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Fac. Cs. Qs. Dpto. De QUÍMICA ORGÁNICA LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA I

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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

LICENCIATURA: QUÍMICO FARMACOBIÓLOGO

ÁREA ESPECÍFICA DE: QUÍMICA ORGÁNICA

NOMBRE DE LA ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA I CÓDIGO: LQF -121L FECHA DE ELABORACIÓN: NIVEL EN EL MAPA CURRICULAR: BÁSICA TIPO DE ASIGNATURA: CIENCIAS DE LA DISCIPLINA PROFESORES QUE PARTICIPARON EN SU ELABORACIÓN: Dra. Blanca Martha Cabrera Vivas Quím. Gerardo Durán Espinosa Dra. Carmen Ma. González Álvarez Quím. Lucio Gutiérrez García Dr. René Gutiérrez Pérez M. en C. Ma. Guadalupe Hernández Téllez M. en C. Macario Martínez Barragán Dra. Ruth Meléndrez Luévano Dra. Socorro Meza Reyes Dra. Sara Montiel Smith M. en C. Aarón Pérez Benítez Dra. Leticia Quintero Cortés Dr. Jesús Sandoval Ramírez M. en C. José Luis Vega Báez HORAS PRÁCTICA: 3 PRE-REQUISITOS: NINGUNO


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Objetivo general.

Proporcionar al estudiante los fundamentos teóricos y prácticos que le

permitan desarrollar actividades experimentales con seguridad y con una actitud

crítica y reflexiva. Así, el estudiante desarrollará habilidades prácticas en el

manejo de material de vidrio y el uso adecuado de sustancias químicas, y con un

sustento teórico aprenderá a usar las técnicas básicas de separación y purificación

de mezclas de sustancias.

Objetivos particulares.

Se pretende que el estudiante aprenda a:

1. Observar los criterios de seguridad básica en el laboratorio.

2. Montar apropiadamente el equipo básico que se usa para desarrollar las

técnicas más comunes en la síntesis y el aislamiento de una sustancia

orgánica.

3. Comprender los principios teóricos en que se fundamentan las distintas

técnicas de separación de mezclas.

4. Realizar experimentos básicos de separación de mezclas de sustancias

orgánicas líquidas, sólidas o líquido-sólidas.

5. Comprender que aunque el aprendizaje es una actividad individual muchas

veces se requiere el trabajo en equipo.

Duración del curso: 16 semanas.

Criterios de evaluación del curso:

1. Asistencia: 100 %.

2. Seminarios y reportes de las prácticas.

3. Tareas.

4. Exámenes: 1 examen corto después de cada seminario.

5. Este laboratorio tiene un valor del 20% de la calificación final del curso de

química orgánica I.


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Requerimientos:

1. Una bata de manga larga 100 % algodón.

2. Unos lentes de seguridad.

3. Una libreta tamaño profesional.

4. Una franela (por equipo).

5. Cinco frascos de vidrio con tapa (por equipo).

6. Un candado.

7. Un par de guantes de neopreno (por persona).

Calendario de actividades:

SESIÓN ACTIVIDAD.

1 Planteamiento del plan de trabajo y la organización del grupo.

2 Presentación del seminario: “Normas de seguridad en el laboratorio”.

3 Presentación del seminario: “Destilación”.

4 Realización de un experimento en el que se aplique la purificación de

líquidos por destilación simple.

5 Realización de un experimento en el que se utilice la purificación de

líquidos por arrastre de vapor o destilación fraccionada.

6 Presentación del seminario: “Extracción”.

7 Realización de un experimento en el que se utilice una purificación

por Extracción.

8 Realización de un experimento en el que se utilice una purificación

por Extracción.

9 Presentación del seminario: “Cristalización y Recristalización”.

10 Práctica sobre las técnicas de separación y purificación de sólidos,

haciendo énfasis en la técnica de recristalización.

11 Práctica sobre las técnicas de separación y purificación de sólidos,

haciendo énfasis en la técnica de recristalización.

12 Seminario sobre la separación de compuestos orgánicos

porCromatografía.


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13 Práctica sobre la separación de compuestos orgánicos por

cromatografía en capa fina.

14 Práctica sobre la separación de compuestos orgánicos por

cromatografía en columna.

15 Evaluación

Actividades por sesión.

SESIÓN ACTIVIDADES SUGERIDAS.

1 Establecer con los estudiantes el plan del curso y el reglamento de

trabajo en el laboratorio. Las prácticas serán individuales y la

presentación de los seminarios por equipos de dos personas.

