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Universidad Nacional de Quilmes
Departamento de Ciencia y Tecnología
Química Orgánica I
Unidad III: Purificación de sólidos
Contenidos mínimos
Punto de fusión: variación con la presión y la concentración, criterio de pureza e
identificación. Diagramas de equilibrio sólido-líquido. Mezcla eutéctica. Curvas de
calentamiento. Recristalización: fundamento, metodología, criterios de selección de
solvente.
Guía de estudio
1. ¿Qué es el punto de fusión?
2. ¿Cómo varía el punto de fusión en presencia de una impureza? ¿qué características
debe presentar esta impureza?
3. Analice las siguientes afirmaciones:
a) durante la fusión la temperatura del sistema se mantiene constante
b) el punto de fusión no varía apreciablemente con la presión externa
c) el punto de fusión no depende de la masa en una muestra pura.
4. Explique cómo se utiliza el punto de fusión:
a) Como criterio de pureza
b) Como criterio de identificación
c) Para distinguir una mezcla eutéctica de una mezcla pura
5. Las trazas de humedad pueden afectar el punto de fusión de los compuestos
orgánicos.
a) Explique
b) ¿Qué métodos utilizaría para eliminarlas?
6. ¿Qué es una curva de calentamiento?
7. ¿Qué es un diagrama de fases? ¿a partir de qué información experimental se
construye?
8. Un compuesto A funde a 104°C y uno B funde a 156°C. Una mezcla de 2 moles de
A con 1 mol de B funde neto a 81°C. Dibuje un diagrama de Pf. vs. composición para
este sistema y conteste:
a) ¿Cuál es el rango de fusión que esperaría encontrar al determinar el Pf. de una
mezcla de 1 mol de A con 2 moles de B?
b) ¿Cuál es la temperatura eutéctica?
c) Si una mezcla de A y B termina de fundir a 100°C, ¿qué se puede decir acerca
de su composición?
9. La figura muestra un diagrama de Pf. para mezclas de dos sustancias A y B.
T (ºC)
90
60
40
100%A
70%B
100%B
a) Considere una mezcla sólida de A y B que contiene 80% A. Cuando la mezcla
se calienta lentamente,
i) ¿A qué temperatura aparecerá líquido y a qué temperatura la mezcla
habrá fundido totalmente?
ii) Si la mezcla se enriquece en el componente A, ¿cómo variará
teóricamente el rango de fusión?. Explique este hecho
b) Realice un gráfico de temperatura versus tiempo para composiciones de 80%
A y 70%B
10. Dado el siguiente gráfico:
T (ºC)
150
*E
*D
102
*F
123
*B
C*
* A
100%A
60%A
100%B
Indicar:
a) El número de fases existentes en los puntos A a F
b) Un gráfico de temperatura vs tiempo para las mezclas correspondientes a 20% y
60% de A.
11. Se tiene una mezcla de dos sólidos A y B: Pf.A 150°C, Pf.B 170°C. El eutéctico (A,
60% y B, 40%), funde a 110°C. ¿A qué composición corresponderá una mezcla con un
rango de fusión de 110-125°C?
12- Usted tiene una muestra sólida a la que le determina el punto de fusión obteniendo
un rango de 105-106°C
a. ¿Con estos datos podría asegurar que se trata de una sustancia pura?
Justifique
b. Describa brevemente un procedimiento experimental que le permita
corroborar su respuesta anterior.
13. ¿Cuál es el fundamento de la purificación por recristalización?
14. ¿Qué características debe presentar una muestra para que pueda purificarse por
recristalización?
15. a) ¿Qué características debe presentar un solvente para ser utilizado en esta
técnica?
b) De no contar con una tabla de solubilidades, ¿cómo procedería para determinar
experimentalmente el solvente adecuado para llevar a cabo la recristalización?
16. Disponiendo de los siguientes solventes, ¿cuál elegiría para recristalizar 10 g del
compuesto A? Justifique
Solvente
Agua
Etanol
Xileno
Eter etílico
Benceno
Eter de petróleo
Solubilidad A en frío
(g/ml)
0,5
0,08
25
0,1
15
1
Solubilidad de A en caliente
(g/ml)
0,9
1,3
45
5
18
10
17- Realice un breve esquema del proceso de purificación de un sólido por
recristalización fundamentando cada paso.
18- ¿Qué modificaciones a la técnica general de recristalización realizaría en los
siguientes casos?
a) La sustancia a purificar es coloreada y no presenta impurezas sólidas en caliente.
b) La sustancia a purificar es coloreada y presenta impurezas sólidas en caliente.
c) La sustancia a purificar es incolora y presenta impurezas sólidas incoloras en
caliente.
d) La sustancia a purificar es incolora y no presenta impurezas sólidas en caliente
pero la solución es coloreada.
19- Diga si los siguientes enunciados son verdaderos o falso. Justifique.
V F
Se coloca carbón activado cuando la solución es coloreada y el compuesto a
purificar no lo es.
