química orgánica i

E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
G u í a d e Tr a b a j o s P r á c t i c o s
Q u í m i c a
Departamento de química Orgánica
O r g á n i c a
I
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
QUÍMICA ORGÁNICA I
OBJETIVOS
Utilizar distintos métodos de purificación e identificación de compuestos orgánicos.
Identificar los distintos grupos funcionales mediante reacciones específicas de cada
uno de ellos.
Distinguir e interpretar la reactividad de los hidrocarburos saturados e insaturados a
través de su estructura molecular y los mecanismos de reacción.
Obtener y clasificar distintos isómeros.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Relacionar la estructura de las moléculas de compuestos orgánicos con sus propiedades físicas.
Reconocer, clasificar y nombrar los compuestos orgánicos de acuerdo con la nomenclatura I.U.P.A.C.
Utilizar la cromatografía de adsorción como método de identificación de sustancias
orgánicas.
Reconocer los dobles y triples enlaces mediante ensayos de caracterización.
Relacionar los diferentes aspectos estructurales de los alcoholes con su reactividad y
los ensayos de caracterización.
Describir aspectos relacionados a las características estructurales del grupo carbonilo observando su reactividad.
Diferenciar, por medio de sus propiedades físicas los isómeros Cis y trans de un determinado compuesto.
INTRODUCCIÓN
Las propiedades de los compuestos orgánicos, así como sus funciones biológicas, están
determinadas por su estructura. Cuando pensamos en las sustancias que nos rodean o que
utilizamos habitualmente o que forman parte de los organismos vivos, visualizamos que
muchos son compuestos orgánicos, que tienen diferentes propiedades y aplicaciones, que
sólo pueden entenderse en base a la diversidad de sus estructuras.
Surgen, entonces, preguntas: ¿por qué el azúcar de mesa se disuelve en agua y el aceite
no? ¿Por qué los jabones ejercen su acción limpiadora? ¿Por qué los ácidos nucleicos forman dobles hélices? ¿Por qué una proteína debe ordenarse espacialmente de una determinada manera para cumplir su función? ¿Por qué los fosfolípidos están presentes en las
membranas? ¿Por qué la celulosa es un polisacárido estructural y el almidón es un polisacárido de reserva? Para contestar estas preguntas debemos comprender los conceptos básicos de la química orgánica: cómo se une el carbono con los distintos elementos, la polaridad de los enlaces, la polaridad de las moléculas, las fuerzas intra e inter-moleculares, la
isomería, la capacidad de oxidarse o reducirse de las diferentes moléculas, sus propiedades
ácido-base, la disposición espacial de los átomos en una molécula. Estos conocimientos
nos permitirán explicar mecanismos biológicos complejos, como el transporte de oxígeno en
sangre, el transporte a través de la membrana y la capacidad de reconocimiento de una
enzima.
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Estos apuntes quieren ser una guía orientativa para el trabajo en el laboratorio. Pretende
también que el alumno sepa que es lo que pasa adentro del balón de reacción y como pasa.
De ninguna manera quiere reemplazar las clases teóricas. Apunta fundamentalmente al
razonamiento y no a la memoria, y pretende que el alumno pueda predecir el comportamiento de una sustancia conociendo su estructura.
ORIENTACIONES GENERALES PARA EL CURSADO DE
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA I
La aprobación de la asignatura se obtendrá de la combinación de cuatro notas
constituidas por:
1) el desempeño personal en el laboratorio, el que será reflejado por
i) Habilidad en el trabajo relacionado al desarrollo de las experiencias y uso correcto de los materiales necesarios
ii) Conocimientos demostrados en las prácticas a realizar.
iii) Observación de las normas de seguridad en el mismo.
2) la aprobación de evaluaciones parciales con la nota de 6 (seis) los cuales serán realizados
sobre la base de la teoría de cada práctico y de las conclusiones a la que se arribe en cada experiencia.
3) la asistencia a los prácticos la cual no deberá ser menor a un 75%. En caso de enfermedad los días deberán ser justificado mediante certificado médico.
4) La presentación de los informes de cada práctica sintetizando los datos, los procesos y
cualquier tipo de información que ayude a la reflexión posterior acerca de la misma práctica. Estos informes se presentarán dentro del trimestre de realizada la práctica.
En los trabajos prácticos cada alumno debe anotar en una libreta de laboratorio todos y cada
uno de los datos que considere necesarios o relevantes para elaborar sus conclusiones y posterior informe.
Se recomienda para cada experiencia la constitución de comisiones de no más de tres alumnos. El objetivo de las comisiones es el de una mejor distribución de materiales de laboratorio. La composición de cada comisión queda bajo la exclusiva responsabilidad de los alumnos
que la componen.
Para cumplir adecuadamente con el horario de trabajos prácticos se sugiere la lectura previa
del práctico teniendo de esa manera una idea global de los pasos a seguir, materiales y reactivos a preparar y utilizar para el desarrollo coherente y efectivo del mismo.
Es también importante dar atención a las recomendaciones que efectúen tanto el docente
como los ayudantes o jefes de laboratorio, como así también evacuar cualquier duda antes y
durante el desarrollo de la práctica misma.
Desde ya muchas gracias
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LISTADO
ALUMNO:
DE
MATERIAL
DE
LABORATORIO
Perita de goma o propipeta (recomendable)
Espátula grande y/o pequeña
Varilla de vidrio
Trapos absorbentes o repasador
Delantal
Gafas de seguridad
Broche de madera
Marcador indeleble
Tijera
Lápiz
Cinta adhesiva
Tarro de capilares
Rollo de papel Absorbente
Rollo de papel film
Rollo de papel aluminio
Caja grande de fósforos
1 piseta de 200 cc. aprox.
CURSO
GRUPO
Envases varios para conservar líquidos ó sólidos
1 Frasco de mermelada con tapa
BIBLIOGRAFIA
Fundamentos teórico – prácticos para el laboratorio. Galagosky; EUDEBA
Quimica Orgánica Morrison-Boyd.
Química Orgánica. Brewster-Mc Ewen.
Química Orgánica, A. Streitvieser y C. H. Heathcock, Editorial Interamericana
Química Orgánica, R. J. Fessenden et , Grupo Editorial Interamericana
Manual del Ingeniero quimico Perry
Handbook Hoffman
Química Orgánica Carey
Tabla Merck
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Trabajo Práctico Nro. 1: Recristalización y Pto. de fusión
Objetivos
Elección de un solvente de recristalización.
Purificación de una sustancia mediante recristalización
Determinar el punto de fusión de una sustancia.
Determinar el punto de fusión mezcla.
Fundamentos Teóricos
El punto de fusión normal de un sólido cristalino es la temperatura a la cual el sólido se
transforma en líquido bajo presión atmosférica. Para sustancias sólidas puras el cambio de
estado ocurre en un rango pequeño de variación de temperatura (aproximadamente 0,5°C),
de allí su valor para identificar a una sustancia por su punto de fusión.
El pasaje del estado sólido al líquido implica un desorden del sistema. En el sólido, cada
partícula ocupa una posición de suma estabilidad, pero no están inmóviles, sino que vibran
en sus posiciones. El aumento de energía en forma de calor incrementa esas vibraciones
hasta que cada partícula alcanza la energía necesaria como para empezar a separarse del
resto, en ese momento toda la energía es empleada para lograr movilidad, por esa razón
cuando comienza la fusión y hasta que finaliza la temperatura permanece constante.
Presión de
vapor
Presión de
vapor
Presión de
vapor
F
Líquido
Líquido
Sólido
TEMP.
TEMP.
TEMP.
Temp. de
fusión
Gráfico 1 Variación de la presión de vapor del sólido y del liquido con la temperatura, a una presión
total externa constante.
Como se ve en los gráficos las curvas de equilibrio de presión de vapor del sólido y del líquido tienen distintas pendientes, y por lo tanto al superponer ambos gráficos, existirá un
punto de intersección que llamaremos F. Dicho punto tiene la característica fundamental de
presentar una única presión de vapor y la coexistencia de fases sólidas y líquidas en equilibrio. La temperatura a la que corresponde ese punto es la de fusión.
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Trabajo Práctico Nro. 1: Recristalización y Pto. de fusión
Tanto un sistema sólido como uno líquido presentan "presión de vapor". Esto puede visualizarse como la tendencia de las moléculas a escapar del seno de la masa sólida ó líquida
respectivamente. Si midiéramos la variación de dichas presiones de vapor con la temperatura (bajo una presión de 1 atmósfera) y la representáramos en un sistema de coordenadas
cartesianas, obtendríamos los gráficos siguientes:
1
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Ley de Raoult y pto. de fusión
Raoult observó que la presión de vapor de un líquido disminuye si .se disuelve en él un soluto no volátil (por ejemplo sal en agua).
A mayor cantidad de soluto disuelto, menor será la presión de vapor en equilibrio (siempre
consideramos que el resto de las variables permanecen constantes; presión total externa y
temperatura
Cuando un sólido puro funde se convierte en un liquido puro. Si en el sistema que funde hay
presente una impureza (que se disolverá en la fase líquida fundida de la muestra), la presión
de vapor del líquido que representamos en el Gráfico 1 (c) será menor que el valor anterior
para cada temperatura. Podríamos construir, entonces, el Gráfico 3, en el cual denominamos L-F a la curva para el liquido puro, y L'-F' a la curva de presión de vapor cuando está
presente la impureza. Si la impureza aumentara en su concentración, la curva sería L”-F”.
Del Gráfico 3 se desprende que la nueva intersección entre las curvas de equilibrio se ha
desplazado con respecto a la original. La nueva temperatura a la que comienza la fusión, es
ahora PF' o PF" respectivamente.
Se observa entonces que, una impureza soluble en la fase fundida de la muestra, hace descender el punto de fusión de una sustancia pura. (Experimentalmente se ve, además, un
rango de temperatura de fusión mayor que 2°C). Es decir, cuando hay una impureza presente, el punto de fusión aparece a menor temperatura y no se puede determinar con precisión mayor que 1 ó 2*C.
Características del punto de fusión de una sustancia pura.
•
•
•
No varía apreciablemente con cambios de presión externa.
Es una constante de cada sustancia que no depende de la masa sino del tipo de enlace.
Proporciona información sobre el criterio de pureza y de identificación de una muestra
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Trabajo Práctico Nro. 1: Recristalización y Pto. de fusión
Grafico 3. Descenso del pto. De fusión debido a la presencia
de impurezas solubles en la fase fundida de la muestra
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Punto de fusión como criterio de pureza
Cuando una sustancia es pura, el rango de temperaturas entre las cuales se produce la fusión es muy pequeño (0,5°C- 1°C), y el punto de fusión se mantiene constante después de
varias purificaciones.
Si la muestra es impura, ese rango es muy amplio y está por debajo del verdadero punto de
fusión. Por ello, las sucesivas purificaciones de una sustancia orgánica pueden controlarse
por su punto de fusión, ya que cuanto más nítido y estrecho sea el rango de fusión, más
pura puede considerarse la sustancia.
Punto de fusión como criterio de identificación
Después de varias purificaciones el punto de fusión de una sustancia se mantiene nítido y
no varía, entonces puede suponerse razonablemente que dicha sustancia es pura. Para
poder distinguir unívocamente de cuál de las sustancias con igual punto de fusión se trata,
se recurre al Punto de fusión mezcla.
Se mezcla la sustancia en proporción 9:1 u 8:2, con muestras puras de los distintos compuestos que poseen idéntico punto de fusión. Sólo se mantendrá la constancia del punto de
fusión en el caso que se trate de la misma sustancia, pues las que sean diferentes actuaran
como impurezas al determinar los puntos de fusión y serán más bajos.
NOTA: puede haber excepciones al comportamiento descripto, por lo que el punto de fusión
es un buen indicio, pero no es una prueba absoluta de la identidad de sus dos componentes.
¿Qué es una mezcla eutéctica?
Si a una sustancia pura que llamamos A le agregamos cantidades crecientes, de otra sustancia B, sabemos que descenderá su PF Ocurre lo mismo si tomamos el PF de B puro y
luego hacemos nuevas determinaciones con cantidades crecientes del sólido A como impureza.
Es natural preguntarse entonces, hasta cuánto se puede deprimir el punto de fusión de una
sustancia por agregado de una segunda sustancia. Esa temperatura límite se conoce como
temperatura eutéctica.
Este punto se llama también punto eutéctico (del Griego= de fácil fusión). Si calentamos una
muestra con dicha composición veremos que funde, a una determinada temperatura en forma neta, es decir, en un rango de 0.5 a 1°C (como una sustancia pura).
¿Podemos considerar a la mezcla eutéctica como un compuesto químico definido?:
NO, Si miramos la mezcla eutéctica sólida con un microscopio, veremos los cristales de A y
de B, perfectamente separados (no forman una solución sólida).
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Un ejemplo de excepción lo constituyen las mezclas eutécticas cuyo punto de fusión presenta la constancia de una sustancia pura.
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PROCEDIMIENTO
El método más usado para determinar el punto de fusión es el del
Tubo Capilar, para lo cual se emplea tubo de vidrio neutro, los tubos
de vidrio alcalinos alteran el punto de fusión de las sustancias orgánicas.
Los capilares a utilizar se cierran por un extremo calentándolos a la
llama del mechero. Una vez fríos los capilares, se cargan con la sustancia a analizar seca y finamente dividida. Se coloca la sustancia a
estudiar en un vidrio de reloj y se carga el capilar colocando el extremo abierto sobre la sustancia e invirtiendo el tubo tratando que la
sustancia ingrese y se deslice hacia el fondo del tubo (extremo cerrado).
Una vez cargado el tubo con la sustancia hasta que alcance entre 4 y
6 mm de altura, el capilar se adhiere al bulbo de un termómetro y el
conjunto se sumerge en un baño de glicerina dentro de un tubo de
Thiele. Luego se calienta lentamente hasta que el sólido se funde
completamente. Anotar la temperatura de comienzo de la fusión y
cuando termina la misma.
Las sustancias orgánicas se pueden obtener en el laboratorio mediante dos caminos:
Los compuestos orgánicos obtenidos a través de uno de estos dos caminos, no son puros y
es necesario eliminarles las impurezas, los productos obtenidos se deben someter a repetidas purificaciones hasta obtener constancia en las propiedades físicas (PF, PE, densidad,
índice de refracción, poder rotatorio).
Recristalización
La recristalización es el procedimiento usado para separar un compuesto sólido de sus impurezas basándose en sus diferencias de solubilidad en un solvente o en una mezcla de
solventes.
Factores que afectan la solubilidad
a) La solubilidad de un soluto en un solvente particular varía con la temperatura. La mayoría de los compuestos orgánicos son más solubles en solventes calientes que en el
mismo solvente frío.(Tabla 1)
b) Otro factor que modifica la solubilidad de un soluto, es el "efecto de ion común", basado en el Principio de Le Chatelier.
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A. por síntesis resultante de reacciones químicas
B. por medio de una extracción a partir de productos vegetales.
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Pasos que deben seguirse para realizar una recristalización exitosa son:
1. Elección del solvente adecuado
2. Disolución del sólido impuro en el solvente caliente
3. Decoloración de la solución
4. Separación de las impurezas insolubles por filtración en caliente.
5. Cristalización del sólido
6. Recolección de los cristales por filtración en frío.
7. Determinación de la pureza del sólido obtenido
8. Cálculo del rendimiento
1. Elección y empleo del disolvente
El criterio para elegir un disolvente para una recristalización no puede ser el mismo que para
efectuar una extracción. En el caso de la extracción se debe lograr una solubilidad máxima
de la sustancia a extraer en el disolvente a elegir aún a temperatura ambiente.
Los requisitos que debe reunir un disolvente para ser usado, en una recristalización son:
Si se ha alcanzado un volumen total de 3 ml y por calentamiento a ebullición queda sólido
sin disolver, se anota que el compuesto es poco soluble en ese disolvente y se deberá ensayar otro. Una vez obtenida la disolución del sólido en un disolvente caliente, se enfriará la
solución lentamente, observando si la cristalización ocurre fácilmente y la cantidad y tipo de
cristales formados.
En caso de que al enfriar no cristalice en ningún solvente, puede usarse una mezcla de solventes (deben ser miscibles entre sí) para lo cual, se disuelve en caliente la droga en la mínima cantidad de disolvente en la cual es muy soluble, se retira el mechero, se agrega gota
a gota el disolvente en el cual es muy poco soluble hasta observar turbidez, en este momento se calienta suavemente hasta que desaparezca la turbidez y se deja enfriar lentamente.
Todos los ensayos se deben realizar agitando con una varilla de vidrio de punta redondeada.
2. Disolución del producto impuro
El sólido impuro debe disolverse en la mínima cantidad de solvente caliente para facilitar un
máximo de recuperación de la muestra, cuando se enfríe la solución-Si la cantidad de sustancia a recristalizar supera a la que cómodamente se puede tratar en un tubo de ensayo, y
el solvente a utilizar es inflamable o muy volátil, se armará un aparato de reflujo.
En el caso en que el solvente es inflamable debe utilizarse una plancha calefactora —en vez
de mechero.
