversibles. La reacción para la formación del éster se conoce como
esterificación y a la inversa como, hidrólisis.
Existe un equilibrio químico cuando dos reacciones opuestas ocurren con la misma rapidez. De acuerdo con la ley
de acción de masas, ésta es directamente proporcionala la concentración de las sustancias reaccionantes. En el
caso de la reacción de esterificación , la rapidez es proporcional a la concentración del alcohol y del ácido, lo que se
puede expresar así
rapidez α [alcohol] [ácido]
o lo que es lo mismo
rapidez = k1 [alcohol] [ácido]
CR
O
OH
R'OH CR
O
OR'
+ H2O+
ácido alcohol éster
carboxílico
esterificación
hidrólisis
103
Para la reacción de hidrólisis, la rapidez de la reacción es proporcional a la concentración del éster y del agua,
pudiendo expresarse así:
rapidez α [éster] [agua]
o también
rapidez = k2 [éster] [agua]
Al iniciarse la reacción , la rapidez de la esterificación es máxima, pues las concentraciones de alcohol y ácido son
también las mayores. A medida que la reacción progresa, las concentraciones del éster y del agua van aumentando,
en consecuencia, aumenta la rapidez de la reacción de hidrólisis mientras que la de la reacción de esterificación
disminuye. Llegando un momento en que la rapidez de esterificación y la rapidez de hidrólisis son iguales; o sea:
k1 [alcohol] [ácido] = k2 [éster] [agua]
que se transforma en
k1 [éster] [agua]
---- = -------------------- = K
k2 [alcohol] [ácido]
Como k1 y k2 , son constantes de proporcionalidad, podemos sustituir ambos términos por K, la cual se conoce como
constante de equilibrio y se expresa en términos de concentración.
Por ejemplo, se ha encontrado que para la reacción:
CCH3
O
OH
+ CH 3CH2OH CCH3
O
OCH2CH3
+ H2O
ácido acético etanol acetato de etilo
104
si se mezclan, 1 mol de ácido acético con 1 mol de etanol y se dejan reaccionar, el equilibrio se alcanza cuando en
el sistema se encuentran presentes, 1/3 de mol de ácido acético, 1/3 mol de etanol, 2/3 de mol de acetato de etilo y
2/3 de mol de agua. Exactamente lo mismo se obtiene si 1 mol de agua se hace reaccionar con 1 mol de acetato de
etilo. Al sustituir estos valores en la ecuación de equilibrio, se tiene:
2/3 x 2/3
K = ------------------- = 4
1/3 x 1/3
La correcta interpretación de esta ley, permite controlar la producción de acetato de etilo, ya sea aumentando la
concentración del ácido acético o del etanol, o removiendo del medio de reacción cualquiera de los dos productos.
Ambas cosas pueden realizarse en el laboratorio.
Por otro lado, la rapidez de la reacción se puede acrecentar haciendo uso de catalizadores o aumentando la
temperatura. Por cada aumento de 10ºC, la rapidez de la reacción de esterificación se duplica, de manera que al
aumentar la temperatura de 20º a 80ºC, el aumento de la rapidez de reacción es de 26 = 64 veces. Así mismo, la
rapidez de la reacción de esterificación puede aumentarse enormemente con la presencia de ácidos minerales que
funcionan como catalizadores.
El mecanismo aceptado para la reacción de esterificación involucra la protonación inicial del átomo de oxígeno del
grupo carbonilo para producir un catión estabilizado por resonancia, el cual sufre un ataque nucleofílico por parte de
una molécula de alcohol. El ion oxonio (I), pierde un protón para formar un alquilderivado (II) del Aorto-ácido@. La
protonación de uno de los grupos hidroxilos del intermediario (II) forma otro ion oxonio (III), que puede eliminar
sucesivamente una molécula de agua y un protón para dar el éster (IV). Todas la etapas son reversibles, por lo que
representan también el mecanismo de hidrólisis ácida de ésteres.
105
Mecanismo de la esterificación
1.
C R OH
O: :..
..
+ H +
C R OH
OH:..
..
(+)
C R OH
OH:..
..(+)
C R OH
OH:..
..(+)
C OH
OH
R
:..
..
(+)
R'O
H
..
..
2.
CR
OH
OH
OR' H
(+)
(I)
:
3.
CR
OH
OH
OR' H
(+)
(I)
-H+
+ H+
CR
OH
OH
OR' (II)
::
:
+ H+
4. CR
OH
OH
OR' (II)
:: + H+
CR
OH
OH2
OR' (III)
::
(+)
CR
OH
OH2
OR' (III)
::
(+)5. - H2O
+ H2O
CR
OH
OR'
::
(+)
CR
O-H
OR'
::
(+)
6.
- H+
+ H+
CR
OR'
O
::
::
+ H+
(IV)
106
Los ésteres pueden sin embargo, prepararse por métodos no reversibles, como por ejemplo:
CH3COCl + CH 3CH2OH CH3COOCH 2CH3 + HCl
CH3CO-O-COCH 3 + CH 3CH2OH CH3COOCH 2CH3 + CH 3-COOH
CH3COO-Na+ + CH 3CH2Cl CH3COOCH 2CH3 + NaCl
CH3COCl + CH 3CH2O-Na+ CH3COOCH 2CH3 + NaCl
107
Parte experimental
El dispositivo que se utiliza en este experimento se muestra en la figura 8.1. La mezcla reaccionante se calienta y
parte de los vapores que se condensan, escurren por la salida lateral del matraz de destilación. Como consecuencia,
se forman en ese tubo dos capas: la inferior es de agua en su mayor parte; la superior es alcohol primordialmente.
Fig. 8.1. Síntesis del acetato de n-amilo (Destilación azeotrópica)
Cuando el tubo lateral del matraz se llena de líquido, el alcohol se derrama regresando al matraz, donde puede
reaccionar con el ácido. El nivel del agua se mantiene por debajo de la salida del tubo lateral, dejando caer un poco
de vez en cuando por medio de la pinza de obturación.
A menos que el profesor indique lo contrario, los reactivos que se emplearán en este experimento son: ácido acético
y 1-pentanol (alcohol n-amílico). La reacción de la mezcla a reflujo es bastante compleja, puesto que se sabe que se
puede formar cuando menos un azeótropo. En el cuadro 8.1 se muestran los puntos de ebullición de los principales
constituyentes de la mezcla de reacción.
