CRISTALIZACIÓN

CRISTALIZACIÓN a)

Cristalización y fundamento teórico de ésta. La cristalización es un método común de separación relativamente pura de un sólido homogéneo de sus impurezas. La técnica de cristalización depende del incremento de la solubilidad de un compuesto en un solvente cuando el solvente es calentado. La importancia de este punto es que una solución saturada a una temperatura elevada normalmente contiene más soluto que una solución del mismo pero a una temperatura más baja. Por lo que el soluto precipita cuando la solución se enfría. La cristalización es una operación de laboratorio, en la cual un material cristalino es disuelto en un disolvente y posteriormente regresa a su forma cristalina. Por lo que la concentración total de las impurezas en un sólido es inusualmente más baja que la concentración de la sustancia antes de ser purificada, como la mezcla de las impurezas permanece en solución se producen cristales altamente concentrados. La formación de un cristal de un soluto a partir de una solución es un proceso selectivo. Cuando un sólido cristaliza a una velocidad elevada bajo las condiciones apropiadas de concentración y disolvente, un material cristalino casi perfectamente puro se obtiene como resultado, porque solamente las moléculas de la forma adecuada pueden entrar en la red cristalina, y la cristalización a partir del enfriamiento del disolvente produce una red de mayor pureza. El enfriamiento lento de la solución saturada promueve la formación de los cristales puros, por que las moléculas de las impurezas no entran nuevamente para formar la red. Los cristales que se forman son más largos y puros que los que se forman rápidamente. Induciendo la formación rápida del cristal se atrapan las impurezas nuevamente, porque la red crece tan rápidamente que las impurezas están simplemente rodeadas por las formas cristalinas del soluto. Un aspecto crucial del procedimiento de la cristalización es la elevación del disolvente, por que el soluto debe tener un máximo de solubilidad en caliente y un mínimo de solubilidad en frío. En general un solvente con una estructura similar a la del soluto es mejor disolvente que con estructuras distintas. No obstante la elección apropiada del disolvente es un proceso de ensayo y error.

Propiedades físicas, químicas y toxicas de: Acido acetilsalicílico, ácido salicílico, cafeína, fenacetina, Celita, almidón y carbón activado (norita). ÁCIDO ACETILSALICÍLICO Sinonimos: Acido orto-acetoxibenzoico Ácido o-acetilsalicílico, Acetilsalicilato; Eter acético del ácido salicílico. Compuesto químico sintético, se elabora a partir del ácido salicílico obtenido de la corteza del sauce (Salix alba), utilizada, entre otros, por los antiguos griegos y los pueblos indígenas americanos para combatir la fiebre y el dolor. Densidad 1.40 g/cm³ P. fusión 138 °C (280 °F) Punto de ebullición 140 °C (284 °F) El ácido acetilsalicílico contiene no menos de 99,5% de C9H8O4, calculado para la sustancia desecada. Está constituido por cristales blancos, en pequeñas tablas o agujas; inodoros y con sabor ligeramente ácido; estables en ambiente seco, pero se hidrolizan gradualmente en medio húmedo, transformándose en ácido salicílico y ácido acético. Soluble en 300 partes de agua destilada, en 7 partes de alcohol, en 17 partes de cloroformo, en 20 partes

de éter y en soluciones concentradas de acetato de amonio. En las soluciones concentradas de hidróxidos y de carbonatos alcalinos es soluble con descomposición. BENZOINA Sinónimos: 2-Hidroxi-2-fenilacetofenona Benzoilfenil carbinol 2-Hidroxi-1,2-difeniletanona C14H12O2 Masa molecular: 212.2 Punto de ebullición a 102.4 kPa: 344°C Punto de fusión: 137°C Solubilidad en agua, g/100 ml: 0.03 CAFEÍNA (Teína; metilteobromina; trimetilxantina) C 8 H 10 N  O2  H2O (Compuesto biciclico)-Alcaloide cristalino blanco en forma de masa algodonosas o hebras largas sedosa flexibles; p. f. 236,8º C; soluble en cloroformo; poco soluble en agua y alcohol; muy poco soluble en éter; pierde agua a 80º C; efloresce al aire; nodoro y de sabor amargo; la solución es neutra al tornasol. Polvo o cristales blancos; inodoro y estable en el aire; soluble en alcohol, cloroformo, éter; ligeramente soluble en agua; tiene sabor ligeramente amargo; p. f. 135º C. CELITA Marca registrada de una tierra de diatomeas y una línea de productos derivados.Color de blanco a parduzco pálido, depende de la calidad y el proceso, las calidades calcinadas pueden ser rosadas o de color ante claro; p. e. 0,24-0,34, poroso capaz de absorber 300-400% de agua por peso; pobre conductor de calor, sonido y electricidad; resistente a los ácidos excepto el fluorhídrico; lentamente soluble el álcali caliente. ALMIDÓN (Amilo) C6H10O5 Polvo blanco amorfo e insípido; terrones irregulares de polvo fino; insoluble en agua fría, alcohol y éter; forma un gel con agua hirviente; p. e. 1,499 a 1,513; p. f. no se funde; p. eb. Descompone (arde) cuando se calienta. Método para determinar la solubilidad de un compuesto sólido en el laboratorio, elección del disolvente ideal para una cristalización Se coloca en un tubo de ensayo 0.1 g de la muestra problema. Agregar 1 mL del disolvente a probar, agitar y observar. Si el sólido no se ha disuelto, agregar otro mL y observe con cuidado (pueden quedar impurezas insolubles). Si no se disuelve, repetir el procedimiento, hasta 3 mL máximo. Si el sólido no se ha disuelto, es insoluble en frío; si se disolvió, es soluble en frío. Si la sustancia fue insoluble en frío, calentar la muestra en baño María hasta ebullición y con agitación constante, teniendo precaución de mantener inalterado el volumen de la solución. Si el disolvente es agua, agregue cuerpos de ebullición y caliente en mechero hasta ebullición. Observe si hay solubilización o no. Si la sustancia no se disolvió, es insoluble en caliente; si lo hizo, es soluble en caliente. Si la sustancia fue soluble en caliente, enfriarla a temperatura ambiente y luego en baño de hielo-agua. Observar si hay formación de cristales. El disolvente ideal para cristalizar una sustancia es aquél en el que el soluto es poco soluble en frío y muy soluble en caliente. Pasos a seguir en una cristalización con un disolvente, par de disolventes y cristalización fraccionada El procedimiento general en una cristalización es el siguiente: f1) Disolución del compuesto sólido en el disolvente ideal a ebullición. f2) Eliminación de las impurezas coloridas (si las hay) por ebullición con carbón activado.