Se pueden separar dos compuestos que tienen los mismos valores de
solubilidad tanto en frío como en caliente
La recristalización es más efectiva cuando se enfría rápidamente
El solvente seleccionado debe disolver los contaminantes en frío o no
disolverlos en caliente
Se puede purificar cualquier compuesto mediante recristalización
20- La solubilidad del colesterol en etanol es 0,4 g/100 ml a 0°C y 11,0 g/100ml a la
temperatura de ebullición del etanol. Se quiere purificar una muestra de 5g de
colesterol impurificada con un 5% de ácido palmítico (solubilidad en etanol:
0,45g/100ml en frío y 4 g/100ml en caliente). Indicar:
a) el número de recristalizaciones necesarias
b) el rendimiento del proceso
c) las medidas de seguridad a tener en cuenta durante el proceso
21- Se cuenta con 2gr de un de un compuesto orgánico A cuyas solubilidades en frío y
en caliente (para 3 solventes distintos) se muestran a continuación:
Solvente
Ciclohexano
Dietileter
Etanol
Sol (g/100ml) a 10°C
A
B
0.6
Ins
6
2
0.8
1
Sol (g/100ml) a T° de ebullición
A
B
0.9
0.2
17
2.8
12
1.1
Si el sólido A se encuentra impurificado con un 7% de un compuesto orgánico B:
a. ¿Qué solvente elegiría para purificar A? ¿Por qué?
b. ¿Cuántas recristalizaciones realizaría para obtener A completamente
puro? (teniendo en cuenta la respuesta del inciso anterior)
c. Calcule el rendimiento del proceso llevado a cabo
e. Explique en que paso del proceso elimina las impurezas
22- Si cuenta con 20gr de un sólido A impurificado con 1g de sólido B. Las curvas de
solubilidad vs temperatura de ambos compuestos en agua son iguales (ver gráfica).
¿Podría purificar el sólido A por la técnica de recristalización utilizando agua como
solvente?
Solubilidad
Temperatura
23- Teniendo bien presente la definición de recristalización y que la mezcla contiene 10
gramos de cada compuesto
a) ¿Cómo separaría B?
Solubilidad
A
B
C
Temperatura
b) ¿Con qué compuesto queda impurificado B? Justifique
c) Si usted cuenta con los datos de solubilidad (de B y el otro compuesto con el cual
queda luego de la primer recristalización) en los solventes que se detallan continuación
¿Cuál sería el solvente indicado para la purificación de B? Justifique
Solvente 1
Solubilidad
B
Solvente 2
Solvente 3
Solubilidad
Solubilidad
B
B
Temperatura
Temperatura
Temperatura
Problemas adicionales
1.
Contestar verdadero o falso y justificar:
b) Si se mezcla -naftol con vidrio molido, el punto de fusión desciende
proporcionalmente con el grado de molienda del vidrio.
c) El sólido C funde a 120°C y el sólido D también. En consecuencia no se los
puede separar por recristalización.
d) El punto de fusión de una mezcla de dos sólidos A y B puede ser mayor que
cualquiera de los puntos de fusión de A y B puros.
e) Una mezcla eutéctica se puede separar por recristalización.
f) Al finalizar la recristalización, los mejores cristales se obtienen enfriando la
solución rápidamente
g) Punto de fusión mezcla no es lo mismo que punto de fusión de una mezcla.
2. Se tiene una mezcla de dos sólidos A y B: Pf. A 150°C, Pf.B 170°C. El eutéctico
(A, 60% y B, 40%), funde a 110°C. ¿A qué composición corresponderá una
mezcla de Pf 110-125°C?
3. Se tienen dos muestras de igual punto de fusión (120-121ºC). Ya que se sabía
que una de las muestras era ácido salicílico, se procedió a hacer PF mezcla con
dicho compuesto observándose un mayor rango de fusión para la muestra 1. Al
hacer ccd de las muestras originales se obtuvieron los siguientes resultados:
1
2
Al co-cromatografiar las muestras con ácido salicílico se obtuvieron las
siguientes ccd:
1 2
¿Qué conclusiones puede sacar que justifiquen todas las observaciones
experimentales?
4. Se dispone de 100 mg de una muestra sólida blanca homogénea cuyos
componentes deben separarse puros. Al realizar un análisis por capa fina
(silicagel) se obtienen los siguientes resultados (revelador: Luz UV, 254 nm).
Solvente
RfA
RfB
RfC
Diclorometano
Acetona
0.20
0.30
0.35
0.70
0.60
0.85
Indicar brevemente cómo armaría una columna.
Si luego de la separación se realiza la determinación del Pf en los compuestos
obtenidos y se obtienen los siguientes resultados:
Fracción
1
2
3
Pf (C)
130-138
90-91
57-58
¿Qué conclusiones extrae respecto al método utilizado y la composición de la
mezcla original? Justifique.
5. En la siguiente tabla se encuentran los datos de solubilidad de una sustancia Z en
diferentes solventes:
Solvente Solubilidad de Z en frio (g/100ml) Solubilidad de Z en caliente (g/100ml)
A
25
30
B
5
9
C
2
50
D
10
80
a- ¿Cuál de estos solventes elegiría para purificar por recristalización una muestra que
contiene 30 gr del sólido Z? Justificar
b- Si Z se encontrara impurificado con 1.5 gr de un compuesto sólido Y, que presenta
la misma solubilidad que Z en el solvente que se consideró ideal en el item a,
¿podría purificar Z por la técnica de recristalización utilizando este solvente?
6. Usted entra a prueba en un laboratorio y le piden que determine si un compuesto A
cuyo PF es 92ºC está contaminado. También le dan los valores de solubilidad de A en
un solvente X, 0ºC: 2g/l y a 100ºC 70g/l.
a) Cómo determinaría si el compuesto está impuro con los datos que le otorgaron?
b) Suponiendo que está impuro y que tiene 20g de muestra, cómo haría para
purificarlo por recristalización? Indique:
1.- mínima cantidad de solvente caliente para recristalizar
2.- masa de A que se encuentra soluble al enfriar
3.- rendimiento teórico después de una recristalización.
4- ¿Qué criterio experimental utilizaría para determinar en que momento no es
necesario realizar más recristalizaciones?
c) ¿En caso de ver que la solución es coloreada y el compuesto A no lo es... cómo
procedería? Indique todos los pasos.