108
CUADRO 8.1. Puntos de ebullición de los componentes de la mezcla
Componente
punto de ebullición (C)
Composición del azeótropo
H2O
CH3COOH
n-C5H11OH
CH3COOC5H11
Azeótropo
100.0
118.0
138.0
146.0
95.4
45% n-C5H11OH, 55% H2O
Coloque 13 mL de ácido acético y 22 mL de alcohol n-amílico (1-pentanol) en un balón de destilación con capacidad
para 150 mL. Añada 3 gotas de ácido sulfúrico concentrado (CUIDADO!). Conecte al matraz un refrigerante y monte
el equipo de la figura 8.1. Caliente de tal forma que se logre un reflujo constante pero no violento.
La elevación del nivel del agua en el tubo lateral indicará que la reacción se está verificando. La situación ideal es
aquella, donde el nivel queda, al final de la reacción, unos cuantos milímetros por debajo de la salida del tubo lateral,
con una capa de alcohol por encima de la del agua. Si el agua llega hasta el mismo borde de la salida, la reacción
puede no ser completa, y si está muy baja, por encima de ella quedará una considerable cantidad de alcohol sin
reaccionar y que por ende no podrá regresar al balón para reaccionar con el ácido. Si fuera necesario extraer
porciones de agua del tubo lateral, recójala en una probeta graduada de 10 mL.
Cuando el nivel del agua del tubo lateral permanezca invariable, lo cual es indicativo del final de la reacción, deje
caer todo el líquido en la probeta graduada y mida el volumen de agua obtenido.
Enfríe la mezcla y viértala sobre un embudo separador y lávela con varias porciones de agua y bicarbonato de sodio
al 5%, hasta que la disolución de los lavados deje de producir burbujas de dióxido de carbono al caer sobre el éster.
Finalmente, lave con dos porciones de agua destilada (2 x 10 mL).Transfiera el éster impuro a un erlenmeyer que
contiene 5 g de sulfato de sodio anhidro y agite cada 10 minutos durante media hora.
109
Limpie el matraz de destilación con una buena cantidad de agua y luego con pequeñas porciones de metanol.
Vuelva a poner el éster lavado y seco en el balón de destilación, agregue perlas de ebullición y destile. Recoja la
fracción que hierve a más de 140ºC. Suspenda la destilación cuando sólo quede un mililitro en el matraz. Mida el
volumen o peso del éster obtenido. Compare su olor con el del ácido acético. Calcule el porcentaje de rendimiento.
Determine los espectros infrarrojos del ácido, del alcohol y del éster.
110
CUESTIONARIO
1. Mediante ecuaciones químicas, muestre el mecanismo general para la reacción de esterificación de un
ácido carboxílico y un alcohol con ácido sulfúrico como catalizador.
2. ¿Cuáles serían los productos de la reacción entre el cloruro de acetilo (CH3COCl) y el ter-butóxido de
sodio, (CH3)3C-ONa?. Escriba la ecuación química. ¿Cuál sería el producto de la reacción entre el cloruro
de ter-butilo, (CH3)3C-Cl y el acetato de sodio, CH3COONa?
3. Cuando se esterifica ácido benzoico con metanol en presencia de un poco de ácido sulfúrico, la mezcla
final contiene 5 sustancias: ácido benzoico y metanol sin reaccionar, agua, benzoato de metilo y ácido
sulfúrico. Desarrolle un esquema para el procedimiento de purificación del éster en forma pura.
4. ¿Que determina el hecho de que el agua quede en la capa inferior del tubo lateral? Una pequeña parte
de los vapores del ácido acético se condensan y caen en el tubo lateral. ¿En qué capa quedará el ácido?
5. ¿Es posible que resulte un aldehído, un éter o un alqueno, como productos secundarios de la reacción de
esterificación?. En caso afirmativo, escriba las ecuaciones.
6. ¿Por qué no se usa cloruro de calcio para eliminar el agua del éster obtenido?
7. Escriba ecuaciones que ilustran la síntesis del acetato de n-amilo por métodos irreversibles?.
8. ¿Podría prepararse este éster, sometiendo la mezcla de reacción a reflujo (durante el tiempo apropiado)
y luego destilarla para purificar el éster? Compare el rendimiento de este método, con el utilizado en la
práctica.
9. Explique ¿por qué la presencia de sustituyentes voluminosos, sean del grupo alcohólico o del ácido,
hacen difícil la reacción de esterificación?
10. Comente los espectros infrarrojo del ácido acético, del 1-pentanol y del acetato de n-amilo. Justifique las
diferencias.
11. Algunas moléculas son ácidos y alcoholes al mismo tiempo. Una de ellas es el ácido 5-hidroxihexanoico
(CH3CH(OH)CH2CH2CH2COOH). El grupo hidroxilo de esta molécula puede reaccionar con el grupo ácido,
para producir un éster cíclico o lactona. Muestre la estructura de dicha lactona.
111
12. ¿Cuáles son las sustancias que se eliminan con el bicarbonato de sodio al 5% durante el proceso de
purificación del éster? Mediante una ecuación, muestre como se forma el dióxido de carbono en estos
lavados.
112
9. SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA
Objetivos
1. Llevar a cabo una sustitución electrofílica aromática
2. Justificar la diferencia de reactividad de los compuestos aromáticos según los grupos presentes en su
anillo.
3. Calcular el porcentaje de rendimiento de la reacción involucrada.
Introducción
El anillo aromático es extremadamente estable, y requiere para reaccionar de agentes muy reactivos. Con sus
electrones pi (π) deslocalizados, se comporta como un nucleófilo o base de Lewis y por lo tanto puede ser atacado
por especies deficientes de electrones, esto es, electrófilos. Por otra parte, la reacción de un benceno con un
electrófilo, se lleva a cabo de la siguiente manera: “el electrófilo atacante forma un nuevo enlace antes de que se
rompa en anterior”, y la energía disponible cuando se forma éste, se utiliza en la ruptura del anterior. Es posible sin
embargo, anticipar que el ataque a un sistema aromático por parte de un electrófilo, E+, pasará por un intermediario
en el que tanto, las especies, atacante como en grupo a sustituir, están unidos al anillo.