2 I. Realizar el seminario “Normas de seguridad en el laboratorio” en el

que se incluyan los temas siguientes:

a) Las normas generales de trabajo en un laboratorio de química

orgánica.

b) La ubicación y la forma de usar los equipos de emergencia del

laboratorio.

c) Las normas de seguridad que se deben de observar en el

almacenamiento, uso y desecho de compuestos químicos.

d) Los códigos de color que se emplean en los suministros del

laboratorio, tales como agua, aire, vacío, etc.

e) Las hojas de seguridad o “material security data sheet (msds)” de

los reactivos.

f) Los pictogramas de seguridad que se presentan en las etiquetas de

los reactivos.

g) Los primeros auxilios básicos en caso de accidentes en el

laboratorio.

II. Realizar el seminario “Métodos de separación y purificación de

líquidos” en el que se incluyan los temas siguientes:

a) Las fuerzas intermoleculares que se presentan en los líquidos.


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b) Los fundamentos físico-químicos en las que se basan las técnicas

de separación de líquidos por destilación simple, fraccionada y a

presión reducida.

c) Los diagramas de los montajes correspondientes y la

explicación de su funcionamiento.

d) Los criterios que determinan el tipo de destilación que debe usarse.

3 Que el estudiante adquiera las habilidades teóricas y prácticas que le

permitan a realizar la purificación de:

1) Un disolvente impuro (e. g. diclorometano grado industrial).

2) Una mezcla homogénea de disolventes (i. e. sustancias caseras

como vinagre, cloralex, etc.).

4 Idem para la sección B.


permitan realizar la purificación por arrastre de vapor de:

1) Un disolvente impuro (e. g. nitrobenceno).

2) Un producto natural (i. e. extracto de anis, clavo, etc.).



permitan montar un equipo de reflujo para:

1) Llevar a cabo una reacción química.

2) Extraer los componentes naturales de una planta. Se sugiere la

extracción de los flavonoides y la prueba de las propiedades ácido-

base de los colorantes de la col morada, la bugambilia morada,

etc.



permitan realizar la extracción de un compuesto orgánico que se

reparte de manera distinta en un par de disolventes inmiscibles.



permitan realizar la separación de compuestos orgánicos por


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recristalización. Se sugiere utilizar compuestos orgánicos obtenidos

por otros estudiantes en los cursos superiores, como muestras

problema, y posteriormente comprobar la pureza del compuesto

aplicando el criterio del rango de punto de fusión.



permitan realizar la separación de compuestos orgánicos por

cromatografía en capa fina y en columna. Se sugiere probar la pureza

de su muestra recristalizada en la sesión práctica anterior.


Metodología. 1) Se plantearán las características generales del curso y los criterios de

evaluación.

2) Con el fin de que el estudiante adquiera buenos hábitos de trabajo

experimental se le indicarán las reglas de trabajo vigentes en el laboratorio de

química orgánica, la ubicación de los equipos y salidas de emergencia, etc.

3) Previamente a la realización de la práctica, los estudiantes prepararán los

seminarios y los presentarán por equipos de acuerdo al calendario de

actividades.

4) Se realizarán prácticas individuales para que el estudiante adquiera destreza

en el uso y en el manejo de los equipos que se utilizan en las técnicas de uso

común en la química orgánica experimental. Para ello el grupo se dividirá en

dos secciones de trabajo en caso de ser necesario.

5) Asimismo, con el fin de que el estudiante adquiera rigor en el registro de los

datos experimentales obtenidos, se le pedirá que mantenga una bitácora de

trabajo que contenga: a) Portada; b) Introducción; c) Parte teórica; ch) La parte

experimental en la que se incluya el esquema del equipo que se usará, su

funcionamiento y el procedimiento experimental; d) Las observaciones que se

realizaron durante el experimento; e) Las conclusiones; y f) Las tareas e

investigaciones.


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Bibliografía.

1. Brewster, R. Q.; VandeerWerf, C. A. y McEwen, W. E. “Curso práctico de

química orgánica”. Alambra. España, 1982.