3. Decoloración de la solución
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A. Elevada diferencia entre su capacidad de disolución del compuesto a purificar a
baja temperatura y a la temperatura de ebullición
B. Debe tener un PE relativamente bajo para facilitar el secado de los cristales
C. No debe reaccionar con el soluto.
D. La solubilidad de la sustancia a purificar debe ser lo más baja posible en el solvente frío.
Para la elección del solvente se colocan en una serie de tubos de ensayos secos alrededor
de 100 mg de muestra pulverizada. Se agrega el solvente gota a gota y agitando. Luego
agregar 0,5 a 1 ml se observa la mezcla con detenimiento. Si no se ha disuelto todo el sólido en el disolvente, se calienta a baño maría suavemente hasta ebullición, si no se disuelve,
se agrega más solvente en porciones de 0,5 ml cada una, hasta que todo el sólido se disuelva a ebullición.
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Efectuada la disolución en caliente puede suceder que la solución tenga impurezas en suspensión. En este caso debe filtrarse en caliente. Puede suceder también que el líquido esté
coloreado y entonces la filtración en caliente se efectuará previo agregado de carbón decolorante (un 2% como máximo).
Es importante que la solución no se encuentre sobrecalentada antes del agregado del carbón decolorante por lo que generalmente se saca el recipiente del fuego durante un breve
lapso, y luego se agrega una punta de espátula de carbón cada 50 ml de solvente aprox.
4. Separación de las impurezas, filtración en caliente
No olvidar calentar previamente el embudo buchner o el que se va a utilizar para la filtración
en caliente.
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Luego de la decoloración, se debe proceder a la filtración en caliente. Si el volumen a filtrar
es pequeño, esta operación se realizará en un embudo Hirsch y si es mayor en un embudo
de Buchner, también se podrá utilizar un embudo cónico con papel plegado según muestra
la siguiente figura.
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Estos dispositivos siempre deberán ser armados sujetos a un soporte En ciertas ocasiones
es conveniente agregar celite a la solución caliente a filtrar, especialmente si esta contiene
un insoluble coloidal o si él tamaño de las partículas de las impurezas es muy pequeño.
Él filtrado se pasa a un cristalizador. Si es necesario lavar el recipiente de recolección, esto
debe hacerse con la: menor cantidad posible de solvente caliente.
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5. Cristalización del sólido
Una vez que se ha efectuado la filtración en caliente se enfría la solución al mismo tiempo
que se raspan las paredes internas del recipiente con una varilla. Esta operación, qué debe
efectuarse suavemente, permite la formación de pequeñas partículas de vidrio que actuarán
como núcleos de cristalización. Es muy útil el sembrado de la solución con pocos cristales
de la sustancia pura, si es que se la posee
A veces puede ser útil enfriar con mezcla frigorífica. Conviene evitar un enfriamiento rápido,
para evitar la fijación de impurezas.
6. Recolección de los cristales, filtración en frió
Una vez producida la cristalización en frío, se separan los; cristales mediante filtración al
vacío. Para cantidades grandes de producto se utiliza un embudo de Buchner, pero para
cantidades menores de 4 g se usa el embudo Hirsch.
Luego los cristales deben ser lavados con el objeto de eliminar las aguas madres que los
impregnan, los cuales por secado depositarían sobre la superficie de los cristales las impurezas que llevan disueltas. El solvente de lavado es generalmente igual al empleado para la
recristalización y debe usarse la menor cantidad posible para evitar pérdidas por disolución.
Para efectuar los lavados se interrumpe la succión y se humedecen los cristales que se hallan en el embudo con el solvente frío. Con la ayuda de una espátula o una varilla de vidrio
de punta redondeada se agita cuidadosamente la masa cristalina. Se aplica nuevamente
succión. Este lavado conviene repetirlo dos veces más a menos que se observe una disolución apreciable de los cristales.
Finalmente los cristales se secan protegidos del polvo ambiente.
7. Determinación de la pureza del sólido
Para realizar esto se puede determinar el punto de fusión, el punto de fusión mezcla ó sino
se puede realizar una cromatografía en capa delgada.
Ver determinación de pto de fusión
El PF es una de las propiedades físicas más importantes para identificar sólidos cristalinos.
Si después de varias recristalizaciones el PF de la sustancia se mantiene nítido y no varía,
puede suponerse que dicha sustancia es pura. Con este dato podemos tener una leve idea
de cuál es la sustancia si recurrimos a tablas.
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Frecuentemente una parte de los cristales quedan en el recipiente, siendo conveniente algunas veces pasar una parte de líquido madre al recipiente original para poder transvasar
los cristales.
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8. Cálculo del rendimiento de una recristalización
a) Cálculo experimental.
Una vez realizado el proceso de recristalización, interesa calcular el rendimiento del mismo,
es decir, la recuperación de masa respecto de la masa inicial sometida a recristalización.
Relación entre la estructura molecular y la solubilidad
Para predecir la solubilidad de un soluto en un solvente dado es necesario tener presente
las características de ambos. Para el soluto tendremos en cuenta su carácter iónico o la
polaridad de la molécula, su masa molecular, la relación entre este y los grupos polares presentes y su capacidad para formar uniones puente de hidrógeno. En lo que respecta al solvente, debe considerarse su polaridad, posibilidad de formar uniones puente de hidrógeno y
su constante dieléctrica.
Como vemos uno de los factores que hay que tener en cuenta al considerar la solubilidad de
un soluto en un solvente dado, es la polaridad de ambos compuestos. Las uniones interatómicas exhiben distintos grados de polaridad y la suma vectorial de estos dipolos locales
puede determinar que en la molécula los centros de carga negativa y positiva no coincidan,
es decir que sea polar.
Otro factor mencionado es la posibilidad de formar uniones puente de hidrógeno. En el caso
de agua - metanol, la posibilidad de formar uniones puente de hidrógeno soluto-solvente,
facilita la disolución de aquellos solutos que puedan participar en este tipo de unión. La polaridad del agua y los alcoholes está vinculada a la presencia de grupos hidroxilos. La presencia de grupos -COOH y SO3H aumentan la solubilidad de los compuestos en agua.
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Trabajo Práctico Nro. 1: Recristalización y Pto. de fusión
Los solventes fuertemente polares disuelven solutos iónicos, o altamente polares, pero no
sustancias de baja polaridad. Análogamente los solventes poco polares no disuelven eficazmente solutos iónicos o muy polares, pero sí a las poco polares. En este sentido se basa
la regla que dice "lo similar disuelve a lo similar".
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Procedimiento experimental
A. Elección de un solvente para recristalización.
Se ensayará la solubilidad de los compuestos presentados por el profesor en distintos solventes. Se observará y anotará la solubilidad de cada compuesto en cada disolvente, tanto
frío como en caliente.
En un tubo de ensayos limpio y seco se añade 0,1 g del sólido a analizar y gota a gota el
disolvente elegido hasta completar 1 ml agitando permanentemente.
Si se disuelve todo el sólido en el disolvente en frío, el disolvente no sirve para su recristalización. Si no se ha disuelto todo el sólido, la mezcla se calienta suavemente, agitando hasta
que hierva el disolvente. Si todo el sólido se disuelve se puede anotar que es muy soluble
en caliente. Si no se disuelve, se puede agregar más solvente en porciones de 0,5 ml hasta
completar un volumen total de 3 ml.
Si todavía queda sólido sin disolver a la temperatura de ebullición, el compuesto es poco
soluble en ese disolvente y se deberá ensayar otro solvente para la re cristalización. Si todo
el sólido se disuelve en menos de 3 ml de disolvente caliente, el soluto es moderadamente
soluble.
B. Recristalización de agua e identificación por su punto de fusión
Recristalización de ácido benzoico en agua
Pesar 1g de ácido benzoico, transferirlo a un vaso de precipitado. Añadir aproximadamente
20 ml de agua y calentar la mezcla hasta ebullición. Añadir poco a poco porciones de agua
caliente, agitando hasta total disolución.
Determinar los puntos de fusión antes y después del proceso de recristalización.
Recristalización de acetanilida en agua
Pesar 1g de acetanilida, transferirla a un erlenmeyer. Añadir 20 ml de agua y calentar suavemente.
Se observa la aparición de un aceite en la solución que termina de disolverse con la adición
de diversas porciones de agua caliente.
Si se obtiene una solución coloreada añadir una pequeña porción de carbón activo (aproximadamente 0.3 g).
Filtrar en la solución en caliente con un filtro de pliegues y un embudo cónico.
Dejar enfriar la mezcla durante 30 minutos y separar los cristales filtrando por succión. Secar el sólido y pesar.
Determinar los puntos de fusión antes y después del proceso de recristalización.
C. Recristalización de Sv. orgánico e identificación por su punto de fusión
Recristalización de naftaleno con etanol (cristalización con un disolvente inflamable)
Pesar 2.5 g de naftaleno. Transferir el sólido a un matraz de fondo redondo de 50 ml y añadir 12 ml de etanol y un trozo de plato poroso.
Acoplar un refrigerante de reflujo y calentar la mezcla hasta ebullición.
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Trabajo Práctico Nro. 1: Recristalización y Pto. de fusión
Quitar el vaso de precipitado de la fuente de calor, filtrar en caliente con un filtro de pliegues
y un embudo y dejar enfriar el filtrado a temperatura ambiente durante un mínimo de 20 minutos. Separar los cristales obtenidos filtrando por succión. Secar el sólido y pesar una vez
seco.
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Añadir con la ayuda de una pipeta Pasteur más etanol en porciones de 1 ml manteniendo el
reflujo hasta la completa disolución del sólido.
Filtrar en caliente con un filtro de pliegues, con mucha precaución evitando la proximidad de
focos de calor y de aspirar los vapores.
Recoger el filtrado en un erlenmeyer de 50 ml y taparlo con un corcho.
Dejar enfriar a temperatura ambiente al menos durante 30 minutos y filtrar en un Büchner.
secar y pesar el sólido obtenido
Determinar los puntos de fusión antes y después de la recristalización.
Otros ejemplos de recristalización con disolventes orgánicos:
a) 2.5 g de ácido benzoico en 15 ml de metanol (lavar los cristales con una
mezcla de metanol agua al 50%)
b) 1 g de acetanilida en 20 ml de tolueno (filtrar en un embudo caliente)
A. Punto de fusión mezcla
Se identifica el ácido benzoico usando el punto de fusión mezcla como criterio de identificación.
a) Se mezclan íntimamente una punta de espátula de la muestra recristalizada con igual
cantidad de ácido benzoico puro, se carga en un capilar y se determina el punto de
fusión.
b) Se mezclan una punta de espátula de la muestra recristalizada con igual cantidad de
acetanilida pura y se determina el punto de fusión.
REACTIVOS NECESARIOS
• Distintos compuestos orgánicos,(según existencia).
• Distintos solventes (a determinar por el profesor)
• Ácido benzoico
• Acetanilida
• Carbón activado
• Celite
MATERIAL NECESARIOS
• Equipo de pto. De fusión
Tabla 11,3 (b). Serie elutrópica de solventes.
Éter de Petróleo
Ciclohexano
Sulfuro de Carbono
Tetracloruro de Carbono
Benceno
Tolueno
Diclorometano (cloruro de metileno)
Cloroformo
Eter etílico
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Tetrahidrofurano (THF)
Acetato de Etilo
Acetona
n-butanol
Etanol
Metanol
Agua
Acido Acético
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Buscar en tablas el punto de fusión del ácido benzoico, la acetanilida, realizar las determinaciones de los puntos de fusión por duplicado.
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Informe Trabajo Práctico N° 1
RECRISTALIZACIÓN Y PUNTO DE FUSIÓN
Determinación de Solubilidades
Acetato de
etilo
agua
Tolueno
hexano
etanol
Cl4C
Cl3CH
Cal
Frio
Cal
Frio
Cal
Frio
Cal
Frio
Cal
Frio
Cal
Frio
Cal
Frio
Acetanilida
Ac. Tartárico
Ac. Oxálico
Ac. Benzoico
Ac. Salicílico
Ac. Acetil
salicílico
Recristalización y punto de fusión
Punto de fusión
crudo
tablas
Masa molecular
1ra. det. 2da. Det. Relativa (Mr)
Masa
Inicial
Final
Rendimiento
ácido benzoico
Acetanilida
Naftaleno
 Diagrama del proceso de recristalización

Observaciones y justificaciones
 Plantear las fórmulas de todos los compuestos orgánicos utilizados
 Ptos. de pérdidas de producto
 Conclusiones:

Fuentes de pérdidas de productos

Comparativa de ptos de fusión.

Relación entre características del soluto con las del solvente

Otras
Nota: Consultar tabla II 3ª pag. 41 Química Orgánica Galagovsky - Kurman
Departamento de química Orgánica
Trabajo Práctico Nro. 1: Recristalización y Pto. de fusión
Sustancia
11
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
CUESTIONARIO
1. Como afecta la solubilidad la temperatura?
2. ¿Qué significa que un solvente tenga alta constante dieléctrica?
3. ¿Cómo determina desde el punto de vista de la estructura si una sustancia es polar o
no polar?
4. ¿Qué es el momento dipolar de una sustancia? ¿Por qué es una magnitud vectorial?
5. Describir el método de Fisher – Jones para determinar el pto. de fusión
Trabajo Práctico Nro. 1: Recristalización y Pto. de fusión
6. Describir el método de Kofler para determinar el pto. de fusión
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12
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Caracterización de residuos
Recristalización y punto de fusión
Residuos generados
Acido benzoico recristalizado (se recupera)
Clasificación
como residuo
Tratamiento recomendado
Sólido orgáni- En caso de contaminación y no reutilización recoger en recipiente de Grupo VI
co
sólidos Ácido Benzoico
Desechar por desagüe con abundante agua
Capilar con mezcla de benzoico recristalizado y benzoico puro
Recoger en recipiente de vidrios
Capilar con acetanilida
Recoger en recipiente de vidrios
Capilar con ácido
Benzoico recristalizado
Recoger en recipiente de vidrios
Solución acuosa de acetanilida
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de ácido
benzoico con ácido benzoico
sólido
Filtrar para separar ácido benzoico sólido y
desechar la solución acuosa por desagüe
con abundante agua
El papel de filtro con ácido benzoico recoger
en recipiente de Grupo VI sólidos orgánicos
Ácido benzoico
Glicerina (Se recupera)
Se recupera
Trabajo Práctico Nro. 1: Recristalización y Pto. de fusión
Aguas madres de recristalización
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Trabajo Práctico Nro. 2: Cromatografía de adsorción1
Fundamentos Teóricos
La cromatografía es una técnica que permite separar los componentes de una mezcla. Esta
separación se logra utilizando un sistema bifásico: fase estacionaria donde se retienen los
compuestos a separar y fase móvil que desplaza de forma diferencial los compuestos a través de la fase estacionara.
Dependiendo de la naturaleza de las fases, se pueden distinguir distintos tipos de cromatografía:
Cromatografía sólido-líquido: la fase estacionaria es un sólido y la móvil un líquido.
Cromatografía líquido-líquido: ambas fases son líquidos y en la estacionaria
el líquido se ancla a un soporte sólido.
Cromatografía líquido-gas: la fase estacionaria es un líquido no volátil sobre
soporte sólido y la fase móvil un gas.
Cromatografía sólido-gas: la fase estacionaria es un sólido y la móvil un gas.
1
Trabajo Práctico Nro. 2: Cromatografía de adsorción0F
La mezcla a separar se deposita sobre la fase estacionaria y la fase móvil atraviesa el sistema desplazando los componentes de la mezcla a distintas velocidades que dependen de
la afinidad de los mismos por cada una de las fases (Figura 11). Se denomina elución a la
migración de los componentes de la mezcla a lo largo de la fase estacionaria impulsados
por la móvil.
Esa práctica se realizar´dependiendo de los solventes presentes en el laboratorio
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E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Existen otras clasificaciones para los distintos tipos de cromatografía:
A)
En función de la interacción que se establece entre los componentes de la mezcla y las
fases móvil y estacionaria:
 Cromatografía de adsorción: se producen interacciones de tipo polar siendo la fase
estacionaria un sólido.
 Cromatografía de partición: la separación se basa en las diferencias de solubilidad
de los componentes de la mezcla entre las dos fases siendo ambas líquidas. Cuando la fase estacionaria es menos polar que la móvil se denomina cromatografía en fase inversa.
 Cromatografía de intercambio iónico: se producen intercambios entre iones presentes en la fase estacionaria y los del compuesto orgánico solubilizado e ionizado
en la fase móvil
B)
En función del tipo de soporte empleado para la fase estacionaria:
 Cromatografía en columna: utiliza como soporte una columna de vidrio
 Cromatografía en capa fina: el soporte es una placa de vidrio, aluminio o plástico
C)
La cromatografía se puede emplear para:
Conocer el número de componentes de una mezcla e identificarlos por comparación con
patrones, Cromatografía Analítica
Separar mezclas de compuestos y como método de purificación, Cromatografía Preparativa
La técnica de capa delgada es para uso analítico y la columna es siempre preparativa.
Las técnicas de papel y gaseosa pueden utilizarse como recursos analíticos o preparativos.
CROMATOGRAFÍA DE ADSORCIÓN
El adsorbente debe ser inerte con las sustancias a cromatografiar. La gel de sílice presenta
carácter ácido y la alúmina puede adquirirse con carácter neutro, ácido o básico.
Trabajo Práctico Nro. 2: Cromatografía de adsorción0F
La cromatografía de adsorción emplea una fase estacionaria sólida de carácter polar, ADSORBENTE y una fase móvil líquida, ELUYENTE. Se utiliza tanto con fines analíticos como
preparativos y la separación de los componentes de la mezcla viene determinada por las
interacciones polares de los componentes de la misma con las fases estacionaria y móvil.