Este intermediario conduce al producto deseado o regresa al reactivo inicial. ¿Cómo? A su vez, se puede decir que
el benceno es el prototipo de todos los compuestos aromáticos y que, ha desempeñado un papel único e importante,
ya que una vez conocida la naturaleza fisicoquímica del anillo bencénico, pudo interpretarse con mayor facilidad, el
comportamiento de otros compuestos aromáticos.
AROMATICIDAD
De todos los criterios de aromaticidad sugeridos, dos parecen ser lo más útiles. El primero es, la energía de
resonancia. Magnitud que puede ser obtenida a partir de los valores de los calores de combustión o hidrogenación, y
no dice cuanto más estable es un compuesto con respecto a un valor teórico basado en aproximaciones. Por
ejemplo, el calor de combustión calculado para el benceno es de 824.1 kcal/mol, mientras que el valor experimental
es tan solo de 789.1 kcal; la diferencia entre ambos valores (35 kcal/mol) es lo que se conoce como ENERGÍA DE
RESONANCIA.
113
Un segundo criterio relacionado con la aromaticidad de un compuesto, es su tendencia a sufrir reacciones de
sustitución electrofílica.
La imposibilidad que tienen los compuestos aromáticos para llevar a cabo reacciones de adición es, al igual que sus
energía de resonancia, un resultado de la estabilidad extraordinaria que se asocia con los sistemas electrónicos
conjugados y cíclicos.
CATALIZADORES PARA LA SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA
En casi todas las sustituciones electrofílicas aromáticas (S.E.A.), se requiere de la presencia de un catalizador. Este
es, un ácido de Lewis y su función es la de generar los electrófilos fuertes.
Un ejemplo, es la reacción entre un cloruro de alquilo (RCl) y el tricloruro de alumino (AlCl3) para dar un anión
complejo AlCl4- y un ion carbonio R
+; electrófilo muy fuerte.
El ion carbonio, una vez formado, puede atacar al anillo aromático: proceso conocido como alquilación
Ar-H + R+ –> Ar-R + H+
Similarmente, la acilación de un anillo aromático, requiere de la presencia de cloruro de aluminio como catalizador
El ion acilio (RCO+), una vez formado, es capaz de atacar al anillo aromático para formar una cetona.
Por otra parte, la sulfonación del benceno se lleva a cabo usualmente con ácido sulfúrico fumante, el que consiste de
una disolución de SO3 en H2SO4. En la sulfonación, ele electrófilo activo es el ion SO3H+ que se forma de la
siguiente manera:
2 H2SO4 –> H2O + HSO4- + HSO3
+
La nitración del benceno, la sustitución del H+ por el NO2
+, requiere usualmente la adición de un catalizador para la
producción del ion nitronio. Esto se logra con la presencia de ácido sulfúrico.
HNO3 + H2SO4 –> H2O + HSO4- + NO2
+
114
Por otro lado, es interesante hacer notar que en la bromación del ciclohexeno (un alqueno), la adición del bromo no
requiere de catalizador alguno.
Sin embargo, para poder bromar el anillo del benceno se necesita de la presencia de un catalizador, FeBr3, para así
formar el electrófilo fuerte, Br+, o ion bromonio.
Se forma el bromonio, cuando el bromo molecular reacciona con el ácido de Lewis.
Br2 + FeBr3 –> Br+ + FeBr4+
El bromuro de hierro (III), ácido de Lewis, es deficiente de electrones por lo que tiene la capacidad de combinarse
con otras sustancias ricas en electrones, en este caso, un ion bromuro proveniente del bromo molecular.
Simultáneamente se han formado los iones, FeBr4- y Br
+; éste último, es un electrófilo fuerte y capaz de atacar al
anillo bencénico para posteriormente producir el bromobenceno. Así mismo la cloración del benceno requiere la
presencia de un ácido de Lewis, normalmente, cloruro de hierro (III), para la formación del ion cloronio, Cl+.
EFECTO DE LOS SUSTITUYENTES DEL ANILLO SOBRE LA SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA
El tolueno, al sufrir una sulfonación, reacciona diez veces más rápido que el benceno bajo las mismas condiciones
de reacción. Además, se produce una mezcla de tres compuestos. Con el benceno, se obtiene un solo producto.
Algo similar ocurre con la nitración, con la halogenación, con la alquilación y la acilación de estos dos hidrocarburos
aromáticos. Esto nos sugiere que la presencia del grupo metilo en el caso del tolueno, aumenta la reactividad del
anillo aromático hacia la sustitución electrofílica aromática. Por último, con base en los porcentajes de rendimiento
de los compuestos obtenidos, se concluye que el grupo metilo activa el anillo bencénico en las posiciones, orto y
para.
Tomado el caso de las reacciones de sustitución, (S.E.A.) para el nitrobenceno, se observa que las reacciones son
más lenta en comparación con el benceno, y que a diferencia del tolueno, el producto principal es el isómero meta.
Como conclusión de estas diferencias, se puede mencionar que la presencia de cualquier grupo unido a un anillo
bencénico afecta su reactividad y determina los productos principales de la sustitución.
115
Dependiendo del efecto causado, estos grupos sustituyentes se clasifican en:
a) Activadores:
Grupos que hacen que un compuesto aromático sea más reactivo que el benceno. Por ejemplo, -R, -OH, -NH2, -OR,
-NHR, -NR2
Estos grupos se caracterizan por tener átomos con electrones para compartir
b) Desactivadores:
Grupos que hacen que el compuesto al cual están unidos, presentan reacciones de sustitución electrofílica
aromática más difícil en comparación con el benceno. Por ejemplo, -NO2, -COOH, -COOR, -SO3H, -CHO, -COR, -
CN, -CONH2, etc. Se caracterizan por ser grupos deficientes en electrones, son grupos extractores.
116
Parte experimental
PREPARACIÓN DEL NITROBENCENO
En un balón de fondo plano de 500 mL, coloque 30 mL de ácido nítrico conc. Luego y bajo enfriamiento con un baño
de hielo, agregue con agitación constante, 30 mL de ácido sulfúrico conc. En una probeta de 25 mL, mida 23 mL de
benceno. Adicione 2-3 mL de benceno a la mezcla “sulfonítrica” enfriando y agitando constantemente
(¡PRECAUCIÓN!). En caso de que la temperatura de la mezcla fuera mayor a los 60ºC, agregue inmediatamente
más hielo al baño. Adicione nuevamente 2-3 mL del benceno con los mismos cuidados que tuvo presente en la
primera adición. Continúe agregando el benceno de la misma forma. Se debe evitar que la temperatura de la mezcla
de reacción supere los 60ºC. Una vez adicionado todo el benceno, conecte al balón un condensador en posición de
reflujo y mantenga durante 10 minutos la temperatura cerca de los 60ºC con la ayuda de un baño con agua.