f3) Eliminación de las impurezas insolubles por filtración en caliente. (En el caso de haber usado carbón activado, se puede usar una ayuda-filtro). f4) Inducción de la cristalización (formación de los cristales). Además de dejar enfriar a temperatura ambiente y luego en baño de hielo-agua, también se puede inducir la cristalización tallando las paredes del matraz con una varilla de vidrio, sembrando cristales, etc. f5) Separación de los cristales de las aguas madres por filtración al vacío. f6) Lavado de los cristales con un poco del disolvente frío. f7) Secado de los cristales. Cristalización por par de disolventes Es un proceso en el cual se tiene el sólido a cristalizar pero no se tiene el disolvente ideal, por lo tanto se utiliza pares de disolventes. Cristalización Fraccionada Proceso en el cual se tiene dos, tres o más sólidos a cristalizar y no se tiene el disolvente ideal por lo tanto se tiene que desarrollar un sin número de cristalizaciones simples. b) Características de par de disolventes, ejemplos de éstos Algunas veces ocurre que ningún disolvente en particular cumple con todas las condiciones de un buen disolvente de cristalización. La elección de un par de disolventes se basa usualmente en la mutua solubilidad de los dos disolventes entre si y en la gran afinidad del compuesto a purificar por uno de ellos. Es también necesario que el otro disolvente del par tenga poca afinidad por el compuesto a purificar. Otras condiciones a tener en cuenta son: los puntos de ebullición de ambos disolventes deben ser relativamente cercanos entre si de modo que uno de los disolventes no se evapore completamente durante el calentamiento y el proceso de adición; y ambos disolventes deben ser completamente miscibles de modo que no aparezca una tercera fase durante la cristalización. Además, estos disolventes deben ser miscibles entre sí. Ejemplos: Metanol – Agua Etanol – Agua Acido acético – Agua Acetona – Agua Éter – Metanol Éter – Acetona Éter – Éter de petróleo Tratamiento con carbón activado (norita), decoloración y cantidad empleada para este fin. Algunas veces, se tienen como impurezas pequeñas cantidades de material colorido o resinoso, o bien, productos de descomposición que imparten color a la sustancia. Para eliminar estas impurezas coloridas se emplea un adsorbente como es el carbón activado. Éste se encuentra finamente pulverizado, con lo cual presenta una gran superficie de contacto y puede adsorber compuestos orgánicos de mayor polaridad. Pesar la muestra y colocarla en un matraz Erlenmeyer de tamaño apropiado. Agregar poco a poco el disolvente elegido, previamente calentado (comenzar con 10 mL). Calentar hasta ebullición, agitar constantemente y continuar agregando disolvente hasta disolución completa.

