Introduccion Laboratorio Quimico II

 

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA, QUÍMICA FÍSICA Y QUÍMICA ORGÁNICA

INTRODUCCIÓN AL LABORATORIO QUÍMICO II ÁREA DE QUÍMICA ORGÁNICA

 

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1.- REGLAS GENERALES LABORATORIO

DE

SEGURIDAD

EN

EL

1.- Utilizar bata de laboratorio y gafas de seguridad en todo momento 2.- No deben utilizarse lentes de contacto 3.- Utilizar guantes de látex cuando exista riesgo de contacto de la piel con sustancias tóxicas 4.Utilizar máscara cuando se manejen sustancias que puedan desprender vapores de elevada toxicidad 5.- No usar pipetas succionando con la boca. Utilizar un aspira-pipetas o una pera de goma 6.- Nunca trabajar solo en el laboratorio 7.- Trabajar siempre que sea posible en una vitrina, especialmente cuando se realicen reacciones en las que intervengan o puedan formarse sustancias tóxicas volátiles 8.- Antes de llevar a cabo cualquier reacción o proceso químico, leer detenidamente el procedimiento experimental 9.- No emplear un reactivo sin haber leído previamente su etiqueta, prestando especial atención a los símbolos de peligrosidad y a las recomendaciones para su correcto manejo. 10.- Extraer de cada recipiente de reactivo exclusivamente la cantidad que se necesita. El reactivo sobrante no debe devolverse al recipiente original. 11.- En caso de emplear mechero Bunsen asegurarse previamente de la ausencia de líquidos inflamables en los alrededores. 12.- Conocer la localización exacta de duchas de seguridad, lavaojos, salidas de emergencia y extintores. 13.- En caso de accidente, aunque parezca insignificante, avisar inmediatamente al profesor de laboratorio. 14.- NO COMER, BEBER O FUMAR EN EL LABORATORIO. 15.- No permitir la entrada al laboratorio a personas ajenas al trabajo que se está realizando. 16.- Precauciones adicionales: -  El tamaño y la capacidad del material debe estar siempre proporcionado al volumen y la cantidad de las sustancias -  Los matraces solamente deben llenarse hasta la mitad en las destilaciones y calentamientos a reflujo -  En los aparatos a vacío, es decir, rotavapor, destilación con trompa de agua o con bombas de aceite, deben utilizarse matraces de fondo redondo. -  Al cortar varillas y tubos de vidrio deben protegerse las manos y rodear a la llama los extremos del tubo recién cortado. -  Utilizar una pequeña cantidad de grasa de silicona en las conexiones del material de ajuste. -  No se deben introducir pipetas o espátulas que no estén completamente limpias y secas en los botes de reactivos.

 

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2.- PREVENCIÓN DEL RIESGO EN EL LABORATORIO QUÍMICO Introducción Cualquier operación del laboratorio en la que se manipulen productos químicos presenta siempre unos riesgos. Para eliminarlos o reducirlos de manera importante es conveniente, de efectuar cualquier operación, lectura crítica del procedimientoantes a seguir, asegurarse de disponer del hacer materialunaadecuado, manipular siempre la cantidad mínima de producto químico, llevar las prendas y accesorios de protección adecuados (si son necesarias) y tener previsto un plan de actuación en caso de incidente o accidente. A continuación se revisan una serie de operaciones habituales en el laboratorio químico, relacionando los posibles riesgos existentes y las correspondientes actuaciones para su eliminación o reducción.

Evaporación al vacío Se llevan a cabo normalmente en evaporadores rotativos (rotavapor) que permiten el calentamiento y la agitación por rotación de la muestra tratada al vacío, debiéndose tener en cuenta las siguientes precauciones. •

 

 

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Los balones no deben llenarse excesivamente y debe evitarse un sobrecalentamiento de la mezcla tratada por evaporación. Si existe la posibilidad de que se formen productos inestables (p.e., peróxidos) no se llevará la mezcla a sequedad. Debe esperarse el enfriamiento del balón que contenga la mezcla antes de eliminar el vacío. Este enfriamiento progresivo se puede lograr apartando la muestra del baño, mientras se mantiene la agitación. Para evitar que los vapores eliminados deterioren la bomba de vacío o bien contaminen el agua en caso de emplear trompas de agua se puede colocar una trampa refrigerada.

Filtración al vacío Los matraces para la filtración al vacío deben ser de vidrio de elevada calidad, hallarse en excelente de conservación y deben fijarse con solidez Si la filtración es estado defectuosa por las características propias de los evitando productostensiones. manipulados debe considerarse que un aumento de vacío no va a mejorar el rendimiento ni el tiempo de filtrado; sí, en cambio, el riesgo de implosión. Puede ser aconsejable la aplicación de otras medidas como la presión o el filtrado en pequeñas cantidades con el fin de evitar la colmatación del filtrado o del filtro de papel. En este último caso debe estarse siempre pendiente de su posible rotura.

Extracción líquido-líquido En la mayor parte de los procesos de extracción líquido-líquido a temperatura ambiente, una de las fases es un compuesto orgánico volátil, normalmente un disolvente inflamable, por lo que habrá que aplicarle las recomendaciones generales frente a la utilización de este tipo de compuestos que ya se han citado (sobrepresión, presencia de vapores inflamables).

 

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Si se emplea un embudo de decantación con agitación manual, existe además el problema del contacto directo con los productos y la posibilidad de proyecciones de líquidos e inhalación de concentraciones elevadas de vapores al aliviar la presión del embudo (generada por la vaporización durante la agitación) a través de la válvula de la llave de paso. En esta operación es recomendable usar guantes impermeables, ropa de protección y, si las substancias que intervienen en el proceso tienen características de peligrosidad elevadas, realizar la operación en vitrina, aunque ello represente incomodidad.

Destilación La destilación es una de las operaciones más habituales en los laboratorios. En ella hay que tener en cuenta los posibles riesgos de:    

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Rotura del recipiente e inflamación. Paro de la refrigeración provocando la emisión de vapores y generación de una atmósfera inflamable. Ebullición irregular con posibilidad de desprendimiento de vapores y proyecciones y salpicaduras.

Las pautas de actuación para el control del riesgo son:  

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El aparato o el montaje de destilación debe estar adaptado a las cantidades y características de los productos a destilar. Si el producto a destilar puede contener subproductos de descomposición de características peligrosas o desconocidas, debe llevarse a cabo la destilación con muchas precauciones (vitrina, apantallamiento, protecciones personales, material de intervención, etc.) y en cantidades pequeñas, que pueden aumentarse paulatinamente en caso de que no se observen anomalías. La utilización de pequeñas cantidades de productos en todas aquellas operaciones sobre las que no se tiene información previa del posible comportamiento de las substancias presentes es una norma general a aplicar en la reducción de riesgos en el laboratorio. El calentamiento debe hacerse preferentemente mediante mantas calefactoras o baños (aceite, arena) que deben colocarse encima de sistemas móviles (elevadores) con el fin de permitir un cese rápido del aporte de calor en caso de necesidad. Para los líquidos inflamables puede ser ventajoso utilizar un recipiente metálico que evita los riesgos de rotura aunque presenta el inconveniente de que no permite ver la cantidad de líquido que queda en le recipiente. Examinar siempre el material y la estanqueidad del montaje de destilación, sobretodo en el caso de líquidos inflamables, antes de cada operación para evitar un fallo eventual o una fuga. Regularizar la ebullición introduciendo antes de iniciar la aplicación de calor algunos trocitos de porcelana porosa o de vidrio en el líquido a destilar. Trabajar, siempre que sea posible, en vitrinas. Disponer de equipos de protección personal (sobre todo, gafas de seguridad). Utilizar dispositivos de control de temperatura, de aporte de calor y de la refrigeración. Prestar atención a la temperatura de autoinflamación (autoignition point) de las substancias presentes en la mezcla de destilación.