Deje que la mezcla se enfríe a temperatura ambiente. Trasvase el contenido a un embudo separador. Separe la
capa ácida (¡NO DESECHE LA CAPA ORGÁNICA!) y elimínela con bastante agua por el desagüe de la pila. Evite
respirar los gases producidos.
Lave la capa orgánica con dos porciones de 25 mL de agua cada una. Deseche las capas acuosas. Lave de nuevo
la capa orgánica (2 x 25 mL) con NaOH al 5%. Descarte las disoluciones acuosas; por último, lave la capa orgánica
con 25 mL de agua. Descarte la disolución acuosa.
Transfiera el contenido del embudo separador (benceno remanente y nitrobenceno producido) a un erlenmeyer seco
con 2-3 g de CaCl2 anhidro. Deje reposar el líquido por unos 15 minutos, agitando de vez en cuando (se puede
calentar si es necesario) hasta que la lechosidad desaparezca. Mientras se “seca” el nitrobenceno, monte un aparato
de destilación fraccionada con un condensador de aire.
Filtre la disolución usando un trozo de algodón. Destile el filtrado y recoja la fracción que hierve entre 190-200ºC. NO
DEBE DESTILAR A SEQUEDAD. Mida el volumen del destilado y calcule el porcentaje de rendimiento. Determine
los espectros infrarrojo del benceno y del nitrobenceno.
117
PREPARACIÓN DE LA 4-NITROACETANILIDA
En un beaker pequeño coloque 15 mL de ácido sulfúrico concentrado y se añaden 6.75 g (0.050 moles) de
acetanilida, en pequeñas porciones y con agitación constante. Tan pronto como toda la acetanilida, o prácticamente
toda, se haya disuelto, se coloca el beaker en un baño con hielo picado y se añada, desde un embudo con llave, una
solución de 6 mL de ácido nítrico en 6 mL de ácido sulfúrico concentrado. La mezcla se añade en porciones de una
pocas gotas cada vez, agitando suavemente y regulando la adición de tal forma que la temperatura de la mezcla
reaccionante no pase de 35°C. Cuando se ha añadido todo el ácido nítrico, se saca el beaker del baño con hielo y
se deja estar a temperatura ambiente durante 5 minutos. La solución de acetanilida nitrada se vierte en un beaker de
400 mL con unos 100 mL de agua y unos 30 g de hielo. La mezcla se agita y el precipitado de p-nitroacetanilida se
recoge por filtración en un Büchner. En el mismo filtro se lava con dos porciones de 50 mL de agua fría, el
precipitado se comprime bien con un tapón y unos 0.5 g se separan para la recristalización en alcohol caliente y la
determinación de su punto de fusión.
118
CUESTIONARIO
1. ¿Por qué la temperatura de la mezcla de reacción en la síntesis del nitrobenceno, no debe ser mayor de
60ºC?
2. ¿Por qué el nitrobenceno que se sintetiza no debe destilarse a sequedad en el proceso de purificación?
3. ¿Cuáles son las funciones del ácido sulfúrico en la nitración?
4. ¿Qué reacciones laterales se producen la síntesis del nitrobenceno? ¿Cómo se pueden evitar?
5. ¿Qué se entiende por ácido nítrico fumante y ácido sulfúrico fumante?
6. ¿Por qué el nitrobenceno no se purificó, destilándole directamente de la mezcla de reacción?
7. En las síntesis llevadas a cabo:
a) ¿cuál es el reactivo limitante?
b) ¿cuál es el porcentaje de rendimiento?
8. ¿Por qué el nitrobenceno no se lava primero con la disolución de NaOH y luego con agua?
9. ¿Por qué en la destilación del nitrobenceno se emplea un condensador enfriado por aire y no uno
enfriado por agua?
10. Comente las bandas principales de los espectros infrarrojos de los productos y los reactantes de este
experimento.
11. Haga un esquema para la purificación del nitrobenceno a partir de la mezcla de reacción.
12. ¿Por qué durante la adición de la mezcla nitrante en la síntesis de la 4-nitroacelanilida, la temperatura
ser controlada?
13. Una vez terminada la adición de la mezcla nitrante, ¿para qué se deja la mezcla de reacción, 5 minutos
a temperatura ambiente?
119
14. En la obtención de la 4-nitroacetanilida, ¿cuál es el propósito de:
a. agregar la mezcla de reacción sobre hielo machado
b. lavar los cristales con agua fría
15. Determine el rendimiento teórico y el porcentaje de rendimiento para la preparación de la 4-
nitroacetanilida
16. ¿Cómo se justifica teóricamente que en la síntesis de la 4-nitroacetanilida, solamente se obtiene el
isómero para a pesar que el grupo -NHCOCH3, presente en la acetanilida orienta la sustitución electrofílica
aromática hacia las posiciones orto y para. Puede utilizar fórmulas de resonancia.
17. Con base en la pregunta anterior, ¿por qué no es difícil la nitración de la anilina para obtener 4-
nitroanilina?
120
10 . LA LECHE Y SU QUÍMICA
Objetivos
1. Llevar a cabo la separación de los principales constituyentes de la leche: caseína, grasa y lactosa.
2. Conocer a fondo la función de los reactivos empleados en la separación.
3. Conocer algunos aspectos nutritivos de la leche.
Introducción
La leche es un líquido opaco y blanco; dos veces más viscoso que el agua, de sabor ligeramente azucarado y de
olor acentuado.
Los principales caracteres físico-químicos de la leche fresca son:
Densidad (15oC) 1.030 a 1.034 g/mL
Calor específico 0.93 cal/mol
Punto de congelación -0.55oC
pH 6,5 a 6,6
Acidez en decigramos de ácido láctico 16 a 18
Indice de refracción (20oC) 1.35
121
Por otra parte, la leche es un sistema físico-químico bastante complejo. Sin embargo, de un modo esquemático,
puede considerarse, como una emulsión de materia grasosa en una solución acuosa que contiene numerosos
elementos en disolución y otros en estado coloidal.