Retirar el matraz de la fuente de calentamiento y agregar otros 5 ó 10 mL más de disolvente caliente, dejar enfriar un poco (¡nunca se agrega el carbón con la solución hirviendo o muy caliente!) y agregar una punta de espátula de carbón activado (≈ 0.1g), adicionar cuerpos porosos y volver a hervir, teniendo cuidado de agitar constantemente con la varilla de vidrio. Dejar hervir unos 3 min., teniendo cuidado de mantener constante el volumen de disolvente, y filtrar en caliente, por filtración rápida, usando papel filtro de poro cerrado. Si el filtrado aún muestra coloración, se repite el procedimiento. Coadyuvante de filtración, ¿qué es, para qué y cuándo se usa? Sustancia muy porosa que facilita la dispersión o absorción y que da lugar a ciclos de filtración más largos, como la ditomea, celita y perlita. La celita, un coadyudante de filtración tiene una gran superficie y puede ser de mucha utilidad en ciertas operaciones de filtración. Si en un disolvente hay una sustancia muy finamente dividida, puede ser muy difícil eliminarla. En tales casos la celita puede suspenderse en agua y filtrarse a través de un embudo de placa perforada cubierto de papel filtro sobre un matraz de filtración. Cuando el agua pasa a través del embudo debe quedar un lecho de 0.25 a 0.5 cm. Este lecho de filtración puede emplearse entonces para eliminar las partículas finamente divididas. Antes de filtrar la disolución recuérdese eliminar el agua del matraz de filtración si se desean recoger las aguas madres. Durante el tratamiento con carbón resulta útil a veces añadir una puntita de coadyudante para ayudar la filtración por gravedad. Además, el lecho de celita puede emplearse para romper las emulsiones en el caso que representaran un problema durante la extracción. Pásese simplemente la emulsión a través del lecho de celita y vuélvase luego al embudo de decantación. Después de hacer esto, la interfase aparecerá con frecuencia claramente definida. Métodos para inducir una cristalización. j1) Tallar con una espátula o una varilla de vidrio las paredes del matraz (en la interfase solución-aire) y luego enfriar el matraz en un baño de hielo-agua. j2) Si no cristaliza, posiblemente se deba a que hay un exceso de disolvente; en tal caso, agregar cuerpos de ebullición y concentrar la solución, llevándola a ebullición para evaporar parte del disolvente. Volver a enfriar, tallando las paredes con una espátula. j3) Algunas veces, es necesario “sembrar” algunos cristales de la sustancia pura, y repetir el procedimiento de tallar y enfriar. EXTRACCIÓN Contenido de cafeína según los siguientes productos:      

Café elaborado: 18-25 mg/oz Café instantáneo: 12-16mg/oz Café descafeinado: 5-10 mg/oz Té: 5-15 mg/oz Cocoa (menos de 20 mg/oz teobromina) : 1 mg/oz Coca-cola: 3.5 mg/oz

Cafeína (Teína; metil teobromina; trimetilxantina) C 8 H 10 N  O2  H2O (Compuesto biciclico) Alcaloide cristalino blanco en forma de masa algodonosas o hebras largas sedosa flexibles; p. f. 236,8º C; soluble en cloroformo; poco soluble en agua y alcohol; muy poco soluble en éter; pierde agua a 80º C; eflorece al aire; inodoro y de sabor amargo; la solución es neutra al tornasol. Moderadamente tóxico en dosis de un grano o más. Extracción a reflujo A menudo es deseado calentar una mezcla por un largo tiempo sin tener que estarla cuidando. El aparato de reflujo permite ese calentamiento, también extrae el solvente por evaporización; un condensador es adaptado al matraz balón y se comienza a agua fría, para condensar los vapores, siempre se debe de utilizar una perla de ebullición o un agitador magnético para evitar un derrame por un fuerte burbujeo. La dirección de flujo de agua del condensador debe de ser de abajo hacia arriba, el agua debe de fluir rápido lo suficiente para resistir cualquier cambio en la presión, pero no debe de fluir muy rápido o más de lo necesario. Una excesiva velocidad de flujo aumenta la probabilidad de inundación y una presión de agua muy alta y fuerza las mangueras unidas al condensador. Cuando una flama es la fuente de calentamiento, es conveniente utilizar una tela de asbesto bajo el matraz balón para proporcionar una mejor disminución de calentamiento, en muchos casos es preferible una manta de calentamiento Si la velocidad de flujo ha sido correctamente ajustada el líquido calentado bajo el reflujo comenzara a viajar solo parcialmente por el condensador antes de la condensación.

2. Extracción líquido-líquido discontinua La extracción líquido-líquido discontinua se emplea para líquidos inmiscibles con el agua, pero solubles con el que se desea extraer. En este tipo de extracción el material básico es el embudo de separación, ya que con él se lleva a cabo la extracción. La extracción discontinua se fundamenta en el coeficiente de reparto. Uno de los casos más frecuentes es encontrado en la separación de un compuesto orgánico neutro de una solución o suspensión en un medio acuoso, por lavado con un solvente orgánico en el cual el compuesto es soluble pero que sea inmiscible (o parcialmente miscible) en agua. La disolución a tratar se denomina alimentación, recibiendo el nombre de disolvente el líquido que se pone en contacto con ella. Después del contacto entre la alimentación y el disolvente se obtienen dos fases líquidas, denominadas: extracto (la más rica en disolvente) y refinado (la más pobre en disolvente). Separando el disolvente del extracto y del refinado se obtienen el producto extraído y el producto refinado. Como lo que se pretende en la extracción es dividir la disolución líquida original en producto extraído y en producto refinado, es fundamental la separación del disolvente añadido a la disolución. De aquí que la recuperación del disolvente haya de poder efectuarse de modo sencillo y económico; generalmente se realiza por destilación, evaporación o salinificación. En cualquier proceso de extracción se necesita:  

1º Contacto de la disolución líquida original con el disolvente. 2º Separación de las fases líquidas formadas (extracto y refinado).