 

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La aplicación de vacío, que puede representar problemas añadidos, se ha comentado en el apartado de operaciones con vacío.

Evaporación - secado Las operaciones de evaporación y secado, cuando se trata de disolventes, presentan el riesgo de desprendimiento de vapores tóxicos o inflamables. Para su prevención son acciones adecuadas:    

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Efectuar la operación en el interior de una vitrina o emplear un evaporador rotatorio. Si el aporte de calor mediante estufa es indispensable se utilizará una que esté ventilada, disponga de un sistema de aspiración de vapores y se trabajará siempre a temperaturas moderadas, asegurándose que en ningún punto del interior o exterior de la estufa se puede sobrepasar el punto de autoinflamación. La evaporación de un producto empapado de un líquido volátil se puede efectuar en frío. La evaporación y secado con aplicación de vacío se ha comentado en el apartado de operaciones con vacío.

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3.- CUADERNO DE LABORATORIO E INFORME DE PRÁCTICAS Todos los datos experimentales se deben recoger en un cuaderno de notas. Cada sesión debe encabezarse con el título y la fecha. Durante el curso del experimento deben anotarse todas las observaciones, rendimientos, puntos de fusión y otros datos de importancia. Losconveniente Informes dedisponer prácticasdedeben ser breves pero facilitar su redacción es un cuaderno en el quecompletos. se recojanPara los datos obtenidos y las observaciones realizadas a lo largo del desarrollo de las prácticas. Los informes serán confeccionados por cada grupo por separado. Un informe de Trabajos Prácticos debe contener los siguientes ítems: - Título - Nombres de los integrantes del grupo - Resumen: En unas pocas líneas informa de los objetivos y principales resultados de la experiencia. - Introducción: una breve descripción de los objetivos, principios teóricos (resumidos), técnicas experimentales, bibliografía, etc. - Cálculos y Resultados: La obtención, presentación y procesamiento de los datos experimentales es la parte más importante de un trabajo práctico. Los datos, ya sean experimentales o calculados, se deben presentar preferentemente en tablas o gráficos claramente identificados y enumerados según el orden en que sean presentados en el cuerpo del informe. Su contenido debe ser explicado en el texto. Definir la nomenclatura empleada. - Discusión y Conclusiones: Los datos obtenidos deben ser comparados con los disponibles en bibliografía, marcando la discrepancia que pueda existir con éstos. Se debe analizar las posibles fuentes de errores y los métodos propuestos para disminuirlos o eliminarlos

 

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4.- MATERIAL DE VIDRIO El material de vidrio es uno de los elementos fundamentales del laboratorio. Frente a un conjunto de ventajas, entre las que destaca su carácter inerte, transparencia, manejabilidad y posibilidad de diseñar piezas a medida, presenta como único inconveniente su fragilidad, por lo tanto, se debe trabajar con cuidado de que no se rompa. Nunca se debe aplicar vacío, presión o calefacción a una pieza de vidrio que presente una fractura por pequeña que sea. El material de vidrio debe lavarse inmediatamente después de su uso y guardarse siempre limpio y seco. Para lavar el material de vidrio, a veces es suficiente utilizar agua, detergente y una escobilla. Sin embargo, cuando el material contiene restos de productos orgánicos, generalmente insolubles en agua, se lava en primer lugar con acetona, para disolver el residuo orgánico, y a continuación con agua y detergente. Finalmente, el material se enjuaga con acetona y se deja secar al aire unos minutos antes de introducirlo en la estufa. Antes de lavar el material, hay que desmontar las llaves de vidrio y eliminar la grasa con una toalla de papel impregnada en hexano. El material de vidrio más común en los laboratorios de química orgánica se puede ver en la siguiente figura.

 

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probeta

Cabeza de destilación

Matraz Erlenmeyer

Cola de destilación Embudo buchner Matraz de fondo redondo

Vaso de precipitado

kitasatos

Embudo alemán Embudo de decantación

Refrigerante Liebig

Columna Vigreux o de rectificación

Refrigerante de bolas Refrigerante de serpentín

 

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5.- TÉCNICAS EXPERIMENTALES BÁSICAS 5.1. Cristalización de compuestos orgánicos Los productos sólidos que se obtienen en una reacción suelen estar acompañados de impurezas que hay que eliminar para poder disponer del producto deseado en el mayor grado de pureza posible. El método más adecuado para la eliminación de las impurezas que un sólido es por cristalizaciones sucesivas disolvente puro,deo bien contamina en una mezcla de disolventes. Al procedimiento se bien le daenelun nombre genérico recristalización. Esta técnica se basa en dos factores: - Diferencia de solubilidad del compuesto en un determinado disolvente a temperatura ambiente y en caliente. - Diferencia de solubilidad de la sustancia problema y de las impurezas que la acompañan en el disolvente. Por tanto, el aspecto más delicado del proceso es la elección del disolvente apropiado que debe cumplir las siguientes propiedades: a) Alto poder de disolución de la sustancia que se va a purificar a elevadas temperaturas pero prácticamente insoluble en frío. b) Baja capacidad de disolución de las impurezas que contaminan al producto en cualquier rango de temperatura (permitiendo así su filtración en caliente) o muy solubles (con lo que permanecerán en disolución al enfriar). c) Generar buenos cristales del producto que se va a purificar. d) Fácil de eliminar. En la práctica, se realizan varias experiencias hasta encontrar el disolvente que se aproxime más a las condiciones ideales. En la tabla siguiente se resumen las características de solubilidad de algunos compuestos orgánicos en relación a la polaridad de los mismos (se debe tener en cuenta que, en general, lo semejante disuelve a lo semejante).

Tipo de sustancia

Polaridad

Disolvente pentano, hexano, éter de petróleo, tolueno éter etílico cloroformo

hidrocarburos

baja

éteres haluros de alquilo y ésteres

baja baja

aldehídos y cetonas fenoles

baja media

alcoholes ácidos carboxílicos y ácidos sulfónicos

media

acetona acetato de etilo, diclorometano etanol

alta

agua

En algunos casos es necesario utilizar mezclas de dos disolventes, uno en el cual el sólido a purificar sea muy soluble y otro en el cual sea sólo ligeramente soluble. Ambos disolventes han de ser completamente miscibles y, si es posible, deben de tener puntos de ebullición similares. Por último, habrá de tenerse en cuenta la posible reactividad entre el/los disolvente/s y la muestra. Un compuesto no se puede recristalizar en un disolvente con el que reacciona. Por ejemplo, un disolvente básico (por ejemplo la piridina) no se debe emplear para recristalizar ácidos carboxílicos.