Cuantitativamente, el agua es el componente más importante, representa aproximadamente nueve décimos de la
leche, y "disuelve" o suspende la mayoría de sus componentes. Algunos de los cuales están presentes en
cantidades sensibles, varían con la especie del animal. Así, cambia el contenido de proteínas, carbohidratos y de
grasas, elementos básicos de los alimentos.
Cuadro 10.1. COMPOSICIÓN DE LA LECHE EN VARIOS MAMÍFEROS
ESPECIE % H2O % GRASA % PROTEÍNA
Vaca 87 3.8 3.35
Humano 87 3.8 2.30
Cabra 86 4.8 4.30
Oveja 83 5.3 6.30
Yegua 90 0.6 2.10
Burra 91 1.2 1.50
Rata 68 14.8 11.77
Búfalo 82 8.0 4.0
Camello 88 5.4 3.0
Llama 86 3.2 3.9
Cerda 82 6.85 6.2
Coneja 70 10.5 15.5
122
Entre las sustancias mayoritarias encontradas usualmente en la leche pueden citarse, la grasa, la lactosa, las
sustancias nitrogenadas y las sales minerales. Dentro de un segundo grupo, se encuentran: las enzimas, los
pigmentos y las vitaminas.
Para dar una idea de sus concentraciones comunes en las diferentes leches mírese el siguiente cuadro:
Cuadro 10.2. CONCENTRACIONES APROXIMADAS DE LOS PRINCIPALES CONSTITUYENTES DE LA LECHE
DE VACA
Constituyentes Concentración - pesos
por litro/leche
Agua 860 - 880 g
Lípidos en emulsión
Grasa (triglicéridos) 30 - 50 g
Fosfolípidos 0.30 g
Cerebrósidos
Esteroles 0.10 g
Carotenoides 0.10 - 0.60 mg
Vit. A 0.10 - 0.50 mg
Vit. D 0.4 mg
Vit. E 1.0 mg
Vit. K Trazas
123
Proteínas en dispersión coloidal
Caseína 25 g
ß-lactoglobulina 3 g
α-lactoalbúmina 0.7 g
Albúmina 0.3 g
Englobulina 0.3 g
Sendoglobulina 0.3 g
Globulina 1.3 g
Las enzimas más importantes encontradas en la leche de vaca son: catalasa, peroxidasa, fosfatasa (ácida y
alcalina) amilasa, aldosa, proteasa, amilasa carbónica, lipasas y otras estearasas.
Por otro lado, la calidad de esta leche, se evalúa frecuentemente por la cantidad de grasa presente, cuyo contenido
mínimo, es fijado por la mayoría de gobiernos en un 3,25%. Esta grasa puede producirse en su mayor parte por el
desnatado de la capa que aparece en la parte superior del envase que contiene la leche (después de un tiempo de
reposo), o bien, por centrifugación. Es corriente, para prevenir su separación del resto, bombear la leche a través de
un pequeño orificio que permite la formación de glóbulos, formándose una suspensión coloidal muy estable.
La caseína es la proteína principal y se obtiene por desecación de la leche después del desuerado y lavado de la
cuajada, procedente de la coagulación de una leche totalmente desnatada, es decir, sin grasa. Este es el
procedimiento usual para hacer queso.
Después de la precipitación de la caseína, en el líquido remanente (suero) quedan disueltas las sales de cerca de
doce cationes en forma de cloruros, fosfatos y sulfatos. Sin embargo, buena parte de los fosfatos quedan con la
caseína, al formar ésteres fosfóricos con los hidroxilos de esta.
La lactosa, carbohidrato de la leche, es también parte de los sólidos que quedan disueltos en el suero, y es la
sustancia edulcorante de la leche.
124
El procedimiento de laboratorio, para separar los componentes más importantes de la leche homogenizada, se basa
en su diferente solubilidad. Por ejemplo, la cadena polipéptica de la caseína contiene más grupos ácidos que
básicos, por lo tanto la caseína se solubiliza como un anión polimérico a un pH aproximadamente de 6,0; que es
aproximadamente el de toda la leche. Por esta razón, el pH baja y llega al punto isoeléctrico, la proteína precipita ya
que, las cargas positivas y negativas están en igual número en la molécula.
Los pasos del proceso son mostrados en el siguiente diagrama:
La mantequilla (grasas solubles), obtenida mediante este procedimiento, contiene aproximadamente 98% de
triglicéridos además de una pequeña cantidad de vitaminas A y D, junto con el diacetilo y la 3-hidroxi-2-butanona que
le dan el sabor característico a la mantequilla.
LECHE
ácido acético
insoluble
(grasa y caseína)
extracción con
éter etílico
caseína
(insoluble)
grasas
(solubles)
soluble
(lactosa y trazas de
proteínas: albumina
y globulina)
etanol
proteínas
insolubles
lactosa
soluble
125
Por otra parte, la recuperación de la grasa no es total ya que una parte queda atrapada junto a la caseína.
CH3
CC
CH3
O
O
CH3
CCH
CH3
O
OH
diacetilo 3-hidroxi-2-butanona
126
Parte experimental
10.1 COAGULACIÓN
Coloque 50 mL de leche fresca y homogenizada en un erlenmeyer de 200 mL . Caliente en baño de maría a 38oC.
Agregue, gota a gota y con agitación, 1 mL de ácido acético al 50%, hasta que se forme un precipitado coagulado.
Deje enfriar la mezcla hasta que la cuajada coagule completamente.
Filtre, utilizando una tela de algodón, sobre un beaker de 250 mL y pase la leche coagulada a través de la tela.
Exprima la masa coagulada fuertemente y transfiera el filtrado (suero) a una probeta y anote el volumen.
El sólido se regresa al erlenmeyer para separar la grasa de mantequilla y la caseína.
10.2 AISLAMIENTO DE LA LACTOSA
Coloque 10 mL del suero en un erlenmeyer de 125 mL y agregue 100 mL de etanol al 95%. Caliente la disolución
hasta que el precipitado gelatinoso coagule, filtre por gravedad si es necesario utilizando un trozo de algodón, que se
dispone en una delgada capa sobre las paredes del embudo. De esta forma se evita la obstrucción del embudo, y la
filtración es más rápida. Recuerde que el recipiente recolector debe estar seco.
Una vez realizado este paso (el filtrado no debe estar turbio), tape el frasco con un algodón y deje que la disolución
se concentre en reposo. Deje el frasco de esta manera por lo menos 24 horas para que la cristalización de la
lactosa, sea completa. Una alternativa, es evaporar el disolvente en un evaporador rotatorio.