 3º Recuperación del disolvente. Estos tres apartados constituyen lo que se denomina estadio, etapa o unidad de extracción, que recibe el nombre de ideal o teórico cuando el contacto entre la disolución líquida y el disolvente ha sido lo suficientemente íntimo para que las fases líquidas separadas tengan las concentraciones correspondientes a condiciones de equilibrio. El agua es usada como uno de los dos solventes en las extracciones líquido-líquido ya que la mayoría de los compuestos orgánicos son inmiscibles en agua y porque el agua disuelve compuestos iónicos y muy polares. Los solventes que son compatibles con agua para la extracción de compuestos orgánicos son generalmente elegidos de la siguiente tabla. En cada uno de estos solventes es conocido el criterio de insolubilidad en agua; agua y cualquier otro de estos solventes con dos fases distintas. En extracciones con agua y solventes orgánicos, el agua se refiere a la fase acuosa y el solvente orgánico es llamado fase orgánica. En adición al criterio de inmiscibilidad en las fases acuosa y orgánica, el compuesto que ha sido extraído, debe separarse de la fase que está concentrado. El solvente orgánico que es elegido generalmente tiene un punto de ebullición mucho menor que el compuesto extraído y es usualmente seleccionado por el bajo y no tóxico compuesto orgánico que tiene punto de ebullición menor a 100º C. Si es necesario extraer un gran volumen de material que entre en el embudo de separación, la extracción puede, por supuesto, hacerse en partes. Pequeñas cantidades de material insoluble en agua puede ser eficientemente removido de las grandes cantidades de agua, añadiendo un poco de éter (u otro solvente menos denso que el agua) en el contenedor de agua/producto de la mezcla, agitar bien la mezcla, adicionarla en porciones al embudo de separación, retirar la mayor capa de agua que se pueda después de cada adición. Este procedimiento puede ser usado para lavar una gran cantidad de solución orgánica con un poco de agua, si esta solución es más densa que el agua. La mayoría de veces es posible ver, en el embudo de separación, la fase orgánica y la fase acuosa, con el conocimiento de los volúmenes relativos usados ó con las densidades relativas de los dos solventes. Sin embargo, a veces, la transferencia de material de una capa a otra o la presencia de algunas sustancias de diferentes densidades puede hacer incierta el reconocimiento de las fases. No es posible, por supuesto, identificar sólo con el olor de cada fase, cuál es cual, al igual que con la presión de vapor de cada componente en cada fase. En ocasiones, se pueden diferenciar las fases añadiendo un poco de agua y observando a cuál capa se incorpora el agua añadida. A continuación se mencionaran distintos tipos de equipos adecuados para llevar a cabo el proceso de extracción líquido-líquido Columna de pulverización. Es el aparato más sencillo de construir. La fase dispersa se rocía en pequeñas gotas en la fase continua (el pulverizador puede estar en el fondo de la columna cuando la fase menos densa es la que va a dispersarse. La operación de estos aparatos está enmascarada por un alto grado de retromezcla en la fase continua. Columna de relleno. En esencia es una columna de pulverización con alguna forma de relleno dividido en su interior. El relleno sirve para reducir la acción de un gran número de unidades de transferencia. Columna de platos. Las columnas de platos son utilizadas en la extracción son casi siempre columnas de platos perforados. La fase dispersa fluye a través de los agujeros de los platos y se recoge encima (para fase dispersa pesada) debajo (para fase dispersa ligera) en la bandeja siguiente, la cual entonces redispersa el líquido. Las etapas discretas son efectivas para reducir la retromezcla.