 

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Proceso de recristalización Una vez conocido el disolvente apropiado se procede como sigue: 1. Se disuelve el producto cristalino impuro en un disolvente adecuado a la temperatura de ebullición o en sus proximidades. Para ello se pone la muestra sólida en un matraz o erlenmeyer de tamaño adecuado y se añade un trozo de plato poroso y un poco de disolvente, se calienta en la placa calefactora o al baño-maría. Se añade disolvente en pequeñas porciones y se vuelve a calentar hasta ebullición. Esta operación se repetirá hasta que toda la muestra sólida se haya disuelto por completo. 2. Se filtra por gravedad, utilizando un filtro de pliegues (figura 2), la solución obtenida en caliente para eliminar las partículas insolubles como el polvo u otras impurezas. 3. Dejar enfriar la disolución lentamente hasta que la cristalización del producto purificado sea lo más completa posible. 4. Se separan los cristales obtenidos del líquido sobrenadante (aguas madres) por filtración por succión a vacío (figura 3). 5. Se seca el sólido obtenido. 6. Se comprueba la pureza del sólido obtenido a través de sus constantes físicas (puntos de fusión y datos espectroscópicos).

Un factor muy importante a tener en cuenta es si el disolvente es acuoso u orgánico. En caso de usar disolventes orgánicos es necesario siempre calentar la mezcla con el montaje de reflujo. Si no se hace de esta manera se generan vapores inflamables que pasan a la atmósfera y que en contacto con llamas o focos de calor conducen a un serio riesgo de incendio y explosiones. La preparación del filtro de pliegues se hace siguiendo el esquema de la figura 4.

 

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Figura 4 Cuando se lleva a cabo la filtración por succión a vacío la superficie del buchner se recubre con un disco de papel de filtro (NO UTILIZAR NUNCA EL BOLÍGRAFO PARA DIBUJAR EL DISCO DE PAPEL). El disco de papel debe tener un diámetro algo menor que el del embudo, de manera que su borde no se levante ni se arrugue, ya que por los pliegues pasaría algo de sólido. Se moja el papel con unas gotas del disolvente, y se filtra. Así se conseguirá que se adapte perfectamente al embudo.

5.2. Calentamiento a reflujo Para reacciones con calentamiento a reflujo se coloca la mezcla de reacción en un matraz de fondo redondo con un refrigerante de bolas o de serpentín. Un proceso de calefacción requiere siempre agitación para evitar que el líquido hierva a saltos burbujas de vaporenenel su superficie. sea posible utilizarformando agitación grandes magnética, se introducen matraz un parCuando de trozosnopequeños de porcelana porosa. El aire ocluido en los poros de la porcelana se desprende al calentar en forma de burbujas, proporcionando una ebullición controlada. Nunca deberá agregarse plato poroso a un líquido caliente porque puede empezar a hervir violentamente. Para que el calentamiento del matraz sea eficaz y uniforme, se introduce hasta la mitad en un baño que transfiere el calor desde la placa. Para calentar por debajo de 100 ºC, se puede emplear un baño de agua, para temperaturas superiores, se emplean baños de glicerina, mantas calefactoras o placas calefactoras. Nunca se debe calentar una reacción en un matraz cerrado, ya que la sobrepresión que se genera podría hacerlo estallar. Por el contrario, si el matraz se dejara abierto, el disolvente acabaría evaporándose, y su contenido quedaría sometido a una calefacción excesiva que podría provocar su descomposición. Para evitarlo, en las reacciones que se realizan a temperatura superior a la ambiente es necesario colocar un refrigerante de reflujo en una de las bocas del matraz.  

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5.3. Destilación El proceso de destilación consiste en la evaporación de un líquido y la recogida de los vapores condensados en otra parte del sistema de destilación. Cuando se hace una destilación, se debe tener en cuenta lo siguiente: 1. Antes de iniciar el calentamiento hay que añadir un trozo pequeño de plato poroso. 2. El termómetro debe colocarse de forma que el bulbo esté justamente en la salida del vapor. 3. La entrada de agua de refrigeración debe colocarse por la parte inferior del refrigerante. 4. Todas las piezas del montaje deberán ir unidas mediante grapas y convenientemente engrasadas (utilizar una pequeña cantidad). 5. Las pinzas de sujeción nunca se pondrán encima de las grapas. 6. El calentamiento debe ser tal que se recojan 2 a 4 gotas de destilado por segundo.

Destilación simple Es aquella que se realiza sin columna de fraccionamiento. La destilación simple se emplea para: a) Determinación del punto de ebullición de líquidos puros. b) Purificación de líquidos. c) Separación de mezclas de líquidos cuyos componentes difieran al menos en 100 ºC en sus puntos de ebullición.

 

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El montaje de un sistema de destilación simple se muestra en la figura 5. La fracción que destila antes de que la temperatura de ebullición se estabilice, se denomina “cabeza de destilación” y el líquido que se destila cuando la temperatura vuelve a cambiar, se denomina “cola de destilación”. Sólo deberá estimarse como muestra pura el líquido separado mientras la temperatura de destilación permanece constante o al menos varía menos de ununa par pequeña de gradoscantidad Celsius.deLa destilación se dará por terminada cuando quede en el matraz residuo líquido.

Destilación fraccionada Se emplea para separar mezclas de líquidos cuyos puntos de ebullición difieren en menos de 100 ºC. Es el equivalente de varias destilaciones sencillas. En este caso se emplea una columna de fraccionamiento en el sistema de destilación.

Cuando los vapores ascienden, éstos condensan en el relleno de la columna. Por efecto del calor, las gotas de condensado vuelven a evaporarse y condensan de nuevo más  

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arriba. Estos ciclos de evaporación-condensación van repitiéndose a lo largo de la columna. Cada uno de ellos equivale a una destilación sencilla a pequeña escala, lo cual provoca que los vapores que alcanzan la cabeza de destilación sean mucho más ricos en el componente más volátil de lo que serían en una única destilación sencilla. La capacidad de separación de una columna se denomina eficacia y de depende de su longitud y del tipo de relleno. La eficacia se mide en  platos teóricos, siendo cada plato teórico el equivalente a una destilación sencilla. La columna de fraccionamiento más utilizada es la columna Vigreux, cuyos dientes aumentan la superficie de contacto con el vidrio y permiten un mayor número de procesos de condensación-vaporización.