Por lo tanto, los compuestos más difíciles de separar mediante este tipo de cromatografía,
serán aquellos que tengan una polaridad muy similar.
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15
a) FASE ESTACIONARIA: ADSORBENTE
Está constituida por un sólido poroso,
finamente granulado, con centros activos
polares en su superficie donde se adsorben las moléculas de los compuestos que
se van a cromatografiar. Cuanto menor
sea el tamaño de partícula de este material mayor será la capacidad de adsorción.
La adsorción se debe a interacciones intermoleculares del tipo dipolo-dipolo, dipolo-dipolo inducido o enlaces de hidrógeno
entre el adsorbente y el soluto. El adsorbente más utilizado es la gel de sílice (Figura 12) donde las interacciones tienen
lugar entre los grupos Si—OH y Si—O—
Si; también se emplea con relativa frecuencia alúmina (Al2O3).
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
b) FASE MOVIL: ELUYENTE
Es un disolvente en el que los componentes de las mezcla son, al menos, parcialmente solubles. Al aumentar la polaridad del disolvente aumenta la velocidad de elución de los compuestos de la mezcla.
Se puede utilizar un único disolvente o una mezcla de disolventes e incluso llevar a cabo la
elución con un gradiente de polaridad aumentando progresivamente la proporción del disolvente más polar.
c) RETENCIÓN
Las moléculas de soluto S se adsorben en los centros polares de la fase estacionaria X y, a
medida que se produce la elución, van siendo desplazadas por las moléculas de disolvente/s que constituyen la fase móvil M.
La retención de un soluto se puede justificar por la competencia que se establece entre S y
M por adsorberse a los centros polares X, es decir, depende de los valores de las constantes de los equilibrios:
que están en función de:
•
•
•
Polaridad del compuesto a eluir que depende de sus grupos funcionales
Naturaleza del adsorbente
Naturaleza del disolvente
ORDEN Decreciente DE POLARIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS:
Ácidos carboxílicos > Fenoles > Alcoholes y Tioles > Aminas > Ésteres > Aldehídos y
Alcanos
Cuanto más polar sea un compuesto mas se retendrá en la fase estacionaria. Por ejemplo,
se retiene más un alcohol que un hidrocarburo
ORDEN decreciente DE POLARIDAD DE LOS ELUYENTES MÁS HABITUALES:
H2O > CH3-OH > (CH3)2CH-OH > CH3-CN (acetonitrilo) > Dioxano > CH3COOEt > THF >
CH2Cl2 (Cloruro de metileno) > CHCl3 (Cloroformo) > CCl4 (Tetracloruro de carbono) >
CH3(CH2)4CH3
Para un mismo compuesto, un aumento en la polaridad de la fase móvil hace que se
desplace con más facilidad de la fase estacionaria. Por ejemplo, se eluirá más rapidamente
una amina en acetonitrilo que en hexano

Para compuestos poco polares, que se retienen poco en el adsorbente, se utilizan eluyentes apolares o poco polares como, por ejemplo, hexano

Para compuestos muy polares, que quedan muy retenidos en el adsorbente, se emplean eluyentes muy polares como, por ejemplo, metanol o mezclas metanoldiclorometano

Para compuestos de polaridad media se emplean eluyentes de polaridad intermedia y
son muy aconsejables en estos caso las mezclas en distintas proporciones de hexanoacetato de etilo
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Trabajo Práctico Nro. 2: Cromatografía de adsorción0F
Cetonas > Hc. Aromáticos > Hc. Halogenados > Éteres > Hidrocarburos insaturados >
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
1) CROMATOGRAFÍA ANALÍTICA EN CAPA DELGADA (CCD)
La fase estacionaria (adsorbente) se encuentra depositada, formando una capa fina de un
espesor uniforme sobre una placa de vidrio, plástico o una lámina metálica.
La mezcla a analizar se deposita con un capilar a una pequeña distancia del borde inferior
de la placa (Figura 13) y se introduce en una cubeta donde está la fase móvil (eluyente), que
ascenderá a lo largo de la capa por capilaridad eluyendo a los componentes de la mezcla a
distintas velocidades, lo que provoca su separación (Figura 14).
Cuando el frente del disolvente se encuentra aprox. a 0.5 cm del borde superior, se saca la
placa de la cubeta, se marca hasta donde ha llegado el eluyente y se deja secar para
proceder a la visualización de las manchas correspondientes a los productos
cromatografiados
Se conoce como Rf (rate factor) la relación entre las distancias recorridas por un compuesto
y por el disolvente desde el origen del cromatograma.
Cada compuesto en unas condiciones cromatográficas determinadas: adsorbente,
disolvente, temperatura, etc., tiene un valor constante y característico de Rf; sin embargo,
solo se pueden establecer comparaciones entre los Rf de dos compuestos cuando los dos
se eluyan juntos en la misma placa.
Departamento de química Orgánica
Trabajo Práctico Nro. 2: Cromatografía de adsorción0F
a) Determinación del Rf
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
La distancia recorrida por el compuesto se mide desde el centro de la mancha (Figura 15)
Hablar de Rf, es hablar de movilidad de un compuesto en un proceso cromatográfico. Todas
las variables que se discutirán a continuación, influyen tanto en las técnicas de capa (donde
se puede medir el Rf), como en las de columna.
Las variables generales que afectan la movilidad, en una experiencia de cromatografía de
adsorción son:
b) Visualización del Cromatograma
 Con luz UV (ultravioleta).- Las placas suelen llevan incorporado un indicador fluorescente
que absorbe luz UV y emite luz visible, generalmente verde.
Cuando se cromatografía sustancias que absorben en el UV donde se encuentra el compuesto no absorbe el indicador y como resultado vemos una mancha que indica su presencia.
 Con un agente revelador.- Se emplea cuando las sustancias no absorben radiación UV.
El revelador reacciona con los productos absorbidos dando lugar a compuestos coloreados y
por tanto se utilizará uno u otro en función del compuesto que se quiera visualizar. Algunos
ejemplos: H2SO4 concentrado en etanol para azúcares, ninhidrina para aminoácidos y yodo
para compuestos insaturados y aromáticos.
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Trabajo Práctico Nro. 2: Cromatografía de adsorción0F
 Adsorbente
 Estructura del Soluto
 Solvente de desarrollo
 Temperatura
 Saturación de la cuba
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
c) Aplicaciones de la CCF
La CCF es una técnica cualitativa muy utilizada en los laboratorios de Química Orgánica
para:
 Comprobar la pureza de un compuesto: aparecerá una sola mancha. Se debe
comprobar que solo hay una mancha
utilizando distintos eluyentes.
 Determinar el número de componentes de una muestra: Precaución
si solo hay una mancha muy retenida
o aparece junto al frente del disolvente
hay que probar otro eluyente (Figura
16).
Figura 16.
Separación de dos componentes A y B de una mezcla. (a) Eluyente poco polar (b) Eluyente de polaridad adecuada (c) Eluyente muy polar
 Seguir la evolución de una
reacción: cada cierto tiempo se
cromatografían en una misma placa
los reactivos y la mezcla de reacción
(Figura 18).
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Trabajo Práctico Nro. 2: Cromatografía de adsorción0F
 Determinar la identidad de dos
compuestos: Hay que tener precaución,
pues
valores
de
Rf
iguales
(o
prácticamente
iguales)
para
dos
compuestos en una misma placa no
garantizan inequívocamente su identidad.
En la misma placa hay que cromatografiar una
mezcla de los compuestos cuya identidad se
quiere comprobar (Figura 17).
19
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
 Determinar el disolvente más
apropiado para llevar a cabo una
separación mediante una cromatografía
preparativa (en columna o en placa)
 Seguir
el
progreso
de
una
cromatografía en columna (CC) (Figura
19)
Cromatografía en columna (CC)
Es el método más utilizado para la separación y purificación de compuestos orgánicos, sólidos
o líquidos, a escala preparativa. La fase estacionaria (adsorbente) se coloca en una columna
de vidrio que termina en un estrechamiento con una llave y se impregna con el eluyente (fase
móvil).
La mezcla a separar se deposita en la parte superior de la columna y la fase móvil atraviesa el
sistema (Figura 20). Los compuestos se van eluyendo disueltos en el eluyente, se van recogiendo ordenadamente en fracciones de pequeño volumen (1,2, etc. ) y se analizan por CCF
(Figura 19).
Los productos van saliendo de la columna según su polaridad, primero salen los menos polares que son los menos retenidos por el adsorbente y los últimos los más polares por su mayor
retención en la fase estacionaria.
El adsorbente más utilizado para este tipo de cromatografía es la gel de sílice y en segundo
lugar la alúmina.
En una elución a media presión se pueden emplear
tamaños de partícula más
pequeños, que permiten una
separación más eficaz. Sin
embargo, en una elución por
gravedad el uso de tamaños
de partícula pequeños impedirían el flujo del disolvente.
Antes de realizar una separación en cromatografía de
columna hay que elegir
adecuadamente el disolvente haciendo ensayos en
CCF.
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Cromatografía en columna (CC)
El tamaño de partícula del adsorbente es importante para la separación y su elección depende
en gran medida de que la elución de la cromatografía se realice por gravedad o a media presión (flash chromatography).
20
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Cromatografía de Adsorción
Objetivo de la práctica
Objetivo: determinar la identidad de una muestra incógnita en función de sus características ácido-base y su comportamiento cromatográfico.
Procedimiento
Muestra problema
1. Entregar al docente un tubo de ensayo, limpio, seco y con rótulo.
2. Colocar una punta de espátula de la muestra en un tubo y ensayar la solubilidad en agua
agregando 1 ml de la misma.
3. Si la muestra es insoluble en agua se repite la operación utilizando soluciones diluidas de
NaOH (10 %) y HCl (10 %)
4. Si la muestra resulta soluble en NaOH se ensaya la solubilidad en NaHCO3 (ss )
5. Sabiendo que la muestra puede tratarse únicamente de alguno de los compuestos listados abajo, y disponiendo de patrones de los mismos, analice su muestra incógnita por
cromatografía en capa delgada con el fin de identificarla. Utilice placas de sílica gel y
comience el análisis con una mezcla de hexano: acetona 1:1 como solvente de desarrollo.
En función del resultado obtenido ensaye con otras mezclas de solventes tratando de encontrar alguna en la cual la muestra presente un Rf entre 0,3 y 0,5.
6. Sobre la base a los resultados obtenidos informe la identidad de su muestra incógnita.
7. Revelado de las placas utilizando la lámpara UV o algún otro determinado por el docente
(ej.: ácido sulfúrico : etanol 1:10)
Compuestos posibles
Cromatografía de Adsorción
Acetanilida, acetamida, m-dinitrobenceno, ácido benzoico, m-nitroanilina, p-nitroanilina, 4isopropil-2-metilfeno. (timol) , β-naftol, otros a determinar por el ayudante y el docente.
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Informe Trabajo Practico N°2: Cromatografía de Adsorción
Integrantes del equipo
Fecha comienzo de la práctica:
Fecha fin de la práctica:
Formular los compuestos acetofenona y p-toluidina.
¿Cuál de los dos compuestos es el compuesto más polar?.
¿Cuál es el eluyente más adecuado para esta separación?
¿Sería adecuado utilizar acetonitrilo en esta separación?
Muestra problema
Ensayos de solubilidad
Agua
NaOH (10%)
HCl (10%) NaHC03 (10%)
Muestra
Conclusiones de los ensayos de solubilidad:
Solvente
1
Rf
2
Rf
3
Rf
4
Rf
Identidad de la muestra:
Cromatografía de Adsorción
Muestra
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22
Testigo 1
Testigo 2
Testigo 3
Discuta la movilidad cromatográfica de los compuestos analizados en función de su estructura:
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CROMATOGRAFÍA EN PAPEL.
Objetivo de la práctica
Investigar aminoácidos mediante una cromatografía en papel
Procedimiento
La solución a investigar se prepara agregando en un balón 20 g de gelatina en 100
ml de ácido sulfúrico al 25 % y se calienta a reflujo durante una hora. Se deja enfriar.
Se corta una tira de papel de filtro Whatman N° 1 de aproximadamente 20 cm de
longitud y 1,5 cm de ancho. A 2 cm del borde inferior se traza una línea con lápiz.
Sobre esta línea se depositará con un capilar 3 gotas de la solución a investigar
(aminoácidos).
Una vez seco el papel se coloca dentro de la cámara de desarrollo con el solvente
butanol:ácido acético:agua (25:6:25). Se retiran los cromatogramas en una hora y se
dejan secar. A continuación se revelan.
El revelado consiste en pulverizar sobre los cromatogramas una solución de
ninhidrina recientemente preparada con 0,2 g ninhidrina/100 ml acetona. Se deja
secar y se coloca en estufa calentada a 110°C, hasta lograr un óptimo desarrollo de
color (10-15 min).
Cuestionario de Cromatografía
1. ¿Por qué los derivados halogenados suben más que los alcoholes en una
cromatografía en capa delgada?
2. Al cambiar un eluyente menos polar por otro más polar ¿cómo se afecta la velocidad de elución de un alcohol? ¿y la de una cetona?
3. El valor del Rf ¿depende del adsorbente utilizado? ¿y del eluyente?
4. Sugerir un ensayo para determinar la pureza de un compuestos por CCF
5. A la vista de los resultados obtenidos en la CCF de la p-toluidina y de la acetofenona, indicar detalladamente cómo se podría separar una mezcla de estos
dos compuestos por cromatografía en columna utilizando gel de sílice como
adsorbente.
Cuestionario de Cromatografía
6. Sugerir un ensayo, utilizando la CCF, para determinar cuál es el disolvente
más adecuado para separar el ácido difenilacético del bencilfeniléter por cromatografía en columna utilizando gel de sílice como adsorbente
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Caracterización de residuos
Extracción ácido-base v cromatografía
Residuos generados
Tratamiento recomendado
Disolver en agua y neutralizar. Desechar por la pileta con abundante agua
Acetamida
Recoger en recipiente para sólidos orgánicos separada Grupo
VI sólidos orgánicos
m-dinitrobenceno
Recoger en recipiente para sólidos orgánicos separada Grupo
VI sólidos orgánicos
ácido benzoico
Disolver en agua y neutralizar. Desechar por la pileta con abundante agua
ácido cinámico
Disolver en agua y neutralizar. Desechar por la pileta con abundante agua
m-nitroanilina
Recoger en recipiente para sólidos orgánicos separada Grupo
VI sólidos orgánicos
p-nitroanilina
Recoger en recipiente para sólidos orgánicos separada Grupo
VI sólidos orgánicos
2-isopropiI-5-metilfenoI
(timol)
Recoger en recipiente para sólidos orgánicos Grupo VI sólidos
orgánicos
β-naftol
Recoger en recipiente para sólidos orgánicos Grupo VI sólidos
orgánicos
Hexano- acetona
Recoger en solventes orgánicos no halogenados Grupo II
Soluciones acuosas neutras,
básicas o acidas de los compuestos
Consultar al docente
Caracterización de residuos
Acetanilida
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Trabajo Práctico Nro.3: Destilación – Extracción por arrastre de vapor
Fundamentos Teóricos
LÍQUIDOS TOTALMENTE MISCIBLES
¿Qué es la presión de vapor de un líquido?
Si se deja un líquido en un recipiente abierto, se evaporará. La evaporación es el escape de
las moléculas de la fase líquida a la fase vapor (si el recipiente está abierto, no hay condiciones de equilibrio líquido-vapor).
Si se coloca un líquido en un recipiente cerrado, en el que se ha hecho vacío, el líquido se
evaporará hasta que su vapor llegue a una presión, cuyo va lor será característico de dicho
líquido, para cada temperatura (Presión de vapor en equilibrio). Se dice, entonces, que el
ambiente está saturado de ese vapor.
¿Qué es el Punto de Ebullición de un líquido?
Cuando la presión de vapor de un líquido aumenta, por incremento de la temperatura, llega
un momento en que ésta alcanza el valor de la presión externa que está soportando el sistema. En el Gráfico 1 se observa que, bajo una presión de una atmósfera, la curva de equilibrio del agua alcanza el valor de 760 mm de Hg de presión de vapor, a una temperatura de
100°C. Se dice, entonces, que el agua ebulle.
de vapor del mismo es igual a la presión total que soporta el sistema (si la presión total es
760 Hg, se lo llama PEb. normal).
Cuando el líquido ebulle la evaporación ya no es un fenómeno superficial y ocurre también
por formación de burbujas dentro del seno de la solución.
Departamento de química Orgánica
Trabajo Práctico Nro.3: Destilación – Extracción por arrastre de vapor
Se define el punto de ebullición (PEb) de un líquido como la temperatura a la cual la presión
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
¿Cómo varía el PEb con la presión externa?
Se comprende, además, por la definición de punto de ebullición, que al disminuir la presión
externa, disminuye el punto de ebullición del líquido. Esta característica es de gran utilidad
cuando se deben destilar líquidos que descomponen en su punto de ebullición normal.
¿Cómo varía el PEb con la estructura molecular?
Que una sustancia se encuentre en estado sólido, líquido, o gaseoso, depende de la fuerza
de atracción entre sus moléculas.