Columna pulsante. El contenido tanto de una columna de platos como de una columna de relleno puede ser impulsado aplicando oleadas intermitentes de presión de bombeo a la columna. Este impulso estimula las velocidades de transferencia de materia en la columna, debido a un aumento del área interfacial (minado hacia arriba de la gota) y a un aumento de los coeficientes de transferencia de la materia. Como consecuencia, una columna pulsante puede dar una separación específica en menor altura de torre que otra columna equivalente no pulsante. La columna pulsante aprovecha los beneficios de una agitación mecánica sin que haya partes móviles en la columna Columna de tabiques deflectores. Este dispositivo es una columna vertical abierta con varios deflectores horizontales construidos a intervalos a lo largo de su altura para reducir la extensión de mezclado axial. Los dispositivos deflectores corrientes tienen discos y arandelas, dos de los discos son platos circulares horizontales sólidos, montados axialmente con un diámetro menor que el de la columna. Las arandelas son anillos horizontales unidos a las paredes de la columna. La construcción es semejante a la columna RDC (Contactor de Discos Rotatorios). Columnas agitadas mecánicamente. En estas columnas, agitadores rotatorios conducidos por un eje que se extiende axialmente a lo largo de la columna agitan las fases líquidas, promoviendo la rotura de la gota y la transferencia de materia. En la columna Schelbed las regiones agitadas por agitadores montados axialmente están separadas verticalmente una de otra por regiones de malla de alambre. Los agitadores propician la coalescencia y la separación de fases haciendo que las fases ligera y pesada fluyan en las direcciones deseadas hacia arriba y hacia debajo de la columna. En la columna RDC una rápida rotación de discos horizontales sirve para dar un rompimiento de fase y una transferencia de materia por cizalladura contra los discos. Los anillos separan las regiones de discos rotatorios una de otra para disminuir los efectos de retromezcla. Hay también un contactor de discos rotatorios asimétrico (Hanson, 1968). La columna Oldshue-Rushton (Contactor CM Lightnin) utiliza impulsores de turbina y comportamientos más profundos para lograr el mismo resultado que los otros dispositivos de esta categoría. Contactor Graesser de cubetas de goteo. Esta es una unidad completamente distinta en concepto de la descrita por Hanson (1968Ç). Consiste en un gran tambor horizontal, cilíndrico, con rotación lenta, dentro de la cual hay abiertas unas montadas en la pared del cilindro. Las dos fases están estratificadas en el tambor, llenándolo. Las cubetas cogen cantidades de una fase y la transportan a la otra, haciendo que gotas relativamente grandes de cada fase caigan o suban a través de la otra fase. Esta suave dispersión y la sedimentación fácilmente resultante hacen que se utilicen en sistemas con dificultad de sedimentación, los cuales tienden a emulsificar. Mezclado-sedimentador. Estos dispositivos proporcionan compartimientos separados para la mezcla y para la ulterior separación de fases por sedimentación. La mezcla se hace normalmente por agitadores mecánicos rotatorios; sin embargo, uno o ambos líquidos pueden también ser bombeados a través de boquillas u orificios, etc., para producir el mezclado. Los aparatos mezclador-sedimentador dan generalmente una alta eficiencia de transferencia de materia, lo que permite hacer un diseño digno de confianza usando un análisis de las etapas de equilibrio basado únicamente en los datos

de equilibrio del sistema, sin que sean necesarios datos reales de la velocidad de transferencia. Generalmente, los dispositivos mezclador-sedimentador son más complejos que otros aparatos y ocupan un volumen relativamente grande. Contactores centrífugos. Estos dispositivos utilizan fuerza centrífuga para provocar un flujo en contracorriente de la fase pasando de una a otra lo más rápidamente posible a través sólo de la acción de la gravedad. La fuerza centrífuga también provoca la coalescencia de las gotitas donde esto es difícil. Los extractores centrífugos en un dispositivo simple pueden suministras varias etapas de equilibrio, pero no mucha. Una única ventaja de los extractores centrífugos es el corto tiempo de residencia de las fases en el aparato, hecho que es a menudo ventajoso en la industria farmacéutica. Distintos tipos de Contactores incluyen el extractor Podbielniak, el extractor Westfalia y el extractor DeLaval. Selección del Disolvente Si un producto orgánico va a ser purificado por disolución en un solvente orgánico seguido de una extracción de una solución con dos o más porciones de solución acuosa, el proceso entero debe ser mucho más rápido y fácil, y debe involucrar menos pérdidas, si la solución orgánica es menos densa que el agua. En este caso, la capa de agua puede ser sacada a través de la llave, y la fase orgánica es retenida en el embudo, lista para la siguiente extracción. Si la fase orgánica es más ligera que el agua, tiene que ser retirada a través de la llave, derramar la fase acuosa, y regresar la fase orgánica al embudo de separación para la siguiente extracción. Cada una de esas transferencias se llevará un tiempo y puede implicar una pérdida de material. Por el contrario, si es necesario obtener una solución acuosa con varias porciones de disolvente con el fin de lograr la máxima recuperación de una sustancia será más conveniente extraer con un disolvente más pesado que el agua de modo que el disolvente pueda ser simplemente extraído a cada momento a través de la llave sin retirar primero la fase acuosa. Fundamento Teórico La extracción está basada en la distribución de un compuesto entre dos fases en equilibrio. Esta repartición (o distribución) en equilibrio depende de la solubilidad del compuesto en cada uno de las dos fases. c3) Emulsiones y métodos para romperlas Una emulsión es una dispersión coloidal de partículas líquidas en otro líquido. Un problema común en la extracción es el fracaso de la separación completa y limpia en dos capas de una solución inmiscible; un cierto volumen de una mezcla en una interfase a veces consiste en gotas de una solución o suspensión en otra (una emulsión). En algunos casos, la separación se hace limpia y completa si el embudo de separación y su contenido están en reposo por unos minutos. Si el volumen de la emulsión es relativamente pequeño, puede ser temporalmente ignorado y la extracción continúa con la esperanza de que desaparezca la emulsión en extracciones posteriores, pero, si la mayor parte de la mezcla es emulsificada, debe ser separada (si se cuenta con el tiempo necesario) o romperla de otra forma. Si la emulsión causa una diferencia muy pequeña en la densidad de las dos capas, la adición de un solvente o dos capas puede producir una mayor diferencia en la densidad. El pentano es el más eficiente para hacer que la densidad de una solución orgánica decrezca, la adición de agua puede hacer que la