2. Butruille, D.; Rivas, J. y Villarreal, F. "Experimentos de Química, parte 2:

Química orgánica y bioquímica". Trillas. México, 1982. 3. Domínguez, X. A. "Métodos de Investigación Fitoquímica". Limusa, 1988. 4. Pavia, D. L.; Lampman G. M. y Kritz, G. S. Jr. "Química orgánica

experimental; productos naturales, compuestos de interés farmacológico

e industrial" . Editorial Universitaria de Barcelona (EUNIBAR), 1978. 5. Vogel, A. I. "Elementary Practical Organic Chemistry". Longmans, Green

and Co. London, 1958. 6. Borgford, C. L. y Summerlin, L. R. "Chemical Activities Teacher Edition".

American Chemical Society, 1988. 7. Pecsok, R. L. "Métodos Modernos de Análisis Químico, experimentos".

Limusa–Wiley, 1973. Sitios de la red recomendados:

Seguridad. http://www.fortunecity.com/campus/dawson/196/seglabor.htm

Pictogramas. http://www.fortunecity.com/campus/dawson/196/etiq1.htm

Hojas de seguridad. http://www.mtas.es/insht/ipcsnspn/Introducci.htm Etiquetas. http://internet.mtas.es/insht/ntp/ntp_005.htm Indicadores. http://www.fortunecity.com/campus/dawson/196/indica

dores.htm Manual de sobrevivencia en el laboratorio.

http://keats.admin.virginia.edu/lsm/home.html http://www.mallbaker.com/changecountry.asp?back=/Default.asp

Manejo de residuos. http://internet.mtas.es/Insht/ntp/ntp_359.htm Métodos de separación. http://www.ur.mx/cursos/diya/quimica/jescobed/separa

.htm Gases comprimidos. http://internet.mtas.es/Insht/ntp/ntp_198.htm Manual de Org. I. UNAM. http://132.248.56.130/organica/1345/index.htm Maletín en yahoo: ID: quimorg2004-08-11 Password: aaronperez

http://espanol.f2.pg.briefcase.yahoo.com/quimorg2004


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NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

El trabajo en el laboratorio y particularmente dentro de un laboratorio de química

orgánica, requiere el montaje de aparatos complejos o la ejecución de operaciones

delicadas, también entraña la manipulación de productos que pueden ser tóxicos,

inflamables o explosivos. La ejecución de estos trabajos puede entonces ser el

origen de accidentes o de intoxicaciones graves cuyos efectos son inmediatos o

insidiosos. Todo el personal de laboratorio debe desarrollar un espíritu de

seguridad, y debe conocer y aplicar rigurosamente los reglamentos de seguridad,

estar al corriente de las implicaciones y los riesgos asociados a la manipulación en

curso y ser capaz de intervenir eficazmente en caso de accidente o de incendio.

Toda persona que trabaje en un laboratorio, que no tome en cuenta las reglas de

seguridad, corre un riesgo elevado cuyas consecuencias para ella misma y sus

colegas pueden ser catastróficas. Su responsabilidad está entonces, demasiado

implicada.

PRINCIPALES REGLAS DE SEGURIDAD.

PREVENCIÓN

La prevención es la primera marcha elemental de seguridad. Prevenir los

accidentes, es tener un buen conocimiento del trabajo a efectuar, respetar los

letreros de seguridad, tener un buen comportamiento en el laboratorio, ejercer una

protección personal eficaz, etiquetar, almacenar y eliminar correctamente los

productos químicos.

A) Conocimiento del trabajo a efectuar.

Se debe buscar el máximo de información sobre los productos y el material

empleados, igual que sobre las técnicas y las reacciones químicas puestas en

marcha. En caso de dudar sobre los riesgos asociados a una manipulación, uno

debe proceder a una búsqueda bibliográfica y, si es posible, solicitar los consejos

de una persona competente.


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B) Letreros de seguridad y material de protección general.

Al respecto los símbolos de peligro (solventes inflamables, alta tensión, etc.) son

esenciales para la prevención de los accidentes; entrando dentro del laboratorio,

se debe localizar estas advertencias y asegurarse de conocer bien su significado.

Ciertos números de teléfonos útiles, tales como aquéllos de la ambulancia y del

médico, deberían ser pegados permanentemente en un lugar accesible a todos.

Se debe conocer la posición y el modo de funcionamiento de los extintores, de la

ducha de urgencia, de los baños oculares, y del botiquín de primeros auxilios. En

fin es esencial conocer la posición de las salidas de urgencia y de los dispositivos

de alarmas.

C) Comportamiento en el laboratorio.

En el laboratorio, se debe ser atento y evitar todo comportamiento irreflexivo o

precipitado, es más, se debe tener conocimiento del trabajo realizado por los

vecinos y ser consciente de los peligros que esto puede presentar.