Los líquidos cuyas moléculas se atraen poco mutuamente, tendrán una presión de vapor
alta (las moléculas tendrán gran tendencia a "escaparse" del seno del líquido). Las fuerzas
intermoleculares más fuertes son las de puente de hidrógeno, luego dipolos permanentes,
transitorios y de fuerzas Van der Waals (con el incremento del peso molecular aumentan las
dos últimas).
Conociendo, entonces, la estructura de los compuestos, puede organizarse un orden aproximado de sus puntos de ebullición.
LÍQUIDOS TOTALMENTE INMISCIBLES
Punto de Ebullición de un sistema de líquidos inmiscibles
Si se calentara un sistema como el del Gráfico 2 llegaría a ebullición cuando la Presión Total, alcance el valor de la presión que soporte el sistema.
Supongamos que se trabaja a una atmósfera, y que uno de los componentes es agua (por
ej. A, que tiene mayor presión parcial).
Si una mezcla cualquiera de dicho sistema agua-compuesto B se calienta, ésta ebullirá como un todo, cuando PT alcance los 760 mm de Hg. Es decir, ebullirán las dos fases (ebullición y destilación en fase heterogénea).
Como el agua pura ebulle a 100°C (P0Agua=760 mm Hg a 100°C), es claro que si PT= 760
mm Hg=P°agua+P°B, al ebullir el sistema, el agua no alcanzó los 100°C; y por lo tanto el
sistema ebulle y destila a menos de 100°C.
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Trabajo Práctico Nro.3: Destilación – Extracción por arrastre de vapor
El Gráfico 2 representa la "variación" de la presión total de un sistema de dos líquidos inmiscibles. Se observa claramente que, por no disolverse cada componente en el otro, no cumplen con la ley de Raoult en el líquido y no varían sus presiones de vapor parciales (ej.:
P°a=Pa) para cualquier composición. Por lo tanto, la presión total es la misma, independientemente de la composición molar de la mezcla original.
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PURIFICACIÓN DE LÍQUIDOS POR DESTILACIÓN
Consideraciones teóricas
Destilación es el proceso de calentar un líquido hasta su PEb, condensar los vapores formados, retirar y recolectar dichos vapores como líquido destilado.
La destilación no es un proceso de equilibrio, ya que continuamente se retira masa del sistema. Sin embargo, se fundamenta en estados de equilibrio líquido-vapor, a la temperatura
de ebullición, pues sólo se retira la fase vapor cuando se ha alcanzado dicho equilibrio.
Podría pensarse entonces, en la destilación como una secuencia infinita de estados de equilibrio, que se suceden unos a otros debido a que cambia, continuamente, la composición del
líquido original.
El proceso de destilación se aplica con dos utilidades principales:
•
•
Determinación del punto de ebullición.
Purificación.
Tanto desde el punto de vista teórico como experimental pueden considerarse dos tipos de
destilación: SIMPLE y FRACCIONADA.
1. Destilación simple de un sistema ideal
A. Para un líquido, o una solución de un soluto (no volátil) en un líquido, se puede aplicar una destilación simple, empleando un aparato como el descripto en el siguiente
gráfico.
Entonces, comenzará a efluir suficiente vapor caliente como para lograr un nuevo
equilibrio líquido-vapor a la altura del bulbo del termómetro, y, entonces, se podrá
leer dicha temperatura de ebullición, simultáneamente con la recolección del destilado.
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Trabajo Práctico Nro.3: Destilación – Extracción por arrastre de vapor
Al comenzar el calentamiento, aumentará la presión de vapor del líquido a destilar,
hasta que alcance a la presión atmosférica y entre en ebullición.
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B. Una destilación simple no resultará satisfactoria para separar una mezcla de líquidos
miscibles, cuando una mezcla de dos líquidos entra en ebullición, el vapor será más
rico en el componente más volátil (es decir, el de menor punto de ebullición).
Así, el primer destilado, también estará enriquecido en el componente de menor punto de ebullición. Pero un enriquecimiento no es una separación. En todo caso, el
componente de mayor punto de ebullición es el que se obtendrá puro hacia el final de
la destilación.
2. Destilación fraccionada, para un sistema de dos líquidos ideales totalmente miscibles
La necesidad de recurrir a numerosas destilaciones simples para obtener puro el componente más volátil de una mezcla de líquidos ideales puede evitarse utilizando una columna de
fraccionamiento. Este dispositivo se coloca según se muestra en el siguiente gráfico.
La columna está construida de tal forma que la mayor parte de los vapores que penetran en
ella son condensados y vuelven al balón. Debe tener una gran superficie de contacto entre
los vapores ascendentes y el líquido que retorna.
El proceso se repite continuamente a medida que el vapor atraviesa la columna. El sistema
líquido que llega al extremo superior de la columna se halla altamente concentrado en el
componente más volátil de la mezcla, mientras que el condensado que constantemente refluye dentro del balón de destilación está empobrecido en el componente más volátil y enriquecido en el componente de punto de ebullición más alto.
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Trabajo Práctico Nro.3: Destilación – Extracción por arrastre de vapor
En la superficie entre ambas fases, la parte menos volátil del vapor condensa con liberación
de calor que produce, a su vez, vaporización de la parte más volátil del líquido.
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3. Destilación de líquidos totalmente inmiscibles
Cuando la suma de las presiones de vapor parciales, igualen a la presión que soporta el
sistema, éste entrará en ebullición como un todo (ambas fases).
Esta situación se mantendrá constante durante toda la destilación, pues en todo momento
habrá dos fases líquidas en equilibrio. El PEb para cada sistema binario será constante, y
menor que el PEb del componente más volátil.
En general, este tipo de destilación se utiliza con agua como uno de los componentes y, el
otro componente, es un compuesto inmiscible en agua, pero con una cierta presión de vapor, que se encuentra mezclado con otras sustancias que no son "arrastrables".
4. Arrastre con vapor
La técnica de arrastre con vapor tiene una enorme aplicación para la resolución de
las siguientes situaciones:
1) Separación de un componente algo volátil, a partir de una mezcla alquitranosa, o
sólida en suspensión.
2) Separación de algún componente inmiscible en agua, a partir de una mezcla (la
condición es que el resto de los componentes sean solubles en agua a ebullición
y no presenten presión de vapor apreciable).
3) Destilación a menos de 100°C de sustancias lábiles al calor (es como destilar a
menor presión, sin tener que recurrir a un equipo de vacío. ¿Por qué?).
componente que se desea purificar.
Cuando en contacto con la atmósfera coexisten dos disoluciones, ambas contribuyen a la
presión de vapor parcial sobre la superficie de los dos líquidos. Al aumentar la temperatura,
la presión de vapor sobre la superficie del líquido aumentará.
Debemos recordar que en cualquier proceso de ebullición, lo que cuenta es que la presión
de vapor de la disolución alcance la presión atmosférica que se ejerce sobre ella, y sólo en
este punto se inicia la ebullición y por consiguiente la destilación.
La condensación de la fase vapor dará una mezcla de dos fases con componentes acuoso y
orgánico (inmiscible).
Departamento de química Orgánica
Trabajo Práctico Nro.3: Destilación – Extracción por arrastre de vapor
Se puede calcular cuánta agua se necesita destilar para que ésta "arrastre" a la totalidad del
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E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Consideraciones experimentales
Precauciones:
i)
No calentar un sistema cerrado. Esto acarrearía un aumento de la presión dentro del
aparato y la lógica explosión del mismo.
ii) Abrir la circulación de agua por el refrigerante antes de comenzar la destilación, de
lo contrario el destilado no condensará.
iii) Verificar que las uniones entre las partes del aparato ajusten perfectamente, de lo
contrario habrá pérdidas en el rendimiento de la destilación, y también incendios, si
se destila un solvente inflamable.
iv) Para favorecer una ebullición regular, se suelen colocar trozos de plato poroso, perlas de vidrio, etc., los que al emitir burbujas de aire mantienen en agitación la masa
líquida y evitan los sobresaltos provocados por el sobrecalentamiento. Estas piedras
porosas nunca deben agregarse al líquido caliente ya que ello provocaría una evolución violenta de burbujas, con posibles salpicaduras.
Si no se agrega este material poroso puede ocurrir que, por los sobresaltos, se contamine el destilado (ya puro) con líquido que aún no destiló y, además, hará imprecisa la lectura del punto de Ebullición.
En las condiciones mencionadas se observa normalmente una gota de líquido en la
parte inferior del termómetro, mientras progresa la destilación. Si el calor aumenta y
es exagerado esa gota desaparece y la temperatura que se lee corresponde a la de
un vapor sobrecalentado.
vi) Cuando se destilan líquidos que hierven a temperaturas elevadas se pueden calentar
los balones a fuego directo pasando continuamente la llama por el fondo del balón
(flameado).
vii) Cuando se destilan mezclas de líquidos con sólidos, en las que se forman pastas, no
debe calentarse directamente por el peligro de rotura del balón.
viii) Para líquidos que hierven entre 120°C - 150°C no se suelen usar refrigerantes con
agua corriente por el peligro de rotura de éste. Se procede entonces al cerrado de la
entrada de agua.
Si la temperatura de ebullición es superior a 150°C se utilizan refrigerantes de aire,
que bien puede ser el mismo refrigerante vacío.
Desecantes
Rever el tema en la práctica de recristalización y Pto. De fusión
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Trabajo Práctico Nro.3: Destilación – Extracción por arrastre de vapor
v)
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E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Obtención de aceites esenciales mediante la destilación por
arrastre de vapor
FUNDAMENTO TEORICO
El término aceite esencial engloba a sustancias muy diversas, que se obtienen de recursos
naturales como plantas de aspecto aceitoso. En este caso, el aceite esencial del clavo de
olor y la cáscara de naranja es una mezcla sencilla en comparación con otras, siendo el eugenol y el limoneno su componente principal. Estas sustancias suelen ser inmiscibles con el
agua.
Tanto el eugenol como el limoneno poseen estructura terpenoide.
El primero posee un grupo fenólico y está presente en proporción importante en los botones
florales del clavo de olor (Eugenia cariophyllata), también se lo encuentra en la pimienta inglesa (Pimienta ifficinalís).
El eugenol se emplea en perfumería y también como analgésico dental por sus propiedades
antiséptico, además se emplea como punto de partida para la obtención de vainillina sintética, que a su vez se emplea para dar aroma a vainilla y para enmascarar aromas desagradables (esmaltes, pinturas, etc.)
Los terpenoides de menor peso molecular son volátiles, se obtienen de la savia de ciertas
plantas y árboles y son utilizados en perfumería desde los tiempos más remotos. Otros de
mayor peso molecular se obtienen de las gomas y resinas vegetales.
Muchos isoprenoides, por su sabor agradable se utilizan en gastronomía como condimentos
(aceite de pimienta inglesa, almendras, anis, albahaca, laurel, naranja, menta, etc.). También se los utiliza en artículos de limpieza y desodorantes de ambientes por sus propiedades
antibacterianas y funguicidas.
La base estructural virtual de estas sustancias es el
isopreno (2-metil 1,3-butadieno)
Esta unidad de 5 carbonos, por polimerización, da
las distintas estructuras terpenoides.
Los siguientes son algunos ejemplos de este tipo de compuestos:
Mirceno
Mentol
Limoneno
Eugenol
El mirceno se encuentra presente en las esencias de verbena y laurel, el limoneno en las de
naranja y limón y el mentol en la de menta.
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Trabajo Práctico Nro.3: Destilación – Extracción por arrastre de vapor
Los llamados aceites esenciales, isoprenoides o terpenoides, por lo general de origen vegetal, son los principios de las plantas que les confieren a las mismas su olor o aroma característicos. El aroma que se percibe en un bosque de pinos o cedros, al igual que el que impera
en un rosedal es debido a los aceites esenciales que estas especies poseen.
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E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Obtención del eugenol a partir del clavo de olor
Destilación por arrastre de vapor de agua – Extracción - CCD
Objetivo de la práctica
Aplicar la técnica de extracción de aceites esenciales mediante destilación por arrastre de vapor.
Purificar el producto mediante diversas extracciones selectivas basadas en las propiedades acido – base del producto.
Comprobar la pureza del eugenol mediante la técnica de cromatografía en capa delgada
Introducción práctica
Se aislará Eugenol (4-propenil-2-metoxifenol) a partir de clavos de olor por medio de una
destilación por arrastre de vapor.
Materiales necesarios
Balón de destilación de 300 ml
Refrigerante.
Probeta de 100 ml.
Erlenmeyer.
Papel de filtro.
Embudo.
Papel pH.
Reactivos necesarios
Clavos de olor: 20 g.
Solución de NaOH al 20%.
Cl2CH2 o Cloroformo
Na2SO4 anhidro.
Procedimiento
Tras la destilación, hemos
obtenido un sistema heterogéneo que contiene el aceite
esencial del clavo. Como hemos expuesto anteriormente,
el componente principal de
este aceite es el eugenol.
El destilado se transfiere a
una ampolla de decantación y
se le agregan 25 ml de diclorometano, se tapa la ampolla
y se agita el contenido varias
veces. (Solicitar instrucciones
al docente sobre la forma de
realizar esta operación).
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Obtención del eugenol a partir del clavo de olor
Se colocan 20 gr de clavos de olor sin moler en el balón, con 150 ml de agua y algunos trozos de material poroso para evitar la ebullición violenta. Se destilan aproximadamente entre
80 ml y 100 ml o hasta observar que no pasa ninguna gota de aceite por la columna de refrigeración. ¿Por qué?
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Purificación
Se recoge la fase inferior (fase orgánica) en un erlenmeyer limpio y seco de 200 ml.
Se repite la operación una vez más con 25 ml de diclorometano reuniendo la fase orgánica
en el mismo erlenmeyer desechando la solución acuosa remanente.
La fase orgánica se seca usando sulfato de sodio anhidro. Cuando dicha solución se torna
límpida se separa el sólido mediante el filtrado a través de papel de filtro plegado. Pasar a
destilar según mas abajo.
¿Cómo se manipula la ampolla de decantación?
Las ampollas alongadas permiten observar mejor la zona de separación de fases, cuando se
está decantando.
Las ampollas tienen un robinete en su parte inferior, por donde drenará el contenido al vástago. Antes de usar cualquier ampolla de decantación, verificar que el robinete no pierda.
Para llevar a cabo la extracción, se coloca la solución dentro de la ampolla con el robinete cerrado, La ampolla se
encuentra soportada por un aro, y con un recipiente colector
por debajo.
Se agrega, entonces, el volumen del solvente de extracción
elegido, de tal forma de no llenarla más allá de 3/4 de su
volumen.
Para agitar el contenido, se toma la ampolla de tal forma de presionar el tapón con la palma de la mano. Se
debe agitar vigorosamente para lograr que los dos líquidos inmiscibles se
mezclen íntimamente, tanto como sea posible. Es decir, el propósito es aumentar la superficie de contacto entre los dos solventes,
para que la distribución del soluto se equilibre en el menor tiempo posible.
Durante la agitación, aumenta la temperatura del contenido de la ampolla, ya sea por el color de disolución liberado, o por el contacto con las manos; de tal forma que
aumenta la presión en su interior. Es necesario liberar la presión formada.
Para liberar la presión que se desarrolló dentro de la ampolla, se debe invertir la misma (con
el robinete para arriba), manteniendo la tapa bien cerrada, y entonces abrir cuidadosamente
el robinete.
Este procedimiento es particularmente importante cuando los solventes tienen bajo P.E., o
se extrae una solución acida con bicarbonato de sodio (se libera CO2), etc. Si no se realizara
esta operación, puede desprenderse violentamente el tapón, o eventualmente, estallar la
ampolla, perdiéndose el contenido de la misma y pudiendo ocasionar lesiones (de piel, oculares, etc.).
Luego so dejan separar las fases y, cuidadosamente, se drena la fase inferior al recipiente
colector (si la ampolla está tapada no drenará el líquido, ¿por qué?).
Departamento de química Orgánica
Obtención del eugenol a partir del clavo de olor
El orificio superior de la ampolla se cierra con un tapón
de Teflón o esmeril.
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Como regla general las fases se separaron de tal forma que el solvente más denso va al
fondo. Sin embargo, a veces ocurre que la concentración de solutos presentes, puede alterar la densidad de alguna fase hasta el punto de invertir las densidades relativas de los solventes (a veces esto se debe al efecto "salting out").
Aclaración: Es muy común que se descarte la fase equivocada y lo verifiquen demasiado
tarde. Como prevención, se sugiere guardar ambas fases, hasta que no quede duda sobre
la identidad de cada una.
Identificación
Sobre el extracto se realizan los siguientes ensayos:
1.
En un tubo de ensayos se coloca 1-3 gotas del extracto de eugenol, se diluye con
0,5 ml de etanol y se le agregan 2-3 gotas de solución de FeCl3 1% y a continuación
2-3 gotas de solución de K3(Fe(CN)6) 1% una coloración azul indica la presencia de
compuestos fenólico.
2. En un tubo de ensayos se coloca 0,5 ml del extracto de eugenol, se diluye con 1 ml
de etanol y se le agrega gota a gota solución de Br2 en tetracloruro de carbono o de
Br2 en agua. Se observa la desaparición del color naranja del reactivo lo que indica la
presencia del doble enlace olefínico.
Resultados y observaciones
Considerando que el clavo de olor contiene aproximadamente un 3% de eugenol, calcular
teóricamente la cantidad de producto que deberíamos obtener, pesar final mente el eugenol
obtenido y calcular el rendimiento.