De cualquiera de estas formas, observe la aparición de los cristales de lactosa. Realice la prueba de Molisch y
Tollens. Anote los resultados, y calcule el peso de lactosa.
127
10.3 AISLAMIENTO DE LA MANTEQUILLA
Al sólido separado (caseína y grasa) agregue 10 mL de éter etílico ((cuidado!) y agite la mezcla machacando con
una espátula las partículas mayores en tamaño. Decante y trasvase la disolución etérea a un balón de 100 mL de
fondo redondo; éste debe estar seco. Realice dos extracciones más al sólido, cada una de 10 mL de éter etílico.
Transfiera al balón cada extracto. Agregue 2-3 g Na2SO4 anhidro y deje en reposo por 15 minutos.
Hecho esto, transfiera la disolución etérea a un recipiente previamente pesado y seco. Evapore el éter y determine
el porcentaje de grasa.
10.4 OBTENCIÓN DE LA CASEÍNA
Al sólido remanente en el erlenmeyer después de la extracción con éter, agregue de 15 a 20 mL de acetona, agite y
homogenice los grumos insolubles. Decante la acetona y realice otra extracción con 20 mL de acetona, decante esta
vez en un embudo Büchner filtrando por succión. Deje secar el sólido y anote el peso. Hágale al sólido el ensayo de
Biuret y anote sus resultados.
128
CUESTIONARIO
1. ¿Qué se entiende por una emulsión?
2. ¿Por qué motivo la caseína precipita al ser tratada con ácido acético? Explique claramente.
3. Enumere las proteínas, ácidos grasos y vitaminas presentes en la leche.
4. ¿Cómo se determina por análisis químico que a una leche se le ha agregado agua?
5. ¿En qué consiste el método de pasteurización de la leche?
6. ¿Qué otras formas de adulteración de la leche se conocen?
7. ¿Cuáles son las propiedades nutritivas de la leche materna?
8. ¿En qué consiste la homogenización de la leche? )Para qué se hace?
9. ¿Cree usted que el valor nutritivo de la leche disminuye al ser adulterada con agua? Explique su
respuesta.
10. ¿Tendrá la leche de vaca el más alto valor energético en comparación con otras especies?
11. ¿Cuál es la función de cada uno de los siguientes reactivos en la práctica: ácido acético, etanol al 95%,
sulfato de sodio anhidro, acetona y éter?
12. ¿En qué consiste las pruebas de Molisch, Biuret y Tollens?
13.Comente: "... el estudiante, para separar la caseína y la grasa, debe tomar la muestra de leche
homogenizada, agregarle ácido acético y calentar a 60oC..."
129
11 . ANÁLISIS CUALITATIVO DE CARBOHIDRATOS
Los carbohidratos con compuestos ampliamente distribuidos en los organismos vivos. Su función varía desde base
estructural, en las plantas o en la célula, hasta como fuente de energía en los animales, pasando por compuestos
básicos en algunas de las reacciones o procesos de alta importancia.
Químicamente pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Con base en esto y la reacción de
hidrólisis, se pueden clasificar en:
MONOSACÁRIDOS, como las triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etc., cuya principal característica es la de no
poder hidrolizados a carbohidratos más simples.
DISACÁRIDOS, como la sacarosa, la maltosa y la lactosa, los cuales pueden ser hidrolizados en dos monosacáridos
iguales o no.
POLISACÁRIDOS, como los almidones, glucógenos y la celulosa, los que por hidrólisis producen muchas unidades
de monosacáridos.
Las pruebas cualitativas para los carbohidratos, se basan en las propiedades de sus grupos funcionales, siendo una
de ellas la deshidratación. Esta que generalmente se da en medio ácido y calor, produce derivados del furfural y del
hidroximetilfurfural; los cuales posteriormente, pueden condensarse con derivados fenólicos generando compuestos
coloreados específicos.
Algunas de esas pruebas, incluyen los reactivos de Molisch, de Bial y de Seliwanoff.
O
C
O
H O
C
O
H
HOH2C
furfural hidroximentilfurfural
130
Los azúcares, con grupos aldehídos potenciales o reales, pueden reducir fácilmente al ion cobre II en disolución,
como sucede con los reactivos de Barfoed y Benedict. De esta forma, en medio básico tanto la aldosas como las
cetosas, pueden reducir el ion cúprico a través del equilibrio ceto-enólico
Los polisacáridos forman complejos coloreados con el ion triyoduro (I3-). El color dependerá de la composición y
estructura del polisacárido. Otra prueba de amplio uso es la de fermentación; su resultado depende de la
especificidad enzimática del microorganismo utilizado.
Finalmente, una prueba comprobatoria de los carbohidratos es la formación de un derivado de fácil identificación,
como lo son las osazonas, las que se preparan y purifican de una manera simple y rápida.
CH
O
CH OH
3 NH2NHC6H5
CH3COONa
CH
N-NHC6H5
C N-NHC6H5
+ NH3
+ NH2C6H5
una osazona
131
Parte experimental
PRUEBAS BASADAS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CARBOHIDRATOS.
11.1. PRUEBA DE MOLISCH
En un tubo de ensayo limpio, coloque 2 mL de disolución de glucosa al 1 % y dos gotas del reactivo de Molisch
recién preparado. Mezcle vigorosamente. Incline el tubo con un ángulo de 45 y vierta por la pared,
CUIDADOSAMENTE, 2 ml de ácido sulfúrico concentrado, de manera tal que se obtengan DOS capas. Repita el
procedimiento utilizando disoluciones al 1% de los carbohidratos disponibles. Anote los resultados obtenidos.
11.2. PRUEBA DE BIAL
Coloque en un tubo de ensayo limpio 5 mL del reactivo de Bial y agregue 2 mL de disolución de glucosa al 1 %.
Caliente suavemente hasta que la disolución empiece a hervir. Repita el procedimiento utilizando disoluciones al 1%
de los carbohidratos disponibles. Anote los resultados obtenidos.
11.3. PRUEBA DE SELIWANOFF
Ponga en tres tubos de ensayo diferentes, 1 mL de disolución de glucosa al 1 %, 1 ml de disolución de fructosa al 1
% y 1 mL de disolución de sacarosa al 1 %. Agregue a cada tubo 5 mL del reactivo de Seliwanoff recién preparado.