densidad de una fase acuosa se incremente o se reduzca, dependiendo de su composición. Si la fase acuosa contiene cantidades considerables de solventes orgánicos (tales como los alcoholes), puede tener una densidad más baja a 1gr/mL, por otro lado, si es una solución de materia inorgánica, esta tendrá una densidad mayor a 1gr/mL, la adición de sal o de una solución saturada de cloruro de sodio, puede también incrementar la densidad de la fase acuosa. Las emulsiones son comúnmente encontradas en extracciones que incluyen soluciones básicas. Probablemente esto es porque las trazas de ácidos orgánicos de altos pesos moleculares son convertidas en sus sales, y el jabón resultante provoca emulsificación. La tendencia a emulsificar en una extracción con una solución acuosa neutra puede a veces superarse añadiendo unas gotas de ácido acéticos, así, se evita la formación del jabón. Las emulsiones en ocasiones pueden ser rotas mediante la centrifugación y mediante el filtrado a succión del material emulsificado. El filtrado a succión es una operación muy llena de problemas, por lo que debe realizarse en el último de los casos. Las prevenciones en la formación de emulsiones son, por mucho, mejores que las soluciones, si la mezcla es agitada suavemente al principio y después estimar la tendencia hacia la formación de la emulsión. Cuando la formación de una emulsión puede ser un problema, se debe agitar lentamente las capas y por un mayor tiempo. a)

Sublimación fundamento teórico, gráfica de presión de vapor el contrario temperatura, importancia y usos, método de laboratorio para llevar a cabo.

La presión de vapor de un sólido también varía con la temperatura; a causa de este comportamiento muchos sólidos pueden pasar rápida y directamente a la fase gaseosa sin pasar por la líquida. Este proceso es llamado sublimación, si el vapor puede ser re-solidificado, el ciclo vaporización-solidificación puede ser usado como método de purificación; esta purificación puede ser exitosa solo si las impurezas tienen presiones de vapor más bajas que el material sublimado. La sublimación es una propiedad usualmente de sustancias volátilmente no polares que también tienen una estructura simétrica; los compuestos simétricos tiene puntos de fusión relativamente altos y altas presiones de vapor. La facilidad con que una sustancia puede escapar del sólido esta determinada por las fuerzas de sus interacciones intermoleculares; estructuras moleculares simétricas tienen una distribución relativamente uniforme de su densidad electrónica y un momento bipolar pequeño. Un momento dipolar pequeño significa una presión de vapor más alta y las fuerzas electrostáticas mas bajas Hablando estrictamente el punto de sublimación es como el punto de fusión o el de ebullición. Este esta definido como el punto en el cual la presión de vapor de un sólido iguala a la presión aplicada Métodos de sublimación La sublimación puede ser utilizada para purificar sólidos, el sólido es calentado hasta que la presión de vapor sea lo suficientemente fuerte para que se vaporice y condense como un sólido. La superficie superior mantiene el conjunto para ser enfriado por un flujo continuo usando un condensador de dedo frío, por una mezcla de agua-hielo o por flujo de aire directo por medio de una boquilla. Las mangueras de agua deben de estar bien aseguradas a la entrada y salida del condensador de dedo frío, de otra manera las conexiones pueden gotear y permitir el paso de agua al aparato de sublimación: muchos sólidos no producen suficiente presión de vapor a 760 mmHg pero pueden ser sublimados a presión reducida. Así la mayoría de los equipos de sublimación esta provista de una conexión de un aspirador o

de una bomba de vacío. La reducción de la presión es también ventajosa en la prevención de la descomposición térmica de las sustancias que requieren altas temperaturas a presiones comunes. En práctica el término sublimación es vagamente aplicado, y es a menudo mencionado para describir el proceso en el cual el sólido se derrite antes de la evaporización, esto no es realmente una sublimación; es importante recordar que para realizar una sublimación es necesario mantener la temperatura por debajo del punto de fusión del sólido. Después de la sublimación el material que se ha reunido en la superficie fría es recuperado quitando el dedo frío del aparato, el dedo frío se debe de quitar con mucho cuidado para evitar la perdida de cristales recolectados. El depósito de los cristales es escarbando el dedo frío con una espátula, si se usa la presión reducida, la presión reducida debe de ser llevada cuidadosamente para evitar una bocanada de aire que desaloje los cristales. Identificación de la Cafeína Punto de fusión mixto Si el objetivo del experimento es identificar que dos sustancias A y B son idénticas puesto que cada una exhibe punto de fusión similares o idénticos, son pulverizados finamente y mezclados en cantidades iguales, entonces el punto de fusión de la mezcla es determinado. Si hay una disminución del punto de fusión o si el rango de fusión es expandido en una gran cantidad, no se puede determinar si una de las sustancias ha actuado como impureza y si son o no el mismo compuesto. CCF e2) Derivado Un derivado de un compuesto es un segundo compuesto, de punto de fusión conocido, formado a partir del compuesto original por una simple reacción química; en un intento de hacer una prueba química de un compuesto orgánico, uno debe convertirlo en un derivado. Si el primer compuesto, cafeína en este caso, y su derivado tiene punto de fusión que estén registrados en la literatura, se deduce que no es sólo una coincidencia y que la determinación del primer compuesto, cafeína, ha sido igualmente establecida. Filtración sobre Celita A menudo partículas finas pasan a través del papel filtro obstruyen completamente deteniendo así la filtración, esto se evita usando una sustancia llamada coadyuvante de filtración o celita, este material es llamado también tierra de Diatomeas debido a su fuente; esto es un material inerte finamente dividido derivado de los cascarones microscópicos de diatomeas muertas. El coadyuvante de filtración, los poros fibrosos de papel filtro, este es suspendido o mezclado con un disolvente para formar una pasta delgada y así filtrar a través del embudo Büchner nota que se forma una fase de diamantes aproximadamente de 3mm en la parte superior del papel filtro, el disolvente en el cual los diamantes fueron disueltos se vierte desde un matraz erlenmeyer. Partículas finamente divididas no pueden ser filtradas o succionadas a través de esta fase y serán detenidas en el filtro; esta técnica es empleada para remover impurezas y no para detectar un producto, el filtrado es el material desconocido, en este procedimiento la filtración con el coadyuvante de filtración no es apropiada cuando la sustancia deseada es cristalina o precipitada de la solución.