Cromatografía en capa delgada
En una placa cromatográfica de sílica gel G se siembran una o dos gotas del extracto de
eugenol y una o dos gotas de solución de resorcinol u otro fenol provisto por los docentes.
Se desarrolla la cromatografía usando como eluyente alguna de las siguientes mezclas:
Una vez corrido el cromatograma se retira de la cuba de cromatografía, se marca el frente,
se seca el solvente al aire, se revela en cámara de iodo y se determina el Rf de las sustancias sembradas. Eventualmente puede usarse como agente revelador la luz de una lámpara
UV.
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Obtención del eugenol a partir del clavo de olor
a) Metanol : benceno : ácido acético (8:45:4)
b) benceno : etanol (9:1)
c) benceno : acetona (8:2)
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Informe Trabajo Práctico N°3
Obtención de Eugenol a Partir de Clavo de Olor
Integrantes del equipo
Fecha comienzo de la práctica:
Fecha fin de la práctica:
peso
volumen
densidad
clavo de olor
eugenol
Calculo del Porcentaje de eugenol en el clavo de olor:
Reacción con cloruro férrico y ferricianuro de potasio:
Reacción con Bromo:
Observaciones y Comentarios:
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Obtención del eugenol a partir del clavo de olor
Cromatografía en capa delgada:
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Obtención de Eugenol - Caracterización de residuos
Práctica N" 3: Arrastre por vapor- Extracción- CCD .. a partir de clavo de olor.
Clasificación
Residuos generados
Tratamiento recomendado
como resiSolución acuosa de digerido de
Desechar por desagüe con abundante
clavo de olor con clavo de olor No peligroso
agua
como residuo
Extracto de eugenol sobrante
(se recupera)
No peligroso
Desechar por desagüe con abundante
agua
Solución acuosa-alcohólica de
eugenol con cloruro férrico y
ferricianuro ferroso
Por su poca cantidad desechar por
desagüe con abundante agua
Solución alcohólica de eugenol
con bromo y tetra cloruro de
carbono
Por su poca cantidad desechar por
desagüe con abundante agua
Benceno: acetona 8:2
Trabajo en campana
Benceno:etanol 9: l
Trabajo en campana
Placas cromatográficas de silica
gel (7 cm. x 3cm.) con iodo
Desechar con sólidos Grupo VI Sólidos
orgánicos
Piedras porosas
Recoger en recipiente para sólidos
Grupo VI sólidos orgánicos
Papel de filtro con sulfato de
sodio anhidro
Contaminado con
sustancia
orgánica
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Recoger en recipiente para sólidos
Grupo VI sólidos orgánicos
Obtención del eugenol a partir del clavo de olor
Diclorometano
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Trabajo Práctico Nro. 4: Isomería Cis - Trans
Transposición del ácido maleico a ácido fumárico
Fundamentos Teóricos
El ácido maleico y el ácido fumárico son los nombres comunes que se les da a los isómeros
cis y trans del ácido butenodioco.
Se puede obtener ácido maleico por hidrólisis del anhídrido maleico que también tiene la
configuración cis. El ácido maleico es de bajo punto de fusión y es bastante soluble en agua.
Cuando el ácido maleico se lo caliente con ácido clorhídrico se isomeriza en ácido fumárico
(isómero trans) que es muy insoluble en agua y de elevado punto de fusión.
Se supone que la isomerización ocurre a través de la adición 1-4 del cloruro de hidrógeno al
sistema conjugado, formando un intermediario transitorio, en el cual, no habiendo doble ligadura, hay cierta rotación en los enlaces de carbono. Al eliminarse el cloruro de hidrógeno
se forma la estructura trans que es más estable que el cis desde el punto de vista termodinámico.
Precaución: el ácido maleico y el ácido fumárico son irritantes fuertes y pueden causar quemaduras. Usar guantes y evitar el contacto con la piel y ojos. Lo mismo para el caso del ácido clorhídrico. Consultar las hojas de seguridad de cada compuesto.
Preparar un baño de Maria en un vaso de precipitados de 150 a 200 ml con agua hasta más
o menos la mitad de su capacidad. Colocar dentro del baño un tubo de ensayos con 3 ml de
agua y dejar hervir.
Por otro lado pesar 2,5 g de anhídrido maleico en un tubo de ensayos limpio y seco. Agregar
los 3 ml de agua hirviendo cuidadosamente al tubo con el anhídrido maleico. Colocar el tubo
con el agua y el anhídrido maleico en el baño de agua caliente.
Observar que al principio se funde el anhídrido maleico y luego se disuelve en el agua produciéndose la hidrólisis. Agitar con una varilla durante todo el proceso.
Retirar el tubo del baño y enfriar en baño agua hielo agitando con varilla hasta precipitación
del ácido maleico. Filtrar por succión a través de un embudo de Hirsch recogiendo el filtrado
en un tubo de ensayos limpio colocado dentro del tubo kitasato. Tomar la temperatura de las
aguas madres.
Por otro lado a las aguas madres recogidas en el tubo dentro del tubo kitasato , añadirles
2,5 ml de HCl (conc.) y calentar en el baño de María previamente apagado agitando con
varilla hasta aparición de cristales (alrededor de 4 a 8 minutos). Enfriar la mezcla en aguahielo.
Filtrar por succión a través de un embudo de Hirsch, u otro tipo de embudo y secar.
Pesar y tomar punto de fusión de acuerdo a lo indicado por el docente por duplicado.
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Trabajo Práctico Nro. 4: Isomería Cis - Trans
Procedimiento
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Reacciones de caracterización
a) Caracterización de dobles ligaduras
Coloque un mililitro de etanol en un tubo de ensayo y agregue unos cristales de ácido maleico. A esta solución incorpore algunas gotas de KMn04 al 1 %. Observe. Interprete mediante
reacciones los hechos observados.
Repita con el ácido fumárico.
b) Caracterización de función acida
Trabajo Práctico Nro. 4: Isomería Cis - Trans
En un vidrio de reloj limpio colocar una gota de solución diluida de KI y sobre ella otra gota
de solución de KI03. Agregar sobre la mezcla de gotas unos cristales de ácido maleico Observe. Interprete los cambios observados mediante reacciones Repita para el ácido fumárico
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Informe Trabajo Práctico N° 4
Transposición del ácido maleico a ácido fumárico
Integrantes del equipo
Fecha comienzo de la práctica:
Fecha fin de la práctica:
Reacciones desarrolladas
CUADRO DE REACTIVOS Y PRODUCTOS
Sustancia
PF o PE Masa mo- Densidad
lecular
⁰C
g/cm3
Cantidad
empleada u
obtenida
(g)
Numero
de moles
Solubilidad:
H20, Etanol,
etc.
Anhídrido maleico
Ácido maleico
Ácido fumárico
Acido maleico
Ácido fumárico
1
2
1
2
Punto de fusión experimental
Masa teórica de ácido obtenido según reacción
Solubilidad en agua
Rendimiento
Observaciones:
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Trabajo Práctico Nro. 4: Isomería Cis - Trans
Punto de fusión s/tablas
(indicar fuente bibliográfica)
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Caracterización de residuos
Isomería Cis- trans. Transposición del ácido maleico a ácido fumárico
Clasific. como
Residuos generados
Tratamiento recomendado
residuo
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de ácido
fumárico de precipitación
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de ácido
maleico con dióxido de
manganeso
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de ácido
fumárico con dióxido de
manganeso
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución de yodo con
ácido maleico
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución de yodo con ácido fumárico
Desechar por desagüe con abundante agua
Tubos capilares con ácido
maleico
Desechar en recipientes de vidrios
Tubos capilares con ácido
fumárico
Desechar en recipientes de vidrios
Trabajo Práctico Nro. 4: Isomería Cis - Trans
Solución acuosa de ácido
maleico de lavados
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Trabajo Práctico Nro 5: Hidrocarburos alifáticos
Reacciones de Caracterización
Fundamentos Teóricos
Comportamiento de los alcanos
Los hidrocarburos saturados son compuestos con marcada inercia química debido a que su
estructura está constituida solamente por uniones a de naturaleza no polar y a la ausencia
de grupos funcionales que posibiliten la reactividad a través de reacciones de sustitución y/o
eliminación.
a) Solubilidad en agua y en solventes no polares: por ser compuestos no polares son
insolubles en agua y menos densos que ella. Por el contrario son solubles en
solventes menos polares.
b) Reactividad frente a soluciones de Br2 en tetracloruro de carbono o de Br2 acuoso: no
reaccionan con estos reactivos en la oscuridad, pero si lo hacen en presencia de luz.
Se produce una reacción de sustitución via radicales libres.
c) Reactividad frente a soluciones diluidas de KMn04 acuoso: No sufren reacciones de
oxidación en estas condiciones.
d) Reactividad frente al H2S04 concentrado (18 M, 36 N) : No reaccionan frente a este
reactivo.
Debido a la presencia de dobles y triples uniones sufren reacciones de adición sobre ellas.
Recordemos que los alquenos presentan una unión σ y una π, mientras que los alquinos
poseen una unión σ y dos uniones π y que los electrones de las uniones π son los responsables de la mayoría de las reacciones de este tipo de sustancias.
a) Solubilidad en agua y en solventes no polares: su comportamiento es similar al de los
alcanos.
b) Reactividad frente a soluciones de Br2 en tetracloruro de carbono o de Br2 acuoso:
reaccionan a través de un proceso de adición a las dobles y triples uniones, lo hacen
aún en la oscuridad debido , que no se necesita mayor energía para la reacción. El
resultado se considera positivo si se produce la decoloración del reactivo.
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Trabajo Práctico Nro 5: Hidrocarburos alifáticos
Comportamiento de los alquenos y alquinos
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
c) Reactividad frente a soluciones diluidas de KMnO4 acuoso: En estas condiciones
sufren reacciones de adición que en primer lugar, conducen a la obtención de di y
tetraalcoholes vecinales.
d) Reactividad frente al H2S04 concentrado (18 M, 36 N): Lo: hidrocarburos no
saturados reaccionan frente a este reactivo transformándose en sulfatos ácidos de
alquilo a través de una reacción de adición electrofilica sobre la doble o triple unión.
Esta adición sigue la regla de Markovnikov.
e) Propiedades acídicas de los hidrógenos que son sustituyentes en ui carbono con
hibridación sp (Reacción especifica de alquinos terminales)
Los hidrógenos unidos a carbonos con hibridación sp reaccionan con sales de metales pesados por ejemplo sales de plata sustituyende dicho hidrógeno por el metal, por ej.:
Los alquiluros de plata, insolubles, se descomponen por calentamiento dando compuestos
que detonan fácilmente.
a) Solubilidad en agua y en solventes no polares: su comportamiento es similar al de los
alcanos.
b) Reactividad frente a soluciones de Br2 en tetracloruro de carbono o de Br2 acuoso:
En las condiciones de la reacción no se alteran.
c) Reactividad frente a soluciones diluidas de KMn04 acuoso: No se oxidan con
permanganato de potasio diluido en frio. Si lo hacen en condiciones drásticas:
(KMn04 (conc), en NaOH y en caliente si poseen una cadena lateral alquilica para dar
derivados del ácido benzoico, por ej.:
d) Reactividad frente al H2S04 concentrado (18 M, 36 M) : Los hidrocarburos aromáticos
reaccionan con sulfúrico concentrado y caliente o mejor aún con ácido sulfúrico
fumante 20% que es una solución de H2SO4 (conc.) con 20% de S03 .
e) El resultado es la sustitución de un hidrógeno del anillo aromático por un resto
sulfónicc (-SO3H) . Esta reacción por la naturaleza de los intermediarios que se
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Trabajo Práctico Nro 5: Hidrocarburos alifáticos
Comportamiento de los hidrocarburos aromáticos
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Trabajo Práctico Nro 5: Hidrocarburos alifáticos
producen se denomina Reacción de Sustitución Electrofílica Aromática y será
discutida en detalle al estudiar el comportamiento de los hidrocarburos aromáticos.
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Hidrocarburos: Reacciones de Caracterización
Objetivo de la práctica
Comprobar la reactividad diferencial de los distintos tipos de hidrocarburos frente a diversos reactivos.
Procedimiento
Con el objeto de disponer de un alquino se realizará como primera etapa la preparación de
etino (acetileno) a partir de carburo de calcio y agua según la siguiente reacción:
A un balón provisto de un cabezal de destilación de 200 ml, adosarle, de acuerdo con las
instrucciones del Jefe de Trabajos Prácticos, una ampolla de decantación y un tubo de desprendimiento que pesque en un cristalizador con agua hasta la mitad de su profundidad.
Poner en el balón alrededor de 8g de acetiluro de calcio en trozos pequeños y en la ampolla
de decantación colocar unos 35 ml de agua destilada.
Debido a que el acetileno es un gas insolube en agua se lo recogerá en tubos de ensayos
donde se colocarán los reactivos adecuados, a saber:
a) 2 tubos llenos con agua destilada, uno con agua por la mitad, uno con 10 ml de agua
destilada y uno con 10 ml de acetona (5 tubos en total).
b) un tubo con 2 ml de solución acuosa de KMn04 al 1%
c) un tubo con 2 mL de solución de Br2 en CCl4 o de agua de bromo
d) un tubo con 2 ml de solución de nitrato de plata amoniacal (Reactivo de Tollens)
Colocar uno a continuación de otro los tres primeros tubos con agua en posición invertida de
modo que el gas desplace el agua que contienen tapándolos con tapones de corcho o goma. Reservar para realizar el test de combustión (Solicitar instrucciones al Profesor a cargo).
Retirar la cuba hidroneumática y colocar el cuarto tubo en posición vertical haciendo burbujear el acetileno en el seno del agua observando el tamaño de las burbujas de gas que se
desprenden.
Luego, colocar el tubo con acetona y comparar el tamaño de las burbujas con las que se
desprendieron anteriormente. ¿Qué puede decir de la solubilidad del alquino en ambos solventes?
Después ir colocando uno a uno cada uno de los siguientes tubos haciendo burbujear el gas
en cada una de las soluciones, observar los cambios de color, la aparición de precipitados,
escribir las reacciones y consignar sus conclusiones en el Informe.
Probar el comportamiento del precipitado formado con el Reactivo de Tollens al secarlo sobre una espátula acercándolo con cuidado a la llama (solicitar instrucciones).
Una vez concluida la experiencia llevar el equipo a la campana y destruir el exceso
de acetiluro de calcio en ella por agregado de agua
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Hidrocarburos: Reacciones de Caracterización
Una vez preparados los tubos, desde la ampolla y luego de verificar que el aparato no tenga
pérdidas agregar unos dos mililitros de agua y purgar el aparato dejando salir los gases durante un minuto por lo menos. Hacer gotear más agua desde la ampolla cuando sea necesario.
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
REACTIVIDAD DE ALCANOS, ALQUENOS E HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
Los ensayos de reactividad de alcanos, alquenos e hidrocarburos aromáticos se realizarán
sobre muestras de n-hexano, ciclohexeno y benceno de la siguiente manera:
1. Solubilidad en agua
En sendos tubos de ensayo limpios y secos agregar 1 ml de cada uno de los hidrocarburos
mencionados y agregarles 0,5 ml de agua destilada a cada uno.
Observar e interpretar los resultados.
2. Solubilidad en CCl4
Repetir lo mismo que en 1.- pero agregando 0,5 ml de tetracloruro de carbono en lugar de
agua.
Observar e interpretar los resultados.
3. Reacción con Agua de bromo o solución de Br2 en CCl4
Preparar 4 tubos limpios y secos. A los dos primeros agregarle 1 ml de n-hexano, poner 1 ml
de ciclohexeno en el tercero y 1 ml de benceno en el cuarto.
Envolver uno de los tubos con n-hexano con papel carbónico. Agregar a cada tubo 1 ml de
solución de Br2, colocar el envuelto en papel carbónico al reparo de la luz. Observar los
resultados al instante y al cabo de 10 minutos, escribir las reacciones si las hubo e
interpretar los resultados.
4. Reacción con solución diluida de permanganato de potasio
En tres tubos colocar respectivamente 1 ml de n-hexano, ciclohexeno y benceno. Agregar a
cada uno 1 ml de solución diluida de KMn04, agitar, dejar reposar, observar y escribir las
reacciones si las hubiera. Interpretar los resultados.
En tres tubos, limpios y secos poner respectivamente 1 ml de n-hexano, ciclohexeno y
benceno. Agregar cuidadosamente 1 ml de ácido sulfúrico concentrado a cada uno de ellos,
agitar, observar y escribir las reacciones si las hubiera. Interpretar los resultados. Solicitar al
Profesor a cargo asistencia para calentar el contenido del tubo que posee el hidrocarburo
aromático y verificar si se produce o no reacción en estas condiciones.
Precauciones a tomar
todos los hidrocarburos son altamente inflamables
Departamento de Química Orgánica
Hidrocarburos: Reacciones de Caracterización
5. Reactividad frente al ácido sulfúrico concentrado
47
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Informe Trabajo Practico N°5
Propiedades físicas de los hidrocarburos
Integrantes del equipo
Fecha comienzo de la práctica:
Fecha fin de la práctica:
acetileno
n-hexano
ciclohexeno
benceno
Estado físico
color
Solubilidad en agua
Densidad respecto al
agua
Solubilidad en CCl4
Conclusiones
Propiedades químicas de los hidrocarburos
n-hexano
ciclohexeno
acetileno
benceno
Br2 (luz)
KMn04 (dil)
H2S04 (conc.)