Destilación a presión reducida El fundamento de la técnica consiste en disminuir la presión externa para que la presión de vapor del líquido se iguale con ella a una temperatura inferior a la del punto de ebullición normal. De esta forma la destilación puede llevarse a cabo a temperatura mucho más baja. Se utiliza cuando el punto de ebullición del líquido a destilar es muy elevado, por lo que sería necesario calentar enérgicamente para poder destilarlo a presión atmosférica, o bien para la destilación de líquidos que sufren reacciones de fragmentación (descomposición) a su temperatura de ebullición normal. La destilación a vacío es aplicable tanto a la destilación simple como a la fraccionada. El es uniones análogo esmeriladas al de la destilación simple o al de la fraccionada, en este casomontaje todas las deben engrasarse ligeramente con grasapero especial de vacío, con objeto de evitar la entrada de aire. La disolución se agita magnéticamente ya que el plato poroso no es efectivo a presión reducida. El matraz colector debe ser de fondo redondo.

Destilación por arrastre de vapor Esta técnica no es una técnica de purificación de líquidos orgánicos, sino de aislamiento o separación. La técnica de arrastre de vapor se basa en la destilación de líquidos no miscibles, siendo uno de los líquidos el agua y el otro un compuesto orgánico relativamente volátil. En esta técnica el vapor de agua producido en otro matraz, se introduce en el líquido que se va a destilar mediante una conducción de vidrio. El matraz usado para producir el vapor lleva un tubo de seguridad para evitar sobrepresiones. En el matraz de destilación se recuperan los compuestos no volátiles y/o solubles en agua caliente, y en el matraz colector se obtienen los compuestos volátiles e insolubles en agua. Finalmente, el aislamiento de los compuestos orgánicos recogidos en el matraz colector se lleva a cabo mediante extracción. 5.4. Extracción El término extracción se define como la transferencia de una sustancia de una fase a otra. Las formas de extracción más empleadas son las de un sólido por un líquido o extracción sólido-líquido y la de un líquido por un líquido o extracción líquido-líquido. Extracción sólido-líquido Extracción de sólidos en discontinuo Se efectúa tratando una mezcla de sólidos con un disolvente a reflujo y filtrando o decantando. La operación se repite tantas veces como se considere necesario.

 

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Extracción de sólidos en continuo Se realiza habitualmente en un extractor Soxhlet (figura 7). El sólido se coloca en el depósito superior del Soxhlet dentro de un cartucho de celulosa que actúa como filtro. Al calentar el matraz, el vapor del disolvente asciende por el tubo lateral y condensa en el refrigerante cayendo sobre el sólido que se encuentra en el cartucho. El disolvente extrae poco a poco el sólido y va llenando el depósito superior hasta que, cuando alcanza la parte alta del tubo lateral estrecho, cae de nuevo al matraz y el depósito superior se vacía completamente por efecto sifón. El proceso se repite automáticamente. La concentración del compuesto orgánico extraído va aumentando en el matraz hasta que la extracción finaliza. De esta manera, aún las sustancias de solubilidad muy pequeña, pueden ser extraídas prolongando la operación durante el tiempo necesario y sin necesidad de utilizar la gran cantidad de disolvente que la extracción discontinua requeriría. Extracción líquido-líquido La extracción líquido-líquido se lleva a cabo entre dos líquidos inmiscibles utilizando un embudo de decantación. El material necesario para llevar a cabo una extracción está representado en la figura 8. La extracción en sí se realiza en un embudo de decantación que debe estarperfectamente. provisto de un tapón y una llave que ajusten Ambos líquidos no deben ocupar más de la mitad del embudo. Una vez tapado se debe agarrar firmemente con ambas manos, sujetando con una la llave y con otra el tapón. Después se coloca el embudo en posición horizontal y se agita suavemente imprimiendo un movimiento circular. Al agitar un disolvente volátil su presión de vapor aumenta, generándose una sobrepresión en el interior del embudo; para eliminarla se debe invertir el embudo y abrir la llave con cuidado. Por último se cierra la llave de nuevo y se repite la operación de agitar y abrir la llave varias veces. Posteriormente se apoya el embudo sobre el aro, se quita el tapón y se espera hasta que las fases se separen por completo y se observe claramente la línea de separación. Antes de proceder a sacar del embudo la fase inferior, se debe comprobar que el tapón se ha retirado. Si la llave se abriera con el tapón puesto, después de salir las primeras gotas de líquido, se produciría en el interior del embudo una disminución gradual de la presión con respecto al exterior, que impediría la salida de su contenido. La fase inferior se saca del embudo abriendo la llave, y se recoge en un erlenmeyer

 

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. Es importante no desechar ninguna de las fases hasta que no haya certeza sobre la naturaleza, acuosa u orgánica, de cada una. Si existiera dudas acerca de la naturaleza de las dos capas, el procedimiento más sencillo es agregar un poco de disolvente utilizando a uno de los líquidos separados; si se mezcla con él es porque se trata de la capa de disolvente.

5.5. USO DEL ROTAVAPOR La mayor tanto parte durante de los procesos quecomo se llevan cabo en los laboratorios del de producto Química Orgánica, la reacción en el aaislamiento y purificación obtenido, requieren el uso de disolventes orgánicos que en algún momento hay que eliminar. Habitualmente este procedimiento se lleva a cabo en el rotavapor. El rotavapor es el aparato que, mediante una destilación a vacío, permite la evaporación rápida del disolvente de una disolución, recuperándose el soluto (sólido o líquido). Generalmente se utiliza una trompa o bomba de agua como fuente de vacío, aunque para eliminar disolventes de punto de ebullición muy alto, el rotavapor puede conectarse a una bomba de membrana o de vacío. Para proceder a la utilización de un rotavapor deberá seguirse el siguiente procedimiento: 1. Colocar la disolución cuyo disolvente se quiere evaporar en un matraz de fondo redondo y llenarlo como máximo hasta la mitad de su capacidad. No se deben utilizar recipientes de fondo plano. 2. Comprobar que el matraz colector está vació y que el tubo evaporador está limpio. 3. Acoplar el matraz de destilación a la boca esmerilada del tubo evaporador, y sujetarlo con una pinza para evitar que se caiga al baño de agua. 4. Abrir el agua del refrigerante. 5. Encender el motor que hace girar el matraz. Regular la velocidad de giro de manera que no haya proyección del líquido del matraz hacia el interior del tubo evaporador. 6. Conectar la fuente de vacío y cerrar la llave que comunica el sistema con el exterior. 7. Bajar el montaje hasta que el matraz de destilación quede parcialmente sumergido en el baño de agua. Encender la calefacción del baño y calentar a la temperatura mínima necesaria para conseguir la evaporación del disolvente. 8. Continuar hasta que no se observe más condensación de vapores en el matraz colector y el volumen del contenido del matraz de destilación no disminuya más. 9. Levantar el montaje hasta sacar el matraz del baño de agua. 10. Abrir primero la llave que comunica el sistema con el exterior para perder el vacío.

 

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11. Detener el motor rotatorio, apagar la bomba de vacío y retirar el matraz de la boca del tubo evaporador. 12. Cerrar el agua del refrigerante y apagar la calefacción del baño. 13. Vaciar el contenido del matraz colector y comprobar que el tubo evaporador está limpio. Si el tubo estuviera sucio, lavarlo con acetona.