Extracción Solido- Líquido Continua Y Directa, Uso Del Soxhlet Y Esquema La extracción de muestras sólidas con disolventes, generalmente conocida como extracción sólidolíquido o lixiviación, es un método muy utilizado en la separación de analitos de muestras sólidas. Los métodos tradicionales de extracción sólido-líquido pueden dividirse en dos grandes grupos. k1) Métodos que necesitan un aporte de calor, Soxhlet. Soxtec ® System HT y extracción Soxhlet asistida por microondas. k2) Métodos que no requieren un aporte de calor: agitación con ultrasonidos y agitación simple. La extracción Soxhlet ha sido (y en muchos casos, continúa siendo) el método estándar de extracción de muestras sólidas más utilizado desde su diseño en el siglo pasado, y actualmente, es el principal método de referencia con el que se comparan otros métodos de extracción. El matraz es calentado con una manta calefactora hasta que el disolvente orgánico se evapora, el vapor de disolvente atraviesa el cartucho que contiene la muestra ascendiendo por el contenedor hasta el refrigerante. Cuando el vapor de disolvente llega al refrigerante este condensa y cae en forma líquida de nuevo en dirección al matraz pero, en su camino, este golpea con la muestra disolviéndola (para que esto ocurra la muestra debe estar perfectamente seca y finamente dividida). El analito disuelto en disolvente orgánico pasa por un sifón el cual, al llenarse y desbordar, descarga sobre el matraz redondo. Cuando el proceso de disolución se da por finalizado se añade una última etapa: la evaporación. El disolvente se evapora por calentamiento concentrando la muestra. La extracción con Soxhlet presenta las siguientes ventajas: La muestra está en contacto repetidas veces con porciones frescas de disolvente. La extracción se realiza con el disolvente caliente, así se favorece la solubilidad de los analitos. o es necesaria la filtración después de la extracción. La metodología empleada es muy simple.

gran variedad de métodos oficiales cuya etapa de preparación de muestra se basa en la extracción con Soxhlet. Por otra parte, las desventajas más significativas de este método de extracción son: El tiempo requerido para la extracción normalmente está entre 6-24 horas. La cantidad de disolvente orgánico (50-300 ml)

orgánico está próxima a su punto de ebullición.

pa final de evaporación del disolvente para la concentración de los analitos. La extracción Soxhlet es la técnica de separación sólido-líquido comúnmente usada para la determinación del contenido graso en muestras de diferente naturaleza. El resultado representa el contenido de sustancias extraíbles, que mayoritariamente son grasas, aunque también hay otras sustancias como las vitaminas liposolubles y pigmentos en el caso de su determinación en alimentos. EXTRACCIÓN La extracción es la técnica empleada para separar un producto orgánico de una mezcla de reacción o para aislarlo de sus fuentes naturales. Puede definirse como la separación de un componente de una mezcla por medio de un disolvente. En la práctica es muy utilizada para separar compuestos orgánicos de las soluciones o suspensiones acuosas en las que se encuentran. El procedimiento consiste en agitarlas con un disolvente orgánico inmiscible con el agua y dejar separar ambas capas. Los distintos solutos presentes se distribuyen entre las fases acuosas y orgánica, de acuerdo con sus solubilidades relativas. De este modo, las sales inorgánicas, prácticamente insolubles en los disolventes orgánicos más comunes, permanecerán en la fase acuosa, mientras que los compuestos orgánicos que no forman puentes de hidrógeno, insolubles en agua, se encontrarán en la orgánica. • Coeficiente de reparto Ciertos compuestos orgánicos, como los alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, ésteres, aminas, etc., capaces de asociarse con el agua a través de puentes de hidrógeno, son parcialmente solubles en este disolvente y en los orgánicos; en estos casos pueden ser necesarias varias extracciones sucesivas para eliminar la sustancia orgánica de la fase acuosa. Cuando se agita una solución acuosa de una sustancia con un disolvente orgánico en el que la sustancia es al menos algo soluble, el compuesto se disuelve parcialmente en cada disolvente. La relación de las concentraciones en ambos (CO y CA)- proporcionales a las solubilidades respectivas, SO y SA-, cuando se alcanza el estado de equilibrio a una temperatura determinada, se llama coeficiente de distribución o de reparto, KD. En general, para un volumen determinado de líquido extractivo, la eficacia de la extracción aumenta con el número de las mismas. En la práctica, no obstante, deben tenerse en cuenta también el tiempo y el trabajo requeridos por las repetidas extracciones y los inconvenientes que presenta la manipulación de muy pequeñas cantidades de disolvente. Como norma práctica puede indicarse que para solutos mucho más solubles en el disolvente extractivo que en el agua, debe utilizarse en cada extracción un volumen de aquél igual a la tercera parte de ésta. Disolventes orgánicos muy utilizados son el tolueno (C6H5-CH3), el éter de petróleo (mezcla de alcanos de baja magnitud molecular), el cloruro de metileno (CH2Cl2), el cloroformo (CHCl3), el tetracloruro de carbono (CCl4), el acetato de etilo (CH3-COOC2H5) y el alcohol nbutílico (CH3CH2CH2CH2OH). La elección del disolvente se realiza en cada caso teniendo en cuenta la solubilidad en el mismo de la sustancia a extraer y la facilidad con que puede separarse ésta del disolvente. El éter dietílico es el más utilizado por la gran solubilidad en el mismo de la mayor parte