Ag N03 amoniacal
Escribir cada una de las reacciones que han dado positivas
Departamento de Química Orgánica
Hidrocarburos: Reacciones de Caracterización
Br2 (oscuridad)
48
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Hidrocarburos – caracterización de residuos
Práctica N°6: Hidrocarburos- Reacciones de caracterización
Clasificación como
residuo
Solución acuosa de hidróxido de calcio
Solución de acetileno
en acetona
Solvente orgánico
Acetiluro de plata
con solución acuosa
Peligroso por el acetiluro
de plata
Solución de bromo en
tetracloruro de carSolución acuosa de dióxido
de manganeso
Peligroso por el disolvente
halogenado
Tratamiento recomendado
Neutralizar y desechar por desagüe con
abundante agua
Recoger en recipiente de disolvente
orgánicos no halogenado Grupo II Acetona
Se para de la solución acuosa
El acetiluro de plata recogerlo en el Grupo
VII de especiales Acetiluro de plata
Considerar que es muy poca cantidad
Recoger en recipiente para disolventes
halogenados. Grupo I
Desechar por desagüe con abundante agua
Peligroso por el n-hexano ,
disolvente orgánico no
halogenado
Peligroso por el ciMezcla de agua
clohexano, disolvente
con ciclohexano
orgánico no halogenado
Peligroso por el benceno ,
Mezcla de agua con benceno disolvente orgánico no
halogenado y tóxico
Solución de tetracloruro
Peligroso por el disolvente
de carbono con n-hexano
halogenado
Solución de tetracloruro
Peligroso por el disolvente
de carbono con cihalogenado
Peligroso por el disolvente
Solución de benceno
halogenado
con tetracloruro de carSolución de bromuros
Peligroso por el disolvente
de hexano en Cl4C
halogenado
Solución de bromuro de
Peligroso por el disolvente
ciclohexeno con tetracloruhalogenado
ro de carbono
Mezcla (dos fases) de soluPeligroso por el disolvente
ción acuosa de pennanganano halogenado
to de potasio con n-hexano
Mezcla (dos fases) de soluPeligroso por el disolvente
ción acuosa de pennanganato de potasio con cino halogenado
clohexanodiol y MnO2
Mezcla ( dos fases) de soPeligroso por el disolvente
lución acuosa de pennanno halogenado y toxico
ganato de potasio con ben(benceno)
ceno
Mezclas de agua con nhexano
Decantar la solución acuosa y recoger la
fase orgánica en recipiente para disolventes no halogenados. Grupo II
Decantar la solución acuosa y recoger la
fase orgánica en recipiente para disolventes no halogenados. Grupo II
Decantar la solución acuosa y recoger la
fase orgánica en recipiente para disolventes no halogenados. Grupo II
Recoger en recipiente para disolventes
halogenados. Grupo I
Recoger en recipiente para disolventes
halogenados. Grupo I
Recoger en recipiente para disolventes
halogenados. Grupo I
Recoger en recipiente para disolventes
halogenados. Grupo I
Recoger en recipiente para disolventes
halogenados. Grupo I
Decantar la solución acuosa y recoger la
fase orgánica en recipiente para disolventes
no halogenados. Grupo II
Decantar la solución acuosa y recoger la
fase orgánica en recipiente para disolventes
no halogenados. Grupo II
Decantar la solución acuosa y recoger la
fase orgánica en recipiente para disolventes
no halogenados. Grupo II
Acido sulfúrico concentrado
con n-hexano
Peligroso por el disolvente
no halogenado
Neutralizar y separa fases La fase orgánica
recogerla en recipiente para disolventes no
halogenados. Grupo II
Acido sulfúrico concentrado
con benceno
Peligroso por el disolvente
no halogenado y toxico
(benceno)
Neutralizar y separa fases La fase orgánica
recogerla en recipiente para disolventes no
halogenados Grupo II
Departamento de Química Orgánica
Hidrocarburos: Reacciones de Caracterización
Residuos generados
49
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
TRABAJO PRACTICO N°6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
Objetivo de la práctica
Investigar las principales características del grupo hidroxilo (—OH) de los alcoholes y
fenoles.
Realizar los ensayos que permitan diferenciar alcoholes primarios, secundarios y terciarios.
Realizar ensayos de diferenciación entre alcoholes y fenoles
Fundamentos Teóricos
Los alcoholes constituyen un grupo funcional constituido por el grupo hidroxilo unido a un
carbono con hibridización sp3; por el contrario los fenoles presentan dicho grupo unido a un
anillo aromático.
En los alcoholes los grupos R pueden ser iguales o distintos, también pueden ser
hidrógenos. Según el OH esté unido a un carbono primario, secundario o terciario los
alcoholes serán respectivamente primarios, secundarios o terciarios.
Los fenoles si bien poseen el grupo hidroxilo tienen propiedades diferentes y deben ser
considerados como pertenecientes a otro grupo de compuestos, por ej.: los alcoholes son
compuestos neutros (son ácidos tanto o más débiles que el agua), mientras que los fenoles
son compuestos con carácter ácido.
La acidez de los fenoles les permite reaccionar con soluciones de hidróxido de sodio y de
carbonato de sodio, mientras que los alcoholes no lo hacen.
Compuesto
Estructura
pKa
Agua
Metanol
Etanol
Isopropanol
Terbutanol
2-cloroetanol
ciclohexanol
fenol
HOH
CH3OH
CH3CH2OH
(CH3)2CHOH
(CH3)3COH
CICH2CH20H
C6H11OH
C6H5OH
14, 0
15,5
15,9
18, 0
13. 0
14,3
18, 0
10, 0
Los alcoholes reaccionan frente al sodio metálico formando alcohóxidos de sodio y
desprendiendo H2 gaseoso. La reacción es más vigorosa con los alcoholes que poseen
menor pKa (más ácidos).
Los fenoles reaccionan violentamente con el sodio metálico y con el agua.
Frente a reactivos con poder oxidante los alcoholes primarios y secundarios se oxidan, en
condiciones suaves, a aldehidos y cetonas respectivamente. Si las condiciones de oxidación
son más drásticas los alcoholes primarios se oxidan hasta ácidos carboxilicos.
Los alcoholes terciarios no se oxidan.
Tanto los alcoholes como los fenoles reaccionan con ácidos carboxilicos con formación de
esteres.
Departamento de Química Orgánica
TRABAJO PRACTICO N 6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
En general:
50
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
R e a c t i v o s
Sl de iodo – ioduro de potasio: se disuelven 10 gr de cristales de iodo en una solucion de 20
gr de ioduro de potasio y 80 ml de agua.
Reactivo de Lucas:9 ml de HCl conc con 3,5 gr de ZnCl2
P r o c e d i m i e n t o
1. Acidez de alcoholes y fenoles
a) Reacción con hidróxido de sodio diluido
Colocar en sendos tubos de ensayo 1 ml de metanol, etanol, n-butanol, 2-butanol, terbutanol
y agua de fenol.
A cada uno de ellos agregarle 1 ml de hidróxido de sodio 10%, observar los cambios
producidos y escribir las respectivas ecuaciones. Prestar atención al desarrollo de calor en
los tubos.
2. Reacción con sodio metálico
Colocar en cada uno de 5 tubos de ensayo limpios, secos y rotulados 1 ml de los alcoholes
usados en el ensayo anterior. No realizar este ensayo con el agua de fenol. Agregar en cada
tubo un trocito de sodio metálico del tamaño de una lenteja, observar los cambios que se
producen, tomar nota de ellos y escribir las ecuaciones correspondientes.
Nota: el sodio reacciona violentamente con el agua, de modo que los tubos deben estar
perfectamente secos. Un docente hará entrega de los trozos de sodio y verificará que los
tubos de ensayo estén perfectamente secos. Los restos de sodio deberán ser destruidos
colocándolos en un recipiente con metanol o etanol. No tirar a la pileta.
Comportamiento de los alcoholes frente a agentes oxidantes
3. Reacción frente al dicromato de potasio en medios ácido
En cada uno de tres tubos de ensayo rotulados poner 1 ml de etanol, 2-butanol y terbutanol.
Agregar a continuación en cada uno de ellos 2 ml de dicromato de potasio diluido y 2 ml de
ácido sulfúrico 10%. Observar los cambios producidos, percibir el olor que se desprende y
escribir las ecuaciones correspondientes.
4. Reacción frente al permanganato de potasio diluido
Colocar en tres tubos de ensayos 5 ml de solución acuosa de metanol al 10% Al primer tubo
agregarle una o dos gotas de hidróxido de sodio 10%, al segundo una o dos gotas de ácido
sulfúrico 10% y el tercer tubo dejarlo neutro.
Añadir a cada uno 2 gotas de permanganato de potasio diluido, dejar reposar unos minutos
y observar, interpretar los resultados y escribir las ecuaciones correspondientes.
5. Formación de ésteres
Colocar en el fondo de un tubo de ensayos seco una punta de espátula de ácido ohidroxibenzoico (ácido salicilico), agregar unas 10-12 gotas de metanol y 2 gotas de ácido
sulfúrico concentrado.
Calentar suavemente el tubo agitando cuidadosamente con una varilla de vidrio con sus
bordes redondeados. Percibir el olor y escribir las ecuaciones correspondientes.
Departamento de Química Orgánica
TRABAJO PRACTICO N 6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
Nota: para preparar el agua de fenol disolver unos 200 mg de fenol en 10 ml de agua.
51
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
6. Ensayo de solubilidad en agua
En sendos tubos de ensayos secos colocar 2 ml de etanol y 1 ml de n-butanol. Agregar a
cada uno de ellos 5 ml de agua.
a) Observar si se produce separación de fases (no agitar).
b) Agitar y observar si se produce alguna modificación.
c) En el tubo donde se ha producido separación de fases agregar 5 ml más de
agua, agitar y observar que sucede con la capa alcohólica.
d) A ambos tubos de ensayos agregarle unos 2 g de cloruro de sodio sólido, agitar nuevamente y observar. Explicar los hechos experimentales.
7. Reacciones de sustitución nucleofílica
a) Reacción frente al HCl concentrado
A continuación calentar en baño de agua hirviente durante 15 minutos aquellos tubos donde
no se haya observado turbidez o separación de fases. Observar los cambios producidos e
interpretar los resultados experimentales. Comparar con el ensayo de Lucas.
8. Diferenciación entre alcoholes y fenoles
a) Reacción con cloruro férrico
Colocar en cada uno de seis tubos de ensayo 1 ml de metanol, etanol, n-butanol, 2-butanol,
terbutanol y agua de fenol. Agregar a cada uno de ellos 1 ml de solución de cloruro férrico
5%. Observar e interpretar los resultados y escribir las ecuaciones pertinentes.
b) Colocar en sendos tubos de ensayo 1 ml de metanol, etanol, n-butanol, 2butanol, terbutanol y agua de fenol. En cada uno de los tubos agregar agua de bromo hasta
que el color de la misma sea persistente. Observar los cambios producidos, interpretarlos y
escribir las ecuaciones correspondientes.
9. Ensayo del yodoformo
En tubos de ensayos coloque 1 ml de los alcoholes que se desea realizar el ensayo, agregar
2 – 3 ml de agua y 4-5 ml de solucion de Iodo – Ioduro de potasio, Agrager sl de NaOH al
20% gota a gota hasta desaparición del color café y la soluciión sea amarillenta.
Con algunos compuestos orgánicos, se forma un precipitado de iodoformo inmediatamente
en el fondo. Si no es asi, calentar el tubo a 60ºC en baño de agua por 2 minutos y enfriar.. Si
se forma precipitado tomar nota de apariencia y color.
10. Ensayo de Lucas
A 0,5 ml de alcohol agregar rapidamente 3 ml de reactivo de Lucas y tapar, dejar reposar.
Observar a los 5 minutos y luego a la hora. Anotar el tiempo requerido para que la reaccion
se lleve a cabo. De ser positiva, la solución tendrá apariencia oscura.
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TRABAJO PRACTICO N 6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
En cada uno de tres tubos de ensayo colocar 2 ml de etanol, 2-butanol y terbutanol. Agregar
a cada uno de ellos 5 ml de HCl concentrado, mezclar y dejar en reposo 10 minutos.
Observar e interpretar los resultados.
52
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
C u e s t i o n a r i o
d e
l a b o r a t o r i o
1. Escriba la estructura general de un alcohol y de un fenol.
2.
¿Qué productos se obtienen por oxidación suave de alcoholes primarios, secundarios y
terciarios?
3. ¿Cómo se logra esa oxidación suave (reactivos) y qué cambios se perciben una vez
producida la reacción?
4. ¿Qué características acídicas tienen los alcoholes y fenoles? ¿Cómo reaccionan ambos
con el sodio y con el NaOH? Formule las reacciones.
5. ¿Qué productos se obtienen por oxidación drástica de alcoholes primarios? ¿Con qué
reactivos se logra esa oxidación?
7.
Formule las reacciones de hidróxido de sodio diluido con metanol, etanol, n-butanol, 2butanol, terbutanol y fenol. Justifique de acuerdo a sus propiedades acídicas.
8.
¿Cómo reaccionan los alcoholes con el sodio? Formule las dos hemirreacciones de
óxido reducción que se producen.
9. ¿Cómo obtiene un éster a partir de un alcohol?
10. Escriba la ecuación de formación de esteres según la práctica (ácido o-hidroxibenzoico
y metanol).
11. Qué características organolépticas tienen los esteres?
12. ¿Qué solubilidad en agua tienen el etanol y el n-butanol de acuerdo a tablas? Justifique
la diferencia de solubilidades de acuerdo a sus estructuras moleculares.
13. ¿Qué es el efecto "salting out"?. ¿Dónde lo aplicó en la práctica?
14. Explique el mecanismo de la reacción del ensayo de Lucas? ¿Qué tipo de mecanismo
es?
15. En el ensayo de Lucas, qué productos se obtienen a partir de etanol, 2-butanol y terbutanol?
16. ¿Qué significa la existencia de dos fases en este ensayo una vez realizado el mismo?
17. ¿Se puede realizar este ensayo con 1-octanol? ¿Por qué?
18. ¿Por qué realiza el calentamiento en baño de agua hirviendo en los tubos donde no
hubo turbidez o separación de fases en frió?
19. ¿Cómo diferenciarla un alcohol de un fenol? Formule las reacciones.
Departamento de Química Orgánica
TRABAJO PRACTICO N 6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
6. Formule las reacciones de oxidación drástica de metanol en medios ácido, neutro y básico indicando los reactivos utilizados en cada caso y los cambios observados.
53
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
INFORME TRABAJO PRACTICO N°6
Reacciones de Caracterización de Alcoholes y Fenoles
1. Acidez de alcoholes y fenoles
a. Reacción con NaOH (dil)
Señal
2. Comportamiento de los alcoholes frente a oxidantes
a. Reacción con K2Cr207 y H2S04
Señal
b. Reacción KMn04 (dil)
Señal
3. Formación de esteres
ácido salicílico + metanol →
4. Ensayo de solubilidad en agua
Departamento de Química Orgánica
TRABAJO PRACTICO N 6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
b. Reacción con sodio metálico
Señal
54
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
5. Reacción de Sustitución Nucleofilica
temperatura ambiente
Baño de agua
hirviente
Observaciones:
6. Diferenciación entre alcoholes y fenoles
Observaciones:
b) Reacción con agua de bromo
Observaciones:
Departamento de Química Orgánica
TRABAJO PRACTICO N 6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
Reacción con FeCl3
55
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Práctica Nro: Reacciones de caracterización de alcoholes y fenoles – Caracterización de residuos
Clasificación como
Tratamiento recomendado
Solución acuosa de hidróxido de sodio con metanol
Neutralizar y desechar por desagüe con abundante
agua
Solución acuosa de etanol
con hidróxido de sodio
Neutralizar y desechar por desagüe con abundante
agua
Mezcla de solución acuosa Solvente orde hidróxido de sodio con n- gánico no
butanol (2 fases)
halogenado
Neutralizar y separa fases por decantación
Fase orgánica recogerla en residuos para Grupo II
Mezcla de solución acuosa Solvente orde hidróxido de sodio con 2- gánico no
bulanol (2 fases)
halogenado
Neutralizar y separa fases por decantación
Fase orgánica recogerla en residuos para Grupo II
Mezcla de solución acuosa
de hidróxido de sodio con
terbutanol
Neutralizar y separa fases por decantación
Fase orgánica recogerla en residuos para Grupo II
Solvente orgánico no
halogenado
Solución acuosa de fenoato
de sodio en medio básico de
fenol
hidróxido de sodio (contiene
fenoles)
Recoger en recipiente de residuos especiales
Grupo VII Fenol
Solución metanoica de
metanoato de sodio...
etanoato de sodio, nbutanoato de sodio, 2butanoato de sodio y
terbutanoato de sodio
Desechar por desagüe con abundante agua
Mezcla de solución acuosa
de dicromato de potasio,
sulfato de cromo III, y ácido
acético etanal (2 fases)
Cromo
Separar fases y recoger fase acuosa en recipiente para
soluciones acuosas de cromo Grupo III cromo y la fase
orgánica en recipiente para disolventes no halogenados
Grupo II
Cromo
Separar fases y recoger fase acuosa en recipiente para
soluciones acuosas de cromo Grupo III cromo
y la fase orgánica en recipiente para disolventes no
halogenados Grupo II
Mezcla de solución acuosa
de dicromato de potasio,
sulfato de cromo III y butanona (2 fases)
Mezcla de solución acuosa
de dicromato de potasio y
terbutanol (2 fases)
Departamento de Química Orgánica
Separar fases y recoger fase acuosa en recipiente para
soluciones acuosas de cromo Grupo III cromo y la fase
orgánica en recipiente para disolventes no halogenados
Grupo II
TRABAJO PRACTICO N 6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
Residuos generados
56
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Clasificación como
Tratamiento recomendado
Solución acuosa de sulfato de manganeso y ácido
metanoico
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de hidróxido de sodio con dióxido
de manganeso y ácido
metanoico
Neutralizar y desechar- por desagüe con abundante agua
Salicilato de metilo (sólido) con ácido sulfúrico
Neutralizar y desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de etanol
con cloruro de sodio
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de cloruSolvente no
ro de sodio con n-butanol
halogenado
(2 fases)
Separa fases por decantación .Fase acuosa:
desechar por desagüe con abundante agua Fase
orgánica recoger en recipiente de solventes no
halogenados Grupo II
Mezcla de cloruro de terSolvente
butanol y solución acuosa
halogenado
de ácido clorhídrico
Neutralizar
Separa fases por decantación .Fase acuosa:
desechar por desagüe con abundante agua.