Los accidentes de laboratorio son frecuentemente provocados por la ejecución de

demasiado rápida operaciones, ya sea porque uno esta apresurado por obtener

resultados, porque el tiempo disponible para una manipulación parece insuficiente.

El químico, técnico o estudiante, debe entonces adoptar una conducta metódica,

prudente y cuidadosa, concentrándose sobre lo que está tratando de hacer, no

dejarse llevar por distracciones y jamás creer que los accidentes no le suceden

más que a los otros.

Por lo tanto se debe evitar correr, solo en caso de urgencia, de apresurarse

inútilmente y de empujarse. Se debe prohibir la preparación, el consumo y la

conservación de alimentos y bebidas dentro del laboratorio, a fin de evitar su

contaminación accidental por los productos tóxicos. Dentro de un laboratorio de

química orgánica, en particular, no se debe fumar jamás a causa de la presencia

frecuente de substancias inflamables.

Para evitar la caída o resbaladas accidentales, se debe cerrar los cajones y las

puertas de los armarios, se dejan los pasillos libres sin permitir pequeños objetos

en el piso como pedazos de vidrio, de hielo o de tapones y debe secarse

inmediatamente los lugares húmedos.


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D) PROTECCION PERSONAL

Protección ocular

En el laboratorio, uno debe llevar siempre lentes de seguridad cuyo modelo

depende de la manipulación a efectuar. Los lentes provistos de lados

transparentes son suficientes para la mayoría de trabajos. Si hay peligro de

proyección o si una reacción se produce a alta temperatura, se recomienda una

viscera protectora. Los lentes de contacto no debería llevarse dentro del

laboratorio: los vapores orgánicos o corrosivos pueden dañar de manera

irreversible cuando se infiltran bajo la lentilla.

Batas y zapatos

Las batas deben ser de tejido de algodón resistente y equipadas de botones de

presión, que permitan quitarlas rápidamente si es necesario; deben ser

suficientemente largas para proteger las piernas. Se debe llevar siempre zapatos

que cubran enteramente el pie.

Guantes

El uso de guantes debe ser recomendado o indispensable para ciertas

manipulaciones, tales como:

productos corrosivos

productos muy tóxicos por vía cutánea

recipientes muy calientes o muy fríos.

Existen diferentes tipos fabricados con materiales naturales o sintéticos (caucho,

polietileno, vinilo. neopreno, amianto.

E) ETIQUETAJE

Los matraces y recipientes conteniendo productos químicos deben ser claramente

etiquetados para facilitar su identificación. En el caso de productos preparados en

el laboratorio, debe indicarse la fecha de preparación. Para los productos

provenientes de un fabricante exterior, se recomienda marcar la fecha de su

llegada.


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F) ALMACENAMIENTO Y ELIMINACION DE PRODUCTOS QUIMICOS

No deben dejar los productos químicos acumularse sobre las mesas del

laboratorio ni sobre los estantes. Si se guardan productos susceptibles de

reaccionar entre ellos, se les almacena de tal modo que estén lo más alejados

posible los unos de los otros. Cada producto debe almacenarce de acuerdo al

color marcada en su etiqueta o en su hoja de seguridad. Para una seguridad

máxima, el lugar de almacenamiento debe estar bien ventilado y, si es posible, a

temperatura controlada.

Los matraces de reactivos deben siempre llevar una etiqueta que le identifica

claramente.

La eliminación de los productos químicos debe planificarse cuidadosamente. En

general, las pequeñas cantidades de substancias solubles en agua poco tóxicas

pueden ser eliminadas arrojándolos en el desagüe. Pero lo más recomendable es

entregarlas a una empresa responsable de su destrucción.

1. Usa bata de laboratorio blanca, de algodón de preferencia

2. Usar lentes de protección.

3. Debe existir una campana para solventes inflamables y no inflamables.

4. No trabaje en una campana en la que pueda verse u olerse los vapores de

las sustancias.

5. Las sustancias químicas no deben ser acarreadas en recipientes abiertos

fuera de la campana de extracción.

6. Los aparatos o vasijas en los que halla desprendimiento gaseoso no deben

cerrarse herméticamente pues puede provocarse una explosión,

exceptuando los construidos con este fin como autoclaves, aparatos de

hidrogenación, etc.

7. No se usarán en aparatos de vacío vasijas de paredes delgadas o

superficies planas sino de paredes redondas y consistentes.