5.6. MEDIDA DEL PUNTO DE FUSIÓN  El punto de fusión (p.f.) es una constante física indicativa de la pureza de un sólido, ya que la presencia de impurezas da lugar a un descenso del mismo y amplía también el rango de fusión de un compuesto dado. Los compuestos puros deben fundir en un intervalo de 1-2 ºC. Se considera que un compuesto está puro cuando su punto de fusión alcanza un valor máximo, es decir, que no cambia aunque se recristalice repetidamente. Se habla entonces de “cristalización hasta punto de fusión constante”. Una pequeña cantidad de sustancia se introduce en un tubo capilar cerrado por uno de sus extremos. El tubo se calienta lentamente en el aparato de medidas de punto de fusión. El rango de fusión se determina observando en el termómetro la temperatura a al cual la muestra pasa del estado sólido al estado líquido.

 

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6.-PRÁCTICAS DE QUÍMICA ORGÁNICA LA SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA. EXTRACCIÓN CON REACCIÓN Objetivos: 1.- Mostrar la separación de una mezcla 2.- Aplicar diferentes técnicas físicas de separación

Introducción: En la naturaleza es raro encontrar sustancias puras, por el contrario, lo habitual es manejar mezclas. La obtención de los componentes puros de una mezcla requiere hacer uso de separaciones físicas. Estos procesos se basan en las diferentes propiedades que muestran las sustancias puras. Las técnicas de separación física que utilizaremos en esta práctica son: - Extracción: En esta técnica se utiliza un disolvente que disuelve selectivamente un componente de una mezcla. Con ella se puede separar un sólido soluble de otro insoluble.

- Decantación: Con esta técnica se puede separar un líquido de un sólido insoluble simplemente desalojando el líquido con cuidado de no remover el sólido.

 

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- Filtración: Con esta técnica se puede separar un sólido de un líquido por medio del uso de un material poroso que actúa se filtro. Papel, carbón o arena pueden servir de filtro que dejan pasar el líquido y retienen el sólido.

Filtración a vacío

Filtración en caliente

- Evaporación: En este proceso se calienta una mezcla al objeto de vaporizar un líquido volátil y recoger el resto como componente seco.

 

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- Recristalización: Una muestra sólida impura es solubilizada y posteriormente recristalizada para eliminar impurezas.

La mezcla que se va a separar en esta práctica tiene tres componentes: ácido benzoico, anilina y para-diclorobenceno.

La separación se hará de acuerdo al siguiente esquema:

 

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Las tres sustancias son insolubles en agua fría, pero sí son solubles en disolventes orgánicos como el diclorometano. Por otra parte, tanto el ácido benzoico como la anilina pueden convertirlos en sales (muy solubles en agua fría) con los reactivos adecuados. En la primera fase del procedimiento solubilizamos el ácido benzoico. Para ello tenemos en cuenta que al ser una sustancia ácida reacciona con las bases como el hidróxido de sodio para producir sales (benzoatos) que sí son solubles en agua. En la segunda fase solubilizamos en agua la anilina. Para ello tenemos en cuenta su carácter básico y la hacemos reaccionar con ácido clorhídrico. En este caso se forma el clorhidrato de anilina que sí es soluble en agua. Al separar este componente de la mezcla ya solo nos quedará el p-diclorobenceno.

 

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Procedimiento: Inicialmente se dispondrá de 50 ml de disolución problema que contendrá diversas cantidades de los componentes citados disueltos en diclorometano. Esta mezcla se pasa a un embudo de decantación de 250 ml. a) Separación del ácido benzoico Extraer la mezcla conel30embudo mL deabriendo hidróxido de sodio 1 M preparado Agitar enérgicamente la llave varias veces. Al dejarrecientemente. decantar, se separa una fase acuosa (arriba) y una fase orgánica (abajo). Transferir la fase acuosa a un erlenmeyer. Repetir la extracción con otros 30 mL de hidróxido de sodio uniendo las fases acuosas en el mismo erlenmeyer. Guardar la fase orgánica (**) en un erlenmeyer para tratamiento posterior. Transferir la fase acuosa al embudo de decantación y lavar dos veces con 10 mL de diclorometano, que se desechan (tirar al colector de disolventes usados). Recoger la fase acuosa en un erlenmeyer y acidificar con ácido clorhídrico 6 M hasta pH 1. Filtrar el precipitado obtenido en un buchner y lavar el sólido con un poco de agua fría. Recristalizar el compuesto y pasarlo a un cristalizador, dejarlo secar. Pesar y determinar el punto de fusión.

 

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b) Separación de la anilina Lavar la fase orgánica (**) antes reservada dos veces con 10 mL de agua que se desechan. Extraer la fase orgánica ya lavada con 40 mL de una disolución acuosa de ácido clorhídrico 1 M. Recoger la fase acuosa y pasarla a un erlenmeyer. Repetir otra vez la extracción con 40 mL de ácido clorhídrico 1 M y unir las fases acuosas en el mismo erlenmeyer. Conservar la fase orgánica para tratamiento posterior en un erlenmeyer. Lavar la fase acuosa obtenida dos veces con 10 mL de diclorometano que se desechan (tirar al colector de disolventes usados). Colocar la fase acuosa en un erlenmeyer y añadir hidróxido de sodio 3 M hasta pH básico. Extraer con diclorometano tres veces con 10 mL. Desechar la fase acuosa. Secar la fase orgánica con sulfato de sodio anhidro, filtrar y transferir a un matraz de fondo redondo. Eliminar el disolvente en el rotavapor. Pesar la anilina obtenida.

c) Recuperación del p-diclorobenceno Lavar varias veces la fase orgánica antes reservada con 15 mL de agua hasta pH neutro. Secar la fase orgánica con sulfato de sodio anhidro, filtrar y transferir a un matraz de fondo redondo. Evaporar el diclorometano en el rotavapor. Pesar el p-diclorobenceno obtenido.

 

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Materiales y reactivos: - Balanza - Placa calefactora - Papel de filtro - Equipo de filtración por gravedad - Equipo de filtración por succión - Rotavapor - Embudo de decantación 250 mL - Erlenmeyer 100 mL - Embudo cónico - Vaso de Precipitados - Disolución problema (Anilina, ácido benzoico, p-diclorobenceno) - Ácido clorhídrico 1 M y 6 M - Hidróxido sódico 1 M y 3 M - Diclorometano - Sulfato de sodio anhidro

Cuestiones antes del experimento: - ¿Qué técnica o técnicas de separación se están utilizando cuando se sumerge una bolsita de té en agua caliente para hacer una taza de té? - El p-diclorobenceno es un efectivo repelente de polillas en la ropa. ¿Qué propiedad de esta sustancia está en la base de ese comportamiento?