Fase orgánica recoger en recipiente de solventes
Halogenados Grupo I
Mezcla de 2 cloro butanol
Solvente
y solución acuosa de ácihalogenado
do clorhídrico
Neutralizar
Separar fases por decantación .Fase acuosa:
desechar por desagüe con abundante agua Fase
orgánica recoger en recipiente Grupo I
Solución acuosa de etanol
y ácido clorhídrico concentrado
Neutralizar y desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de cloruro fénico con metanol
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de cloruro férrico con etanol
Desechar por desagüe con abundante agua
Solución acuosa de cloruSolvente no
ro férrico con n-butanol (2
halogenado
fases)
Separar fases por decantación .Fase acuosa:
desechar por desagüe con abundante agua Fase
orgánica recoger en recipiente de solventes no
halogenados Grupo II
Solución acuosa de cloruSolvente no
ro férrico con 2-butanol (2
halogenado
fases)
Separa fases por decantación .Fase acuosa:
desechar por desagüe con abundante agua Fase
orgánica recoger en recipiente de solventes no
halogenados Grupo II
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TRABAJO PRACTICO N 6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
Residuos generados
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Clasificación como
Tratamiento recomendado
Solución acuosa de cloruSolvente no
ro fénico con terbutanol (2
halogenado
fases)
Separa fases por decantación .Fase acuosa:
desechar por desagüe con abundante agua. Fase
orgánica recoger en recipiente de solventes no
halogenados Grupo II
Soluc. acuosa de cloruros
férrico y ferroso y azul de
Turnbull
Desechar por desagüe con abundante agua
Mezcla de bromo en tetraSolvente
cloruro de carbono con
halogenado
metanol
Recoger en recipiente de solventes no halogenados Grupo II
Mezcla de bromo en tetraSolvente
cloruro de carbono con
halogenado
etanol
Recoger en recipiente de solventes no halogenados Grupo II
Mezcla de bromo en tetraSolvente
cloruro de carbono con nhalogenado
butanol
Recoger en recipiente de solventes no halogenados Grupo II
Mezcla de bromo en tetraSolvente
cloruro de carbono con 2halogenado
butanol
Recoger en recipiente de solventes no halogenados Grupo II
Mezcla de bromo en tetraSolvente
cloruro de carbono con
halogenado
terbutanol
Recoger en recipiente de solventes no halogenados Grupo II
Solución de 2,4,6 tribromo
Solvente
fenol en tetracloruro de
halogenado
carbono
Recoger en recipiente de solventes no halogenados Grupo II
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TRABAJO PRACTICO N 6: Alcoholes y Fenoles - Reacciones de Caracterización
Residuos generados
58
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
Síntesis de ALDEHIDOS Y CETONAS
Objetivos
Obtener un compuesto carbonílico por oxidación de un alcohol
Identificar el grupo carbonilo de aldehídos y cetonas.
Distinguir entre un aldehído y una cetona por medio de reacciones características.
Introducción
Los aldehídos y cetonas tienen como característica principal la presencia del grupo carbonilo.
La reacción característica es la adición nucleofílica, debido a la presencia de este grupo funcional. La reacción es de orden 2:
• En el primer paso (determinante de la velocidad total de reacción) intervienen el aldehido o la cetona y el nucleófilo. El estado de transición se estabiliza por factores
estéricos y electrónicos (inductivos). El aldehido es más reactivo que la cetona por el
menor volumen del H y porque el grupo alquilo o arilo de la cetona es electrodonante
aumentando la carga negativa del oxigeno en el estado de transición. La adición nucleofílica se cataliza con ácidos.
El grupo carbonilo confiere a estos compuestos cierta polaridad, pero no pueden formar
puentes de H y tienen puntos de fusión y ebullición menores que los de los alcoholes, son
más volátiles, y se separan por destilación.
Los miembros inferiores de la serie son solubles en agua (acetona, por ejemplo) porque el
hidrógeno del H20 establece puentes de H cruzados con los electrones libres del O del
carbonilo.
Las cetonas se obtienen por oxidación de alcoholes secundarios (KMnO4, Cr2O7K2)
Los aldehidos dan positivas las pruebas de TOLLENS (espejo de plata), FELHING y
BENEDICT (coloración roja).
Las metilcetonas dan positiva la prueba del yodoformos (precipitado amarillo)
Por otra parte tanto aldehidos como cetonas pueden reaccionar con el amoniaco y sus
derivados (hidroxilamina, fenilhidracinas, anilina) para dar compuestos de adición sobre el
carbono carbonílico.
Otra posibilidad de reacción de estos compuestos está determinada por la acidez que
presentan los átomos de hidrógeno que se encuentran en posición α respecto del carbonilo.
En este caso los aldehidos y/o cetonas reaccionan en medio básico para generar
carbaniones que luego se adicionan a otra molécula de aldehido o cetona, tal es el caso de
la condensación aldólica.
Departamento de Química Orgánica
TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
Los aldehidos se obtienen por oxidación de alcoholes primarios (Cu, 02) y por reducción de
cloruros de ácido (H2/Pd/S04Ba/Quinoleína)
59
E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Reacciones generales de aldehidos y cetonas
Información a tener en cuenta
 El grupo carbonilo en aldehídos y cetonas reacciona con derivados del amoniaco
produciendo compuestos sólidos de punto de fusión definido.
 El punto de fusión de los derivados de aldehídos y cetonas permiten caracterizarlos
cualitativamente.
 El grupo carbonilo de aldehídos se oxida fácilmente y el de cetonas no se oxida.
 Las o-hidroxicetonas, así como los azúcares reductores, reaccionan de manera semejante a los aldehídos.
 Las metil-cetonas, los metil-alcoholes y el acetaldehído dan una reacción positiva en
la prueba del haloformo.
1) Poder reductor de los aldehidos
a) Acción sobre el reactivo de Tollens
El reactivo de Tollens es una solución de nitrato de plata amoniacal, es decir un complejo
que se obtiene de la siguiente manera:
AgNO3 + NaOH → Ag+ OH- + NaNO3
+
2(NH4)OH → [Ag(NH3)2]+ OH + 2H2O
Reactivo de Tollens
El agente oxidante que actúa sobre el grupo aldehido es el ion Ag+ complejado con el amoniaco. El complejo diaminargéntico permite que el catión Ag+ permanezca en solución en el
medio alcalino ya que de otra manera en ese medio precipitarla como Ag20
La aparición del espejo de plata demuestra la presencia de un aldehido sea este alifático o
aromático.
RCHO + 2 Ag(NH3)2+ OH- → RCOO- NH4+ + 2 Ag° + H20 +3 NH3
b) Acción sobre el reactivo de Fehling
El reactivo es una solución de ion cúprico que actúa como agente oxidante reduciéndose a
cuproso. El ion cúprico se mantiene en solución en el medio alcalino por complejamiento con
tartrato de sodio y potasio (sal de Róchele).
RCHO + 2 CuSO4 + 5 NaOH → RCOO- Na+ + Cu20 + 3 H20 + 2 Na2S04
El color azul de la solución cúprica desaparece y se forma un precipitado color rojo ladrillo
de óxido cuproso que pone de manifiesto la presencia de un aldehido alifático. Los aldehidos
aromáticos dan negativa esta reacción.
2) Oxidación con permanganato de potasio
Los aldehidos son oxidados a ácido carboxílico por acción de este reactivo, las cetonas no
reaccionan.
5 RCHO + 2 KMn04 + 3 H2S04 → 5 RCOOH + 2 MnS04 + K2S04 + 3 H20
Departamento de Química Orgánica
TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
El catión plata oxida el aldehido a ácido y a su vez se reduce a Ag metálica que se deposita
como un espejo sobre las paredes del tubo donde se realiza la reacción.
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E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
3)
Formación de un compuesto de adición
Los aldehidos y las metilcetonas y cetonas cíclicas no impedidas reaccionan con el Sulfitohidrógeno de sodio para dar compuestos de adición según la siguiente reacción:
Los derivados bisulfiticos son compuestos insolubles en medios de naturaleza medianamente o poco polares, de modo que la aparición de un precipitado blanco en esos medios es
señal positiva.
4)
Acción sobre el reactivo de Schiff
El reactivo consiste en una solución de fucsina (p-rosanilina) decolorada con dióxido de azufre o con hidrogenosulfito de sodio. Los aldehidos producen un color rosado mientras que
las cetonas no reaccionan.
5)
Reacciones de condensación
a) Formación de la base de Schiff
b) Condensación aldólica (acción del NaOH diluido)
Los aldehidos y cetonas con hidrógenos en α al carbonilo pierden, por acción de la base ese
protón convirtiéndose en un carbanión que puede ser atacado por otra molécula de aldehido
para dar lugar a productos de condensación, por ej.: crotonaldehido
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TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
Los aldehidos y cetonas reaccionan con aminas para dar en una primera etapa compuestos
de adición al doble enlace carbonílico que son inestables y que por pérdida de agua dan
lugar a compuestos denominados bases de Schiff.
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E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
c) Formación de fenilhidrazonas
Las fenilhidracinas reaccionan con los aldehidos y cetonas dando productos de adición sobre el carbono carbonilico que son inestables y se deshidratan con formación de fenilhidrazonas. Estos compuestos son habitualmente sólidos cristalinos de punto de fusión característicos y se usan con frecuencia para identificar a los aldehidos y cetonas.
d) Reacción del yodoformo
Los compuestos metilcarbonilicos o aquellos que puedan transformarse en ellos en el medio
de la reacción son atacados por soluciones de iodo en NaOH para dar inicialmente productos de sustitución sobre el carbono vecino al carbonilo que posteriormente se hidrolizan para
dar triiodometano (iodoformo) y una sal de sodio que posee un átomo de carbono menos
que el compuesto de partida.
La reacción ocurre con cloro, bromo o iodo pero el iodoformo es un sólido de color amarillo
de punto de fusión característico en tanto que el cloroformo y el bromoformo son líquidos.
Por este motivo se usa la reacción del iodoformo para caracterizar a este tipo de compuestos.
TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
Si X2 es I2 se forma HCI3 sólido cristalino amarillo (IODOFORMO) Recordar que los halógenos en medio básico forman hipohalogenitos que son compuestos con características
oxidantes. Es por este motivo que este ensayo también lo dan positivo los metilalcoholes
secundarios como el isopropanol o el sec-butanol, también lo da el etanol.
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Objetivo de la práctica
Obtener propanal por oxidación del 1-propanol
Obtener propanona por oxidación del isopropanol
Realizar las reacciones de caracterización para identificar aldehidos y cetonas
Materiales necesarios
Ampolla de decantación
Equipo de destilación simple
Erlenmeyer
Termómetro
Teflón
Tapones de goma
Cristalizador grande
Probeta 100 ml
Pipetas .
Reactivos necesarios
1-Propanol: 19 ml
Na2Cr2O7. 2H2O: 25 g
Ácido sulfúrico conc.: 17,5 ml
Sulfato de magnesio anhidro.
Procedimiento
Síntesis del propanal
En un erlenmeyer se disuelven 25 g de dicromato de sodio dihidratado en 132 ml de agua.
Lentamente añadir 18 ml de ácido sulfúrico concentrado, refrigerando la mezcla.
Adaptar al balón un refrigerante de agua y destilar la fracción por debajo de 80°C. El destilado se recoge en un erlenmeyer al que se le ha adaptado un tubo colector. El recipiente debe
estar suficientemente enfriado en un baño de hielo. La fracción así destilada se transfiere a
una ampolla de decantación. La capa superior corresponde al propanal. Desechar la fracción inferior (fase acuosa). A la fracción del aldehído se le agregan 4 g de sulfato de magnesio anhidro como desecante.
Cuando desaparece la turbidez se deja decantar y se filtra para separar el sólido. Al líquido
se lo destila a través de una columna de fraccionamiento.
Se destila en baño de agua o manta calefactora hasta 54 °C y se recoge en un erlenmeyer
refrigerado.
Reservar para ensayos posteriores.
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TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
Trasvasar a un balón de destilación con sumo cuidado, lentamente se agregan con pipeta
(para evitar proyecciones, utilizar anteojos de seguridad) los 19 ml del alcohol propílico cuidando que la temperatura no supere los 75 °C. Enfriar cada vez que la temperatura se eleve.
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Obtención de propanona
La propanona se puede obtener por oxidación del alcohol isopropílico con mezcla sulfocrómica según la siguiente ecuación:
CH3-CHOH-CH3 + Cr207K2 + H2SO4 → CH3-CO-CH3
Para ello se prepara la mezcla sulfocrómica en un matraz de 250 ml, colocando 100 ml de
agua corriente a la que se adicionan, lentamente y bajo canilla, 35 ml de ácido sulfúrico concentrado. Finalmente se agregan 50 g de dicromato de potasio, sólido, también en forma
lenta y agitando luego de cada agregado.
Se arma un equipo conformado por un balón de dos bocas, que da paso a un refrigerante
.ascendente (Reflujo) y a un termómetro.
En dicho balón se colocan 35 ml del alcohol (d = 0,78) y se añaden 100 ml de agua corriente. Con la ayuda de una probeta se agrega, en pequeñas porciones, la mezcla sulfocrómica
recién preparada, por el extremo del refrigerante.
Este agregado debe regularse de manera tal que la temperatura que se registra en el termómetro inmerso en el líquido, no supere los 40 °C. En esta operación se recurre, si es necesario, a un baño de agua helada o un procedimiento similar para que la temperatura no se
eleve más de lo requerido.
Luego de finalizado el agregado, se calienta a reflujo moderado durante 30 minutos, se
adapta un cabezal de destilación y se recolecta el destilado que se obtiene hasta los 90 100°C
Como la acetona es un líquido inflamable, se debe tener en cuenta las precauciones del
caso
REACCIONES DE CARACTERIZACIÓN
a) Poder reductor de los aldehidos
(i) Acción sobre el reactivo de Tollens
En un tubo de ensayos colocar 5 ml de reactivo de Tollens y luego 0,5 ml de formol y calentar en baño de agua hirviente.
Repetir el ensayo con benzaldehido, acetaldehido y acetona o butanona.
Observar, interpretar los resultados y escribir las ecuaciones correspondientes.
(ii) Acción sobre el reactivo de Fehling
En un tubo de ensayos colocar 5 ml de reactivo de Fehling preparado mezclando iguales
volúmenes de Fehling A y Fehling B y a continuación 0,5 ml de formol. Calentar en baño de
agua hirviente.
Repetir el ensayo con benzaldehido, acetaldehido y acetona o butanona.
Observar, interpretar los resultados y escribir las ecuaciones correspondientes.
b) Oxidación con KMn04
Colocar en un tubo de ensayos 2 ml de una solución debilmente coloreada de permanganato acidulada con unas gotas de ácido sulfúrico diluido y agregarle unas gotas de solución de
formaldehido. Repetir con acetona o butanona.
Observar, interpretar los resultados y escribir las ecuaciones correspondientes.
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TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
El producto obtenido se vuelve a destilar con columna rectificadora, recolectando la fracción
entre 55 - 58°C. El pto. de ebullición de la propanona es de 56.2°C.
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
c) Formación de un compuesto de adición
Colocar en un tubo de ensayos 3 ml de solución saturada en frió de sulfitohidrógeno de sodio y agregar 1 ml de benzaldehido. Agitar enérgicamente, enfriar. Si no se formase precipitado agregar 1-2 ml de etanol. Formular la reacción.
d) Acción sobre el reactivo de Schiff
Colocar en un tubo de ensayos 1 ml de reactivo de Schiff y agregarle unas gotas de solución
de formaldehido. Repetir con acetaldehido y acetona. Observar e interpretar los resultados.
e) Formación de la base de Schiff
En un tubo de ensayos donde se ha colocado 1 ml de benzaldehido se agrega 1 ml de anilina y con cuidado se calienta en baño de agua hirviente durante unos minutos. Se deberá
formar un producto cristalino que se recristalizará de etanol. Formular la reacción.
f) Condensación aldólica
En un tubo de ensayos se disuelven unas gotas de acetaldehido en 5 ml de agua, se agregan unas gotas de NaOH 10% y se calienta. Con cuidado percibir el olor del crotonaldehido.