8. Los aparatos que pueden estallar fácilmente se aislan mediante pantallas

mecánicas.


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9. Los matraces de destilación deben sujetarse con la pinza por la parte del

cuello que está encima del tubo lateral.

10. Los termómetros no deben de tocar las paredes de los matraces.

11. Entre la trampa y el quitazato se debe intercalar un matraz de seguridad.

12. El grifo debe estar siempre abierto cuando se arroja algún líquido

13. Permita que el ácido se enfríe antes de tirarlo. Vacíe despacio con agua

fría corriente.

14. Todo derrame debe limpiarse antes de iniciar nuevamente el trabajo Limpie

primero el suelo para evitar resbalarse.

15. Los derrames de ácidos pueden neutralizarse con cal o bicarbonato de

sodio.

16. Los derrames pequeños pueden ser limpiados con un trapo. Los grandes

presentan serio peligro, avise a todos y prepare los extinguidores.


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PRACTICA No. 1: SEPARACIÓN DE UNA MEZCLA ACETONA-AGUA EN SUS DOS COMPONENTES A.- FRACCIONAMIENTO POR REPETICIÓN DE DESTILACIONES SIMPLES.

Monte el aparato de destilación simple, utilizando un matraz de fondo redondo de

100 mL. Ponga un poco de grasa en todas las juntas esmeriladas.

Coloque en el matraz 30 mL de acetona 30 mL de agua y dos o tres perlas de

ebullición. Haga circular una corriente suave de agua por el refrigerante, uniendo

la entrada de éste a bomba mediante una manguera. El agua que sale del

refrigerante por su parte superior se recirculará mediante otra manguera unida a

una bomba de recirculación. Etiquete y numere tres matraces erlenmeyer

pequeños para recoger las fracciones siguientes:

a) 56 - 65 ºC; b) 65 - 95 ºC c) Residuo del matraz de destilación

Caliente el matraz de forma que el destilado se recoja de una manera continua a

una velocidad aproximada de una gota por segundo. Cambie los matraces

colectores con rapidez a los intervalos de temperatura indicados. Cuando la

temperatura alcance 95 ºC interrumpa la destilación y enfríe el matraz de

destilación dejando que gotee en él, el condensado del cuello.

Mida con una probeta graduada los volúmenes de destilado obtenido en cada

fracción así como el del residuo del matraz. Anote los volúmenes obtenidos.

La fracción (a) está formada principalmente por acetona y el residuo por agua. La

fracción (b) es una mezcla de acetona y agua.

Deje que el matraz de destilación vacío se enfríe y ponga en él el contenido del

matraz (b) y vuelva a montar el aparato de destilación. Añada dos o tres perlas de

ebullición y destile de nuevo, añadiendo la fracción que destile entre 56-65 ºC al

recipiente (a) y recogiendo de nuevo en el matraz (b) la que destile a 65-95 ºC.

Una vez que el matraz de destilación se haya enfriado algo, vierta el residuo que

quede en él en el matraz (c). Mida de nuevo y anote el volumen total de cada

fracción. Apunte todos sus datos en el informe.


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B.- DESTILACIÓN FRACCIONADA CON UNA COLUMNA VIGREUX.

Monte el aparato de destilación con un matraz de fondo redondo de 250 mL,

lubrifique todas las juntas esmeriladas con grasa de silicona. Ponga en el matraz

60 mL de acetona y 60 mL de agua. Añada dos o tres perlas de ebullición y

proceda a destilar como en la sección A, con la única salvedad de no repetir el

proceso, es decir, efectuarlo una sola vez.

Anote los resultados en el cuadro del informe y saque sus propias conclusiones

referentes a cual de las dos destilaciones, sencilla o fraccionada, ha sido más

eficaz.

RESULTADOS :

56 - 65 ºC 65 - 95 ºC 95 - 100 ºC

A. Destilación 1ª Destilación simple. Resultado final

B. Destilación fraccionada

OBSERVACIONES :

CUESTIONARIO:

1. Comparar los resultados de los dos tipos de destilación. ¿Cuál es más eficaz?.

2. ¿Qué finalidad tienen las perlas de ebullición?.

3. Un líquido orgánico comienza a descomponerse a 80 °C. Su tensión de vapor a

esa temperatura es de 36 mm de Hg. ¿Cómo podría destilarse?.

4. Cualitativamente, ¿qué influencia ejercerán cada una de las siguientes

impurezas en el punto de ebullición de la acetona? : a) alcohol etílico (78.8 ºC), b)

éter etílico (35 ºC), c) azúcar.