 

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Nombre:_______________________________________________________

Informe: Peso de ácido benzoico recuperado: Peso de anilina recuperada: Peso de p-diclorobenceno recuperado: Rendimiento de la recuperación de cada uno de los componentes: Temperatura de fusión del ácido benzoico recuperado:

Cuestiones después experimento: 1.- Un estudiante empezó el experimento con 2,345 g de mezcla. Después de separar los componentes, ha recuperado una cantidad total de 2,765 g. Asumiendo que todas las pesadas y cálculo están bien hechos, ¿cómo podría explicar el aumento de peso en el material recuperado? 2.- ¿Qué tipo de separación se produce en el rotavapor? Explique el fundamento de este equipo de laboratorio. 3.- Una muestra de 50,0 g de patatas fritas ha sido extraída con hexano. Después de la separación de este disolvente volátil se ha obtenido 6,25 g de aceite. ¿Cuál es el porcentaje de aceite en las patatas. Muestre los cálculos. 4.- A partir de 11,562 g de muestra inicial se han recuperado: 3,642 g de ácido benzoico, 1,564 g de anilina, y 5,921 de p-diclorobenceno. Calcula el porcentaje de cada sustancia en la muestra y el porcentaje de muestra recuperada. Si los cálculos muestran un porcentaje de recuperación menor al 100 % ¿cuál podría ser la explicación? Muestre los cálculos.

 

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AISLAMIENTO DE LA CAFEINA A PARTIR DE HOJAS DE TÉ Objetivos: 1.- Demostrar el aislamiento de un producto natural 2.- Aprender la técnica de extracción

Introducción: Muchos compuestos orgánicos son extraídos de fuentes naturales por medio de extracción. Este método se basa en la solubilidad de una sustancia orgánica particular en un determinado disolvente. En el presente experimento veremos que la cafeína es soluble en agua caliente y ello nos permitirá separarla de la hoja de té. La cafeína es una de las principales sustancias que forman la infusión que denominamos té. Además está presente en el café o en el cacao. Casi el 5 % del peso de la hoja de te es cafeína. La estructura de la cafeína se muestra a continuación. Está clasificada como alcaloide y presenta carácter básico. Además la molécula muestra el sistema purina, una estructura muy importante en los sistemas vivos.

La cafeína es el estimulante más utilizado. Pequeñas dosis de esta sustancia (50 a 200 mg) pueden incrementar el estado de alerta y reducir la fatiga. Además, afecta la circulación sanguínea, actuando como vasodilatador y estimulando el corazón. También actúa como diurético. Tiene efectos secundarios. Dosis mayores de 200 mg pueden producir insomnio, inquietud o temblores. Una ingesta continua e intensa puede dar lugar a dependencia. Las hojas de té consisten básicamente de celulosa que es insoluble en agua, por tanto, usando agua caliente para la extracción, se puede separar la cafeína. En este proceso también se disuelven sustancias complejas denominadas taninos. Estos son compuestos fenólicos coloreados de alto peso molecular (entre 500 y 3000) que tienen un comportamiento ácido. Si a la solución acuosa se añade una sustancia básica como el carbonato de sodio, los taninos reaccionan produciendo una sal. Estas sales son insolubles en disolventes orgánicos, tales como cloroformo o diclorometano, pero son solubles en agua. Aunque la cafeína es soluble en agua (2g/100g de agua fría), es más soluble en un disolvente orgánico como el diclorometano (14g/100g). Por tanto la cafeína puede ser extraída a partir de la disolución básica de té con diclorometano, mientras que las sales sódicas de los taninos permanecen en la solución acuosa. La evaporación del diclorometano produce cafeína cruda que puede ser purificada por sublimación. Procedimiento:  

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El aislamiento de la cafeína a partir de la hoja de té sigue el esquema:

1.- Abra con cuidado dos bolsitas de té (sin rasgar el papel) y pese el contenido con precisión de 0,001g. Anote el peso (1). Coloque las hojas de te otra vez dentro de las bolsas, ciérrelas y asegúrelas con grapa. 2.- Coloque las bolsas en el fondo de un vaso de 150 mL. Añada 30 mL de agua destilada y 2 g de carbonato de sodio anhidro. Caliente en una placa calefactora, asegurando 20 minutos de ebullición. Mientras la mezcla hierve coloque un vidrio de reloj sobre el vaso. Ocasionalmente sumerja las bolsas. 3.- Decante el líquido caliente en un erlenmeyer de 50 mL. Lave las bolsas de té con 10 mL de agua caliente, presione las bolsas con una varilla de vidrio; adicione esta agua al extracto té. Si hay es necesario filtrar. Deje enfriar el extracto de té. Las bolsas dede té pueden ser sólidos descartadas. 4.- Transfiera el extracto de té a un embudo de decantación de 125 mL. 5.- Adicione con cuidado 5 mL de diclorometano. Cierre el embudo de decantación. Agite con cuidado. Elimine la sobrepresión abriendo la llave del embudo. 6.- Coloque el embudo sobre el soporte, quite el tapón y deje que se separen las fases acuosa (arriba) y orgánica (abajo).

 

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7.- Vierta cuidadosamente la capa inferior en un erlenmeyer de 25 mL. Cuide de no coger una parte de la fase acuosa. 8.- Repita la extracción con otra porción de 5 mL de diclorometano. Combinar las dos fases orgánicas. 9.- Añada 0,5 g de sulfato de sodio anhidro al extracto de diclorometano para eliminar la humedad. 10.- Pese un matraz de fondo redondo (2) y úselo para recoger el extracto de diclorometano después de ser filtrado por gravedad a través de un papel de filtro (colocado en un embudo). Lave el sólido con 2 mL de diclorometano. 11.- Elimine el diclorometano en el rotavapor. Vuelva a pesar el matraz (3). Calcule el peso de la cafeína cruda por sustracción (4) y determine el rendimiento (5). 12.- Determine el punto de fusión del sólido (6). La cafeína pura funde a 238 ºC

Material y reactivos: de filtro - Papel Placa calefactora - Rotavapor - Embudo de decantación 125 mL - Capilares para punto fusión - Matraz fondo redondo - Bolsas té - Sulfato sodio anhidro - Carbonato sodio anhidro - Diclorometano - Grapadora

 

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Cuestiones previas al experimento: 1.- ¿Qué método se utiliza para obtener cafeína a partir de la hoja de té? 2.- ¿Por qué la cafeína es considerada como alcaloide? 3.- ¿Qué razones esgrimen las personas para usar productos que tienen cafeína? 4.- ¿Qué productos, además de la cafeína, están presentes en la hoja de té?

 

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Nombre:______________________________________________________

Informe

Cuestiones después del experimento: 1.- Un estudiante usó 5,326g de hojas de té en un experimento. ¿Cuánta cafeína podría obtener, suponiendo que toda ella es extraída? (ver introducción). 2.- ¿Cómo es de pura la cafeína obtenida? 3.En elsuprocedimiento de obtención de la cafeína se utiliza carbonato de sodio. Explique utilidad. 4.- ¿Para qué se utiliza el sulfato de sodio anhidro?

 

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SEPARACIÓN DE PIGMENTOS DE PLANTAS MEDIANTE CROMATOGRAFÍA EN PAPEL Y CAPA FINA Objetivos: - Separar los componentes de una mezcla con dos técnicas diferentes

Introducción: 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. 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 13). Se denomina elución a la migración de los componentes de la mezcla a lo largo de la fase estacionaria impulsados por la móvil.