Coloque los tres tubos en un beaker con agua caliente durante un minuto exacto. Anote los cambios ocurridos.
Remueva el calentamiento y observe los cambios de color a intervalo de un minuto durante los siguiente cinco
minutos.
Pruebas basadas en las propiedades reductoras de los carbohidratos
132
11.4. PRUEBA DE BENEDICT
Ponga a hervir 50 mL del reactivo de Benedict en un beaker de 100 mL y mantenga la disolución hirviendo
suavemente.
Coloque 5 mL del reactivo hervido en 8 tubos de ensayo limpios. Agregue al primer tubo 8 gotas (0.4 mL) de
disolución de glucosa al 1 % y a los otros tubos la misma cantidad de las siguientes disoluciones al 1 % : fructosa,
xilosa, sacarosa, almidón , maltosa, lactosa y suspensión de papel de filtro. Hierva las mezclas por 2-3 minutos.
Evite el calentamiento excesivo..
11.5. PRUEBA DE BARFOED
Coloque 5 mL del reactivo de Barfoed en cada uno de 6 tubos de ensayo limpios. Agregue al primero 1 mL de
disolución de glucosa al 1 %, al segundo 1 mL de fructosa al 1 %, al tercero, al cuarto, al quinto y al sexto 1 mL de
sacarosa al 1 %, 1 mL de xilosa al 1 %, 1 mL de maltosa al 1 % y 1 mL de almidón al 1 % respectivamente. Coloque
los tubos en un baño con agua hirviendo y observe los cambios que se dan, anotando el tiempo que toman en darse
lugas.
11.6. PRUEBA DE YODO
Tome 10 gotas (0.5 mL) de disolución de glucosa al 1 % y acidifique con 1 mL de ácido clorhídrico al 10 %. Agregue
gota a gota sobre la disolución ácida, 1 mL de disolución de yodo-yoduro (Reactivo de Lugol).
Repita la prueba utilizando almidón. Caliente los tubos en un baño con agua hirviendo durante cinco minutos y
observe los cambios producidos.
11.7. FORMACIÓN DE OSAZONAS
En cuatro tubos de ensayo limpios coloque respectivamente 0.2 g de glucosa, galactosa, maltosa y sacarosa.
Agregue a cada tubo 0.2 g de clorhidrato de fenilhidracina, 0.3 g de acetato de sodio y 2 mL de agua destilada.
Coloque los cuatro tubos en un beaker con agua hirviendo. Observe los cambios que se producen al transcurrir el
tiempo.
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CUESTIONARIO
1. Explique ¿por qué hay diferencias apreciables en la forma de dar la prueba de Molisch los diferentes
carbohidratos?
2. ¿Qué ventajas ofrece la prueba de Bial con respecto a la de Molisch? ¿Por qué?
3. ¿Qué tipo de reacción se da en las pruebas de Molisch, Bial y Seliwanoff con los derivados del furfural y
los compuestos fenólicos?
4. ¿Qué sustancias se reconocen con la prueba de Bial? ¿Con la de Seliwanoff?
5. ¿Podría utilizar la prueba de Benedict para diferenciar aldosas de cetosas? ¿la de Barfoed? Justifique su
respuesta.
6. ¿Qué información se obtendría con la prueba del reactivo de Tollens, si se le aplicara los carbohidratos?
7. ¿A qué se debe la formación del complejo triyoduro-polisacárido? ¿Qué importancia tendrá la prueba de
yodo en el análisis bioquímico?
8. ¿Qué sucedería si en la prueba de las osazonas no se emplean los tres moles de fenilhidracina?
9. Un científico debido a sus malas técnicas de trabajo, olvidó rotular tres recipientes con reactivos.
Sabiendo que eran de uso en bioquímica, los trato con el reactivo de Molisch y obtuvo un anillo de color
rojizo. Luego les realizó la prueba de yodo, para la cual dos dieron reacción negativa y el tercero una
coloración roja. Al tratar los dos primeros con disolución ácida de acetato de cobre, uno casi no dio la
prueba y el otro un precipitado entre 5-7 minutos. El primero de estos dos era fermentable y al hervirlo con
HCl dio prueba para fructosa. El segundo no reaccionó con orcinol en HCl y dio un color rojo con la prueba
de Seliwanoff. De la estructura de los posibles compuestos.
134
Apéndice
[A] USO DEL ÍNDICE DE MERCK
La localización de una sustancia en el Índice de Merck se puede verificar de tres maneras:
1. Buscando en el índice de sustancias, al final del libro, el nombre del compuesto deseado y con el número
que aparece a la par, conseguir su localización en las páginas interiores. El número obtenido no
corresponde a la página sino al número de la monografía de la sustancia buscada. Dicha sustancia se
puede buscar con el nombre común o de marca registrada en el mercado. Ej. Aspirina o ácido
acetilsalicílico (874).
2. Encontrarlo directamente entre la monografía, esto es posible ya que ésta ordenada por orden alfabético,
conociendo el nombre, es fácil conseguir su ubicación.
3. Mediante el índice de fórmulas. Esto se puede hacer cuando se conoce exactamente la fórmula molecular
de la sustancia. Su ordenamiento está establecido por orden alfabético y la ubicación es al final del libro.
Se prefiere cualquiera de los dos anteriores. Ej. Nitrato de bario (BaN2O6) 988.
Cuando se tiene ubicado el número de la sustancia, (no confundirlo con el número de la página) se busca
en las páginas interiores la monografía correspondiente a ese número.
Las monografías contemplan varias generalidades de la sustancia entre ellas:
Título
Estos se encuentran ordenados en la secuencia del alfabeto. Generalmente los nombres comunes son los
que sirven para encabezamiento de la monografía. Ej: en lugar de etanol se encontrará como alcohol
etílico.
Nombre (s) del Chemical Abstracts (C.A.)
El nombre del Chemical Abstracts se escribe generalmente en letras itálicas como un primer sinónimo. Un
segundo nombre aparece también en letras itálicas, siendo este el nombre usado por el C.A. antes de la
revisión de nomenclatura de 1972. Ej: 1141. Benzyl Benzoote, benzoic acid benzyl ester.