Formular la reacción.
g) Formación de una fenilhidrazona
Colocar en un tubo de ensayos 2 ml de agua, 1 ml de etanol y unas 10 gotas de NaOH 10%.
Agregar gota a gota reactivo de Lugol (I2 en KI acuoso) hasta que el color amarillo sea persistente.
Calentar suavemente el contenido del tubo y percibir el olor característico del iodoformo.
Repetir con acetona o butanona. Interpretar los resultados y escribir la reacción.
Preparación de los reactivos
1) Reactivo de Tollens:
Añadir a una solución de nitrato de plata al 1% otra de KOH o de NaOH al 10 % hasta
que no precipite más Ag20 (pardo). Luego agregar amoniaco 10% hasta disolución del
precipitado. La solución debe ser fresca y se guardará en frasco oscuro.
2) Reactivo de Fehling:
El reactivo se prepara en dos partes:
Fehling A: Disolver 34,64 g de sulfato de cobre en agua que contenga unas gotas de
ácido sulfúrico y llevar a 500 ml con agua.
Fehling B: Disolver 60 g de NaOH puro y 173 g de tartrato de sodio y potasio en agua,
filtrar a través de lana de vidrio si fuera necesario y llevar con agua a 500 ml.
3) Reactivo de Schiff:
Agregar 2g de bisulfito de sodio a una solución de 0,2 g de clorhidrato de p-rosanilina
(fucsina) y 2 ml de HCl concentrado en 200 ml de agua.
4) Solución de Lugol:
Disolver 100 g de KI en agua, agregar 50 g de I2 y llevar con agua a 1 L.
5) Reactivo de Benedict
Se hierve 100 ml de agua destilada y se deja enfriar, se disuelve en esta 1,73 g de CuSO4 . 5H2O, 17,3g de citrato sódico y 10g de Na2CO3 anhidro.
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TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
Colocar en un tubo de ensayos 5 ml de solución de 2,4-dinitrofenilhidracina y agregarle 0,5
ml de acetona o butanona. Si no se formara precipitado en forma inmediata calentar el tubo
en un baño de agua y enfriar raspando las paredes del tubo para inducir la cristalización.
Enfriar, filtrar, recristalizar de metanol o etanol diluido y determinar el punto de fusión. Formular la reacción.
h) Reacción del haloformo
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Cuestionario
1)
¿Qué es el reactivo de Tollens y cuál sería la señal que indique un resultado positivo?
2)
Formule las reacciones del reactivo de Tollens con los siguientes compuestos y nombre
los productos formados:
i)
formol
ii) Benzaldehído
iii) Acetaldehido
iv) Acetona
a) ¿Este test da positivo con aldehidos aromáticos y alifáticos? Y con cetonas? ¿porqué?
3)
¿Qué es el reactivo de Fehling, el de Fehling A y el de Fehling B?
a) Formule las reacciones del reactivo de Fehling con los siguientes compuestos y nombre los productos formados:
i)
Formol
iv) acetona
ii) Benzaldehído
iii) Acetaldehído
v) ¿Cuál es la señal que indica un resultado positivo?
vi) ¿Con este test, puede caracterizarse una cetona? Y un aldehido alifático? Y uno
aromático?
4)
¿Como distinguiría un aldehido alifático de uno aromático utilizando sólo los test de Fehling y Tollens?
5)
Formule la reacción de permanganato de potasio diluido y frió en medio ácido con formal-
6)
¿Cómo distinguirla un aldehido de una cetona? Proponga dos métodos utilizando sólo
reacciones de óxido reducción.
7)
Formule la reacción de benzaldehido con sulfito hidrógeno de sodio.
a) ¿Qué tipo de cetonas y aldehidos dan positivo este test?
8)
¿Cual es la señal que se produce cuando un aldehido reacciona con el reactivo de Schiff?
¿Qué pasarla si la reacción se lleva a cabo con una cetona?
9)
Formule la reacción de benzaldehido con anilina. ¿Qué tipo de reacción es ésta? ¿Qué
diferencia hay entre el reacctivo de Schiff y una base de Schiff?
10) Formule la reacción de condensación aldólica con el acetaldehido. ¿Qué producto de forma?
11) ¿Cómo se forma una resina aldehidica? Formule la reacción para el acetaldehido.
12) Formule la reacción de la 2,4-dinitrofenilhidrazina con la acetona. ¿Cuál es el tipo de producto formado y que punto de fusión tiene según tablas? ¿Qué utilidad práctica tiene la
formación de este tipo de compuestos?
13) ¿Cómo distingue una metil cetona de una cetona que tiene grupos alquilos de más de un
carbono?
14) ¿Qué otros compuestos pueden dar positivo el ensayo de iodoformo?
a) ¿Porqué el ensayo de caracterización no se hace con cloro o bromo?
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TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
dehido y con acetona.
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
15) Indique utilizando todos los ensayos usados en el T.P. que reacciones le permiten caracterizar los siguientes compuestos:
a) un aldehido con hidrógenos en carbono α
b) un aldehido alifático o aromático
c) una cetona
d) una cetona con hidrógeno en carbono α
e) una metilcetona
f) una cetona cíclica
g) una cetona con grupos alquilos voluminosos
h) un aldehido aromático
i) un aldehido alifático
16) ¿Cómo diferenció a un aldehído de una cetona?
17) Escriba la o las reacciones que le permitieron diferenciar uno de otro.
18) En que consiste la reacción de haloformo y en qué casos se lleva a cabo?. Escribir la
TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
reacción.
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Aldehídos v cetonas- reacciones de caracterización - Caracterización de residuos
Clasificación
como residuo
Tratamiento recomendado
Solución acuosa de ácido nítrico
con ion plata de limpieza de espejos de plata
Metal pesado
plata
Neutralizar y recoger solución acuosa en
recipiente de Grupo III metales pesados
Solución acuosa de nitrato de
plata amoniacal con acetona
Metal pesado
plata
Neutralizar y recoger solución acuosa en
recipiente de Grupo III metales pesados
Solución acuosa de ácido benzoico con plata amoniacal
Metal pesado
plata y sustancia
orgánica no halogenada
Neutralizar y recoger solución acuosa en
recipiente de Grupo III metales pesados
Solución acuosa de ácido fórmico con plata amoniacal
Metal pesado
plata y sustancia
orgánica no halogenada
Neutralizar y recoger solución acuosa en
recipiente de Grupo III metales pesados
Solución acuosa de ácido acético con plata amoniacal
Metal pesado
plata y sustancia
orgánica no halogenada
Neutralizar y recoger solución acuosa en
recipiente de Grupo III metales pesados
Solución de sulfato de cobre II
en solución de hidróxido de sodio con tartrato de sodio y potasio, oxido cuproso y ácido acético
Metal pesado
plata y sustancia
orgánica no halogenada
Neutralizar y recoger solución acuosa en
recipiente de Grupo ni metales pesados
Solución de sulfato de cobre II
en solución de NaOH con tartrato de sodio y potasio, y cobre
metálico
Metal pesado
plata y sustancia
orgánica no halogenada
Neutralizar y recoger solución acuosa en
recipiente de Grupo III metales pesados
Solución de sulfato de cobre II
en solución de NaOH con tartrato de sodio y potasio, benzaldehído y acetona
Metal pesado
plata y sustancia
orgánica no halogenada
Neutralizar y recoger solución acuosa en
recipiente de Grupo III metales pesados
Solución acuosa de Mn02 en
suspensión con ácido fórmico
Desechar por desagüe con abundante
agua
Solución acuosa de KMnO4 con
acetona
Desechar por desagüe con abundante
agua
Solución acuosa de NaHS03 con
etanol y derivado bisulfítico del
benzaldehído en suspensión
Desechar por desagüe con abundante
agua
Solución de fucsina (reactivo de
Shiff) con formaldehído
Desechar por desagüe con abundante
agua
Residuos generados
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Clasificación
como residuo
Tratamiento recomendado
TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
Residuos generados
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Desechar por desagüe con abundante
agua
Base de Schiff de benzaldehído
con anilina (suspensión)
Filtrar y desechar solución por desagüe
con abundante agua
Solución acuosa de NaOH con
crotonaldehido
Recoger en recipiente de especiales
Grupo VII crotonaldehido
Solución acuosa concentrada de
NaOH con resina y crotonaldehido
Recoger en recipiente de especiales
Grupo VII crotonaldehido
Solución acuosa con suspensión
de 2.4 fenilhidrazona de acetona
Filtrar y el sólido recogerlo con sólidos
Grupo VI
Solución acuosa de lugol con
yodoformo y exceso de etanol
Desechar por desagüe con abundante
agua
Solución acuosa de lugol con
yodoformo y exceso de acetona
y acetato de sodio
Desechar por desagüe con abundante
agua
TRABAJO PRÁCTICO Nro.7: Compuestos carbonílico
Solución de fucsina (reactivo de
Schiff) con acetona
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TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Trabajo Práctico Nro. 8: Sustitución nucleofílica mono molecular
Obtención de un halogenuro de alquilo
Objetivo de la práctica
Sintetizar el cloruro de ter butilo
Sintetizar el bromuro de etilo
Realizar la identificación de los halogenuros de alquilo.
Fundamentos Teóricos
Los compuestos halogenados son de uso corriente en la vida cotidiana: disolventes, insecticidas, intermediarios de síntesis, etc.
En la nomenclatura de la IUPAC el halógeno se considera como un sustituyente, con su
número localizador, de la cadena carbonada principal. Sólo en casos especialmente sencillos los compuestos pueden nombrarse como halogenuros de alquilo.
Los haloalcanos tienen puntos de ebullición mayores que los correspondientes alcanos, dado que la polaridad del enlace carbono - halógeno hace que aparezcan fuerzas intermoleculares dipolo-dipolo más fuertes. Por lo tanto a medida que descendemos en el grupo, dentro
de los halógenos, el punto de ebullición del correspondiente haloalcano aumenta ya que, al
descender, el peso atómico, y la polarizabilidad del halógeno aumentan y así lo hacen las
fuerzas de London.
La fortaleza del enlace C-halógeno (C-X) decrece según descendemos en el grupo. La polaridad también lo hace pero en mucha menor medida.
El enlace C-X está muy polarizado y, por ello, el carbono unido al halógeno en un haloalcano es un punto importante de reactividad:
Los halogenuros de acilo se obtienen generalmente, por reacción entre un ácido carboxíllco
y cloruro de tionilo, tricloruro o pentacloruro de fósforo. Su principal función es la de derivados activados para la síntesis de muchos compuestos
Introducción
En esta experiencia se convertirá un alcohol terciario en un halogenuro por reacción con
ácido clorhídrico puro.
Para dar continuidad a los conceptos adquiridos, también se medirá el rendimiento de la
transformación. Luego se reservará el halogenuro obtenido para la práctica siguiente.
Reactivos necesarios
Alcohol ter-butílico.
Ácido clorhídrico conc. (P.A.)
Etanol
Cloruro cálcico granular anhidro
Sl sat. de bicarbonato de sodio.
Ácido sulfúrico conc. (P.A.)
Bromuro de potasio
Materiales necesarios.
Embudo de decantación
Aro porta embudo
Erlenmeyer
Aparato de destilación simple
Departamento de Química Orgánica
Cristalizador
Hielo.
Mechero
Termómetro
Trabajo Práctico Nro. 8: Sustitución nucleofílica mono molecular
Mientras que muchos compuestos orgánicos son más ligeros que el agua, los haluros de
alquilo son más densos que ella.
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E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Procedimiento
Cloruro de terbutilo
En un embudo de decantación de 250 ml se agregan 14.25 g de alcohol ter-butílico y 42 ml
de ácido clorhídrico concentrado (P.A.). Se agita el embudo durante 20 minutos en varios
periodos, luego de los cuales se deja reposar la ampolla destapada.
Finalmente se coloca el embudo en un aro porta embudo y se deja en reposo hasta que las
dos capas se separen y queden completamente claras.
La capa acuosa inferior se saca del embudo y se desecha. Al cloruro de terbutilo que queda
se le añaden 40 ml de solución saturada de bicarbonato de sodio. El embudo destapado se
agita suavemente mediante un ligero movimiento circular hasta que cese el fuerte desprendimiento gaseoso.
Entonces se tapa el embudo se invierte cuidadosamente y se abre la llave un instante para
igualar la presión. Después se agita, al principio con suavidad y después enérgicamente,
abriendo la llave con frecuencia para que salgan los gases. Finalmente se saca la capa inferior de bicarbonato sódico.
El cloruro de terbutilo que queda se lava con 30 ml de agua, separando cuidadosamente la
capa inferior acuosa.
El cloruro de ter-butilo bruto se pasa a un erlenmeyer pequeño y se seca con cloruro cálcico
granular hasta que quede transparente y claro.
Recoger la fracción en un recipiente (previamente pesado) refrigerado con agua y hielo. Reservar en un recipiente tapado. Calcular el rendimiento de la reacción.
Bromuro de etilo
En un balón de destilación se colocan 37 ml de etanol y Iuego lentamente y enfriando bajo
canilla, 27 ml de ácido sulfúrico concentrado.
Finalmente, se añaden a la mezcla anterior 50 g de bromuro de potasio previamente molido
polvo no muy fino, agitando y enfriando.
Armar el equipo de destilación y calentando suavemente sobre tela metálica (de preferencia
baño de arena) destilar el derivado halogenado formado, recibiéndolo en un recipiente de
cantidad adecuada de agua helada y sumergido dentro de un baño de agua y hielo.
Evitar durante el calentamiento el exceso de espuma (no debe pasar la línea media del balón)
El bromuro de etilo se recoge en forma de gotas oleosas que se reúnen debajo del agua d
colector (mantener la llama alejada del mismo)
Cuando no caen más gotas aceitosas en el colector se interrumpe la destilación.
El residuo del balón una vez tibio (NO EN CALIENTE), se volcará en la pileta, arrastrando
con gran exceso de agua.
Se pasa el contenido del colector a una ampolla de decantación. Se separa con cuidado la
capa inferior de bromuro de etilo.
Se neutraliza el derivado halogenado con un volumen igual de solución de .carbonato de
sodio agitando con cuidado y destapando la ampolla de tiempo en tiempo para dejar salir los
gases.
Decantar nuevamente y secar con cloruro de calcio (tapar bien el recipiente y mantenerlo en
contacto durante 15-20 minutos).
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Trabajo Práctico Nro. 8: Sustitución nucleofílica mono molecular
Trasvasar a un balón pequeño y seco. Destilar tomando la precaución que el refrigerante no
tenga agua en el trayecto donde condensará el halogenuro. Destilar entre 48-52°C
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E.T. Nro. 27 Hipólito Yrigoyen
TRABAJOS PRÁCTICOS DE QUÍMICA ORGÁNICA l
Filtrar y redestilar el producto obtenido en un balón de destilación pequeño, calentando a
baño Maria a 40 °C, recogiendo el destilado en un recipiente refrigerado exteriormente sumergido en hielo y sal.
Medir el volumen de bromuro de etilo obtenido y calcular el rendimiento de la reacción.
Reacciones de reconocimiento
Con el producto obtenido se realizan los siguientes ensayos para comprobar la presencia
del halógeno:
1) Test de Beilslein :
Consiste en introducir un alambre de Cu bien limpio en la solución y luego acercarlo a la
llama. Después de hervir la película de muestra sobre el alambre y quemarse, se formarán
compuestos de halógeno-Cu que dan color verde brillante a la llama.
Este ensayo tiene muchas interferencias, por lo cual su valor es cuando da negativo pues
podemos asegurar que la muestra no contiene halógenos.
2) Ensayo del nitrato de plata alcohólico:
Permite diferenciar el tipo de halogenuro .según la velocidad con que aparece e! halogenuro
de plata.
Coloque en un tubo de ensayos 2 ml de una solución al 2% de nitrato de plata en alcohol y 1
o 2 gotas del compuesto. Si no aparece precipitado a temperatura ambiente calentar en baño de agua unos minutos. El precipitado es blanco si el halogenuro es cloruro, amarillo si es
bromuro y naranja claro si es ioduro.
1. Qué es una reacción SN2? Qué factores la determinan?
2. Qué es una reacción E2?. ¿De qué depende?
3. Qué es la Inversión de Walden?
4. Cuál es la etapa lenta en una reacción unimolecular?
5. Qué condiciones generaría para que ocurra una reacción SN1? Y para una E1 ?
6. Qué influencia tienen los solventes?
7. Qué es un solvente polar aprótico? Qué tipo de reacciones favorece?
8. Que influencia tiene la temperatura en las reacciones?
9. Qué es la inhibición estérica?
10. Una elevada constante dieléctrica favorecerá la solvólisis de especies iónicas? Explique.
11. Qué son los productos con retención e inversión de configuración?
12. Porqué las reacciones unimoleculares evolucionan con racemización?
13. Cómo diferencia con este test si el halogenuro es primario, secundario o terciario? Justifique con el mecanismo la diferente reactividad de los tipos de halogenuros
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Trabajo Práctico Nro. 8: Sustitución nucleofílica mono molecular
CUESTIONARIO
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