 

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En la cromatografía en columna, la mezcla disuelta en un disolvente apropiado es vertida en una columna de sólido adsorbente y es eluida con el mismo o con otro disolvente. Este es por tanto un sistema sólido-líquido, la fase estacionaria (el adsorbente) es sólido y la fase móvil (el eluente) es líquido (igual que la cromatografía en capa fina). En cromatografía en papel, el agua adsorbida por el papel es la fase estacionaria. Los otros componentes líquidos del eluente forman la fase móvil que desplaza los componentes de la mezcla. Es, por tanto, un sistema líquido-líquido. Habitualmente la columna cromatográfica se utiliza con fines preparativos sobre una cantidad relativamente grande de muestra. La cromatografía en capa fina o papel, por el contrario, es usada con fines analíticos sobre cantidades muy pequeñas de muestra que puede ser caracterizada por su R f .

CROMATOGRAFÍA DE ADSORCIÓN 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 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 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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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, dipolodipolo inducido o enlaces de hidrógeno entre el adsorbente y el soluto. El adsorbente más utilizado es la gel de sílice donde las interacciones tienen lugar entre los grupos Si—OH y Si—O—Si; también se emplea con relativa frecuencia alúmina (Al2O3). 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. 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. 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:   —X + S = X•••S —X + M = X•••M que están en función de:   • Polaridad del compuesto a eluir que depende de sus grupos funcionales • Naturaleza del adsorbente • Naturaleza del disolvente

ORDEN DE POLARIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS: Ácidos carboxílicos > Fenoles > Alcoholes y Tioles > Aminas > Ésteres > Aldehídos y Cetonas > Hc. Aromáticos > Hc. Halogenados > Éteres > Hidrocarburos Insaturados > Alcanos

ORDEN DE POLARIDAD DE LOS ELUYENTES MÁS HABITUALES: H O > CH -OH > (CH ) CH-OH > 2 -CN > 3Dioxano > CH 3 2 COOEt > CH 3 3 THF > CH2Cl2 ( Cloruro de metileno) > CHCl3  (Cloroformo) > CCl4 (Tetracloruro de carbono) > CH3(CH2)4CH3 

Cuanto más polar sea un compuesto mas se retendrá en la fase estacionaria. Por ejemplo, se retiene más un alcohol que un hidrocarburo Para un mismo compuesto, un aumento en la polaridad de la fase móvil hace que se se desplace con más facilidad de la fase estacionaria. Por ejemplo, se eluirá más rápidamente 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

 

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- Para compuestos muy polares, que quedan muy retenidos en el adsorbente, se emplean eluyentes muy polares como, por ejemplo, metanol o mezclas metanol-diclorometano - 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

CROMATOGRAFÍA ANALÍTICA EN CAPA FINA (CCF) 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 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. Cuando el frente del disolvente se encuentra 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, a continuación, proceder al la visualización de las manchas correspondientes a los productos cromatografiados.

Aplicación de la muestra

 

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Figura 16. Desarrollo de la placa Los dos principales pigmentos de la pasta de tomate son el β-caroteno (amarillonaranja) y el licopeno (rojo). Sus estructuras son las siguientes:

Los colores de estos pigmentos se deben a los numerosos dobles enlaces de su estructura.

 

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Procedimiento: Extracción de los pigmentos (tomate) Los pigmentos deben ser extraídos en dos fases: a) pese 10 g de tomate triturado y colóquelo en un vaso de 50 mL. Adiciónele 15 mL de etanoldedelvidrio 96%. (como Remueva mezcla vigorosamente. pequeña cantidad de lana un laguisante) en un embudoColoque pequeñounabloqueando su salida. Coloque el embudo sobre un matraz erlenmeyer y vuelque sobre él la mezcla de tomate y etanol. Cuando la filtración haya terminado escurra la lana de vidrio con la espátula. En esta fase tratamos de separar el agua y los componentes acuosos del tomate, que quedarán en el filtrado, que será desechado. El residuo de la lana de vidrio será usado para extraer los pigmentos. b) coloque el residuo de la lana de vidrio en un vaso de 50 mL. Añada 10 mL de éter de petróleo y remueva la mezcla 2 minutos para extraer los pigmentos. Filtre el extracto como antes, colocando un nuevo embudo con lana de vidrio sobre un vaso de 50 mL limpio. Evapore el disolvente en la campana, colocando el vaso sobre una placa calefactora a temperatura suave (tenga cuidado, haga la operación lentamente). NO USAR LLAMA. Al final debe quedarse con 1 o 2 mL de disolución. Cubra el vaso para evitar pérdidas posteriores.

Efecto del soporte sobre la cromatografía Preparar el papel de filtro Whatman nº 1 como indica la figura

Tal como indica la figura hay que colocar 5 muestras. La primera y la quinta serán soluciones de caroteno proporcionadas por el profesor. La segunda, tercera y cuarta serán extractos de tomate en diferentes concentraciones. Usar lápiz para hacer las marcas sobre el papel. Use tubos capilares diferentes para transferir las muestras de caroteno y extracto de tomate al papel cromatográfico. Coloque una pequeña gota de muestra de extracto de tomate (tamaño menor 2 mm) en las posiciones 2, 3 y 4. Mientras se secan coloque una gota de caroteno en las posiciones 1 y 5. Posteriormente coloque una segunda gota de

 

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extracto de tomate en las posiciones 3 y 4. Cuando se sequen coloque una tercera gota de extracto de tomate en posición la posición 4.

Curve el papel en forma cilíndrica y grape los extremos por encima de la línea de 2 cm.

Coloque 20 mL de la mezcla eluente (éter de petróleo: tolueno: acetona en proporción 45:1:5) en un vaso de 500 mL. Colocar el cromatograma grapado dentro del vaso. Las manchas deben quedar cerca del disolvente pero no cubiertas por él. Tapar el vaso. Permitir que el disolvente ascienda hasta 1 cm del borde superior del papel. Sacar entonces el papel y marcar el frente del disolvente con un lápiz. Quite las grapas. Marque las gotas con un lápiz. Mida la distancia desde cada mancha de color al centro de la gota. Calcule el valor del Rf . Repita las experiencias de separación de los extractos de tomate sobre una placa fina. Discuta las diferencias observadas. Tenga en cuenta que en todos los casos ha utilizado el mismo eluyente.

Efecto del eluyente sobre la cromatografía   Repita las experiencias de separación (tomate) en placa fina usando como eluyente acetona.

 

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Materiales y reactivos:  - Tubos capilares - Lana de vidrio - Papel de filtro Whatman nº1 - Grapadora - Placa calefactora Tomate triturado - Éter de petróleo - Etanol 96 % - Tolueno - Acetona - 0,5 % β-caroteno en éter de petróleo - Vaso de boca ancha - Placa fina

Cuestiones antes del experimento: 1.- La estructura de los principales pigmentos β-caroteno y licopeno se han mostrado en la introducción: a) ¿Cuál es la diferencia básica entre las estructuras de estas dos sustancias? b) ¿Cuántos dobles enlaces hay en esas estructuras? c) ¿A qué clase de hidrocarburos pertenecen estos pigmentos?