Otros nombres
Siempre que es posible, otros nombres químicos, nombres triviales, códigos experimentales de drogas y
marcas registradas, son exhibidos. 6509 Benzoic acid phenylmethyl ester
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Fórmula empírica, peso molecular y composición porcentual
Esta información se encuentra en todos los compuestos que tienen una estructura conocida.
6509 Benzyl Benzoate, C14H12O2
Referencias a la literatura
En esta parte se da una referencia concisa de la historia del compuesto. Contiene a menudo citas en lo
referente a la extracción, preparación, estudios estructurales, farmacológicos, información de patentes,
además de resúmenes -cuando es posible-, donde pueda obtenerse mayor información de la sustancia. El
nombre de las revistas citadas se da en la forma convencional.
Fórmula Estructural
Muchas de las estructuras químicas que lo ameritan se presentan con la adecuada estereoquímica. La
convención de líneas punteadas o continuas se utiliza para mostrar su (adecuado) arreglo espacial; por
encima o debajo del plano del papel.
Constantes físicas
Los datos reportados han sido extraídos de las referencias o monografías originales. Se da, cuando es
posible, el color de la sustancia o de lo contrario se asume que es blanca. La temperatura se presenta en
grados centígrados y los valores de solubilidad se dan a 25oC. También se presentan valores tales como
rotación óptica, pico máximo de absorción ultravioleta-visible y estabilidad.
Toxicidad
Se presentan valores de LD* y LC* incluyendo la fuente de información de este dato. Se presentan los
cuidados y la toxicidad al humano cuando esto lo amerita. La ausencia de valores de toxicidad no implica
que los efectos no existan. Se presentan además, las incompatibilidades que tiene el producto con otras
sustancias.
*LD: Dosis letal, LD50, una dosis que es letal al 50% de los animales ensayados.
LC: Concentrados letal, LC58, una concentración que es letal al 50% de los animales ensayados.
Derivados
Se presentan derivados del compuesto así como datos generales referentes a la estabilidad del derivado o
derivados.
Usos
Usos específicos, que no son necesariamente de naturaleza médica o veterinaria se describen.
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Categoría terapéutica
a) Humana: se hace descripción de los usos y las reacciones producidas al ser aplicadas.
b) Veterinaria: se describen las mejores aplicaciones en veterinaria.
c) Otras: en la industria, etc.
También se presentan, en la parte llamada de misceláneos, los nombres de muchas reacciones orgánicas
importantes en síntesis así como las fuentes originales de esa información.
Se incluyen además, tablas de todos los isótopos radiactivos existentes así como los de uso médico, para
terapia y diagnosis de muchas enfermedades.
Existe también, una Guía de Primeros Auxilios ante la acción de agentes químicos tóxicos, ingerido,
inhalado o por contacto con la piel u ojos.
Se presentan las unidades completas del Sistema Métrico así como varias tablas con los indicadores
usados en trabajos analíticos, tablas de logaritmos, tablas de conversión de grados Celcius-Fahrenheit,
valores de pH de ciertas disoluciones amortiguadoras, concentraciones de ácidos y bases más comunes y
otros, son presentados en la sección miscelánea.
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[B] CONCENTRACIONES USUALES DE ALGUNOS ÁCIDOS Y BASES
DISOLUCIÓN DEL ÁCIDO
% PESO
DENSIDAD (20ºC/4ºC)/
g*mL-1
MOLARIDAD
Ácido acético anhidro 96 1,06 17
Ácido acético diluido 30 1,04 5
Ácido acético glacial 99 - 100 1,06 18
Ácido clorhídrico conc. 32 1,16 10
Ácido clorhídrico conc. 36 1,18 12
Ácido clorhídrico fumante 38 1,19 12,5
Ácido fórmico 98 - 100 1,22 26
Ácido fosfórico conc. 85 1,69 45
Ácido fosfórico conc. 89 1,75 48
Ácido nítrico conc. 65 1,40 14
Ácido nítrico fumante ~ 99 1,51 21
Ácido sulfúrico conc. 95 - 97 1,87 4
Ácido sulfúrico fumante (65% SO3)
- 1,99 -
138
[C] ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICAS DE DISOLVENTES ORGÁNICOS
Disolvente Temperatura de
ebullición/C Densidad (D4
20)/ g*mL
-1
Punto de
inflamación/C
Medio de deshidratación
Acetato de etilo 77 0,901 -4 K2CO3, P2O5
Acetona 56 0,791 -18 CaCl2, K2CO3
Acetonitrilo 82 0,782 6 CaCl2, P2O5
Ácido acético 118 1,049 40 P2O5, CuSO4
Anhídrido acético 136 1,082 49 CaCl2,
Anilina 184 1,022 76 KOH, BaO
Benceno 80 0,879 -10 CaCl2, Na, destilación
1-butanol 118 0,810 29 K2CO3, destilación
2-butanol 100 0,808 24 K2CO3, destilación
Alcohol t-butílico 82 0,786 11 CaO
Ciclohexano 81 0,779 -17 Na
Clorobenceno 132 1,106 29,5 CaCl2,destilación
Cloroformo 61 1,480 no inflamable CaCl2, P2O5
Diclorometano 40 1,325 no inflamable CaCl2
Dimetilformamida 153 0,950 62 Destilación
Dioxano 101 1,034 11,8 CaCl2, Na
Disulfuro de carbono 46 1,263 -30 CaCl2, P2O5
Etanol 78 0,971 12 CaO, Mg
Eter etílico 35 0,714 -40 CaCl2, Na
Etilenglicol 197 1,109 111 Na2SO4, destilación
Etilmetilcetona 80 0,806 4,4 K2CO3,CaCl2
Formamida 106/15mm 1,134 Na2SO4,CaO
Glicerina 290 1,260 176 Destilación
n-hexano 69 0,659 -23 Na
Isobutanol 108 0,803 28-29 K2CO3,CaO
Isopropanol 82 0,785 12 CaO, Mg
Metanol 62 0,792 11 CaO, Mg
Nitrobenceno 211 1,204 92 Destilación
n-pentano 36 0,626 -49 Na
Piridina 115 0,982 20 KOH, BaO
1-propanol 97 0,804 15 CaO, Mg
Tetracloruro de carbono 77 1,594 no inflamable CaCl2, destilación
Tetrahidrofurano 66 0,887 -17,5 KOH, Na
Tolueno 111 0,867 4 CaCl2, Na, destilación
Xileno (mezcla de isómeros) 137-140 ~0,86 26 CaCl2, Na, destilación