de los compuestos orgánicos y por su bajo punto de ebullición (35°). Sin embargo, su gran volatilidad y su fácil inflamabilidad exigen manejarlo con las precauciones debidas. • Equipo y procedimiento La posición relativa de las capas acuosa y orgánica depende de sus densidades. En caso de duda puede determinarse la identidad de cada una de ellas ensayando la solubilidad en agua de unas gotas de la misma. Es una medida prudente, en especial cuando se trata de reacciones nuevas, conservar todos los extractos y líquidos residuales hasta comprobar que se obtiene el producto final con el rendimiento esperado; sólo entonces debe procederse a la limpieza. • Emulsiones Con frecuencia, sobre todo cuando se trabaja con soluciones alcalinas, se forman emulsiones durante el proceso de extracción. Estas pueden romperse, de ordinario, mediante: 1) un movimiento de giro suave al líquido del embudo de separación, mantenido en su posición normal; 2) agitación vigorosa de la capa emulsionada con una varilla de vidrio; 3) saturación de la capa acuosa con sal común; 4) centrifugación. El método 3, de saturación con sal, tiene una doble ventaja: hace disminuir la solubilidad en agua de la mayor parte de los solutos y de los disolventes orgánicos. Su nombre es efecto salino. • Extracción con ácidos y álcalis Con frecuencia se consiguen separaciones muy netas de compuestos orgánicos, utilizando soluciones ácidas o alcalinas capaces de convertir dichas sustancias en sales, solubles en agua e insolubles en éter. Una solución de hidróxido sódico al 5-10 % convierte, por ejemplo, los ácidos carboxílicos, R-COOH, en sus sales sódicas, R-COO-, Na+. Loscompuestos fenólicos experimentan una transformación semejante con el mismo reactivo. Poresta causa puede utilizarse una solución de hidróxido sódico para extraer un ácido carboxílico oun compuesto fenólico de su solución en un disolvente orgánico o, recíprocamente, liberar estos tipos de compuestos de sus impurezas orgánicas por extracción de sus soluciones alcalinas con un disolvente adecuado. Las soluciones acuosas de bicarbonato sódico convierten también los ácidos carboxílicos en sus respectivas sales sódicas, pero no son lo suficientemente básicas para formar sales con los compuestos fenólicos. Esta es la base de un elegante método de separación de ácidos carboxílicos y fenoles: el ácido se extrae en primer lugar de su solución en un disolvente orgánico con una solución de bicarbonato sódico y, posteriormente, el fenol con solución de sosa. Los ácidos inorgánicos se eliminan con facilidad de los disolventes orgánicos por extracción con una solución de hidróxido, carbonato o bicarbonato sódicos. El ácido clorhídrico diluido se emplea con frecuencia para la extracción de sustancias básicas de sus mezclas con otras neutras o ácidas, o bien para eliminar impurezas básicas. El ácido diluido convierte la base, p.ej., amoniaco o una amina orgánica (R3N), en el correspondiente hidrocloruro (R3NH+, Cl-), soluble en agua. Importancia del secado Pequeñas cantidades de humedad inhiben la cristalización de muchos sólidos. Además, muchos líquidos, cuando destilan en presencia de agua, reaccionan con ésta (se hidrolizan) o destilan con el agua (se arrastran) a temperaturas bastantes distantes de sus puntos de ebullición. Por estas razones, el paso final, antes de la recristalización de un sólido o de la destilación de un líquido, es la eliminación del agua que lleva consigo mediante algún proceso de secado. En general, como mejor se seca una sustancia orgánica es en solución (generalmente en el disolvente de extracción).