 

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Nombre:____________________________________________________________

Informe: Cromatografía en papel o placa fina con diferentes eluyentes

 

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Cuestiones después del experimento: 1.- ¿Su pasta de tomate contiene licopeno? ¿Cómo lo puede demostrar? 2.- ¿Cuál es el efecto de la cantidad de muestra colocada en el papel sobre la separación de los pigmentos? Compare los resultados obtenidos en las líneas 2, 3 y 4 del experimento. 3.- Los sistemas que alternan enlaces sencillos y dobles se denominan conjugados. ¿Cuántos dobles enlaces participan en el sistema conjugado del licopeno? 4.- Compare las separaciones obtenidas en el extracto de tomate (usando los dos eluyentes, placa de capa fina), y proponga mejoras basadas en el uso de una mezcla de ambos. Explique el resultado en base a las polaridades de los disolventes.

 

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PREPARACIÓN Y PROPIEDADES DE UN JABÓN Objetivos: - Preparar un jabón sencillo - Investigar algunas propiedades del jabón

Introducción: Un jabón es la sal sódica o potásica de un ácido graso de cadena larga. Habitualmente las moléculas de los ácidos grasos contienen entre 12 y 18 átomos de carbono. Los  jabones sólidos normalmente consisten de sales sódicas de ácidos grasos, mientras que los jabones líquidos se hacen a partir de las sales potásicas. Un jabón como el estearato de sodio tiene un extremo no polar (la cadena carbonada del ácido graso) y un extremo polar (el ion carboxilato).

Como “similares disuelven a similares”, el extremo no polar (hidrofóbico) de la molécula de jabón puede disolver la suciedad grasa, y el extremo polar o iónico (hidrofílico) de la molécula es atraído por las moléculas de agua. Por tanto, la suciedad de las superficies que han sido limpiadas es arrastrada y termina suspendida en el agua. Así el jabón actúa como agente emulsionante, sustancia usada para dispersar un líquido (aceite-grasa) en forma de pequeñas gotas suspendidas en otro líquido (agua). El tratamiento de aceites o grasas con bases fuertes tales como NaOH o KOH provoca su hidrólisis (saponificación) que produce glicerina y la sal sódica del ácido graso (jabón).

Como los jabones son sales sódicas de ácidos débiles y bases fuertes, sus disoluciones acuosas son débilmente alcalinas. Además, un jabón que contenga álcali libre puede  

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provocar daños en los ojos, la piel o la ropa. En consecuencia, los test de basicidad aplicados a los jabones son muy necesarios. A causa de serios inconvenientes con su uso, los jabones han sido ampliamente sustituidos por detergentes sintéticos en las dos últimas décadas. Uno de esos inconvenientes es la inutilidad de los jabones en las aguas duras, es decir, aquellas que contienen elevadas concentraciones de sales de Ca++ o Mg++.

El otro gran inconveniente es que, en condiciones ácidas, el jabón se convierte en el ácido graso libre y pierde sus propiedades

Procedimiento: Mida 23 mL de un aceite vegetal y colóquelo en un erlenmeyer de 250 mL. Añádale 25 mL de alcohol etílico (actúa como disolvente) y 20 mL de una disolución al 25 % de hidróxido de sodio. Mientras remueve constantemente la mezcla con una varilla de vidrio, el matraz erlenmeyer debe ser calentado suavemente en un baño de agua (para ello podría servir un vaso de 500 mL colocado sobre una placa calefactora).

Después de 20 minutos el olor a alcohol desaparece indicando que la reacción ha terminado, obteniéndose una sustancia pastosa que es mezcla de jabón, glicerina y  

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exceso de hidróxido de sodio. Utilice un baño de hielo para enfriar esta mezcla. Para precipitar el jabón adicione al matraz 150 mL de una disolución saturada de cloruro de sodio agitando vigorosamente. Este proceso incrementa la densidad de la disolución acuosa, mejorando la separación del jabón. Filtre el jabón precipitado con ayuda de succión (sistema kitasato-buchner) y lávelo con 10 mL de agua fría. Observe la apariencia de su jabón y haga anotaciones para el informe. Propiedades de un jabón: 1.- Agente emulsificante. Agite 5 gotas de aceite mineral en un tubo de ensayo que contenga 5 mL de agua. Se forma una emulsión con gotas de aceite pequeñitas en el agua. Repita la experiencia pero esta vez añada una pequeña cantidad del jabón que acaba de obtener. Permita que ambas muestras reposen durante algún tiempo. Compare la apariencia y estabilidad de las emulsiones. Anote observaciones. 2.- Reacción con agua dura. Coloque un tercio de espátula del jabón preparado en un vaso de 50 mL que contenga 25 mL de agua. Caliente suavemente para disolver el  jabón. Coloque 5 mL de la disol disolución ución de jabón en 5 tubos de ensayo (num (numérelos érelos del 1 al 5). Test nº1 con dos gotas de una disolución al 5 % de cloruro de calcio. Test nº2 con dos gotas de una disolución al 5 % de cloruro de magnesio. Test nº 3 con dos gotas de una disolución al 5 % de cloruro de hierro (III). Test nº 4 con agua del grifo. Test nº 5 será usado para medir la basicidad posteriormente. Anotar observaciones. 3.- Test de alcalinidad. Mida el pH del tubo 5. Anotar observaciones.

Materiales y reactivos - Placa calefactora - Hielo - Kitasato-bucher (filtración a vacío) - Papel filtro - Papel pH - Etanol 96 % Cloruro25sodio - NaOH % - Aceite vegetal - CaCl2 (5% en agua) - FeCl3 (5% en agua) - MgCl2 (5% en agua) - Tubos test

 

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Cuestiones antes del experimento: 1.- ¿A qué proceso químico se le denomina saponificación? ¿Por qué? 2.- Si se usara aceite de oliva para fabricar jabón, ¿cuál sería la fórmula química del  jabón más abundante que qu e se formaría? 3.- ¿Cómo convertiría estos jabones en ácidos grasos libres? 4.- El ácido esteárico es insoluble en agua, sin embargo el estearato de sodio (un jabón) sí es soluble. ¿Cómo explica este comportamiento tan diferente? Nombre:________________________________________________________

Informe Preparación: Apariencia de su jabón Propiedades: 1. Propiedades emulsionantes ¿Qué mezcla, aceite-agua o aceite-agua-jabón forma una emulsión más estable? 2. Reacción con agua dura

3. Alcalinidad: ¿Cuál es el pH de la disolución de jabón?

Cuestiones después del experimento 1.- Escriba la ecuación química para la reacción que ocurre cuando añade unas gotas de disolución de MgCl2 a la disolución de jabón. 2.- Un jabón que tenga pH por encima de 8 irrita la piel. ¿Qué pH tenía el jabón que ha preparado? ¿Qué acciones deberían tomarse para asegurar pH cercano a la neutralidad?  

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