5. Cítense dos razones que justifiquen que el agua fría circule en un refrigerante

en sentido ascendente.

6. ¿Se podría separar por destilación simple una mezcla de dos líquidos de puntos

de ebullición 77 ºC y 111 ºC? ¿Y por destilación fraccionada ? ¿Qué líquido se

recogería en primer lugar?


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PRACTICA No. 2 CRISTALIZACIÓN Y RECRISTALIZACIÓN Los compuestos orgánicos aislados a partir de reacciones orgánicas o extraídas

de sustancias naturales a menudo están contaminados por pequeñas cantidades

de otros compuestos (impurezas) las cuales se obtienen junto con el compuesto

deseado. La técnica de purificación habitual es la recristalización, basada en su

diferencia de solubilidad en diferentes disolventes o mezcla de disolventes.

La solubilidad de un sólido aumenta generalmente con la temperatura, una vez

que se solubiliza en un disolvente caliente, su cristalización puede provocarse por

enfriamiento de la solución debido a la sobresaturación. La recristalización

consiste entonces, en disolver primero el sólido a purificar en un disolvente o en

una mezcla de varios disolventes calientes, generalmente en o cerca del punto de

ebullición y después enfriar la solución para provocar la cristalización del sólido

que se aísla por filtración.

En cuanto a las impurezas, se pueden presentar tres casos:

Las impurezas son insolubles en el disolvente caliente: una simple filtración de

la solución caliente permite eliminarlas;

Las impurezas son solubles en el disolvente caliente y permanecen

parcialmente en el disolvente frío: la mayor parte queda disuelta en el momento

de la cristalización del producto principal y es eliminada con el filtrado;

Las impurezas son muy solubles en el disolvente caliente y poco solubles en el

disolvente frío: la filtración aísla un producto contaminado y, en este caso, la

recristalización es poco eficaz.

Se asume que las impurezas están presentes en pequeñas proporciones

comparativamente, usualmente menos que el 5% de la masa. La purificación es

por lo tanto más eficaz en tanto que la taza inicial de impurezas es menor.

Etapas de la recristalización

Las etapas de la recristalización pueden ser esquematizadas de la manera

siguiente:

selección del disolvente

disolución

tratamiento de la solución caliente


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enfriamiento y cristalización

filtración de los cristales

secado

acondicionamiento

control de la pureza

conclusiones

Selección del disolvente Las similitudes fisico-químicas del disolvente y del producto a purificar constituyen

el criterio más general de selección del disolvente de recristalización. Entre otros,

su polaridad debe ser similar, una sustancia polar es más soluble en disolventes

polares y menos soluble en disolventes no-polares. La selección se efectúa

mediante pruebas de solubilidad o con la ayuda tablas de las constantes

dieléctricas, teniendo en cuenta los siguientes criterios:

El disolvente no debe reaccionar químicamente con el sólido a purificar;

La solubilidad del producto debe ser elevada en el disolvente caliente y baja en

el disolvente frío: una solubilidad cinco veces más grande en el disolvente

caliente es aceptable;

Las impurezas orgánicas deben ser solubles en el disolvente frío, deben

quedar en la solución en el momento de la cristalización. Las impurezas

inorgánicas a menudo son insolubles, en este caso, se separan de la solución

caliente por filtración;

La temperatura de ebullición del disolvente deberá ser inferior al punto de

fusión del sólido, de lo contrario, se corre el riesgo de que se forme una fase

aceitosa;

El disolvente debe formar bien los cristales del compuesto purificado;

El disolvente deberá ser poco tóxico y poco inflamable, pero la mayoría de los

líquidos orgánicos no poseen estas dos características a la vez.

La siguiente tabla da la lista de los disolventes usuales, su punto de ebullición y

una evaluación de su inflamabilidad y de su toxicidad. Están clasificados del agua

al hexano, en orden decreciente aproximado de su polaridad.


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TABLA 1. DISOLVENTES COMUNES PARA LA RECRISTALIZACIÓN

NOMBRE DEL DISOLVENTE p. eb. (°C) CARACTERÍSTICAS

Agua 100

Ácido etanoico 118 poco inflamable, vapor

picante

Metanol 65 inflamable

Etanol 78 inflamable

2-propanol 83 inflamable

propanona 56 poco inflamable

etanoato de etilo 77 inflamable

diclorometano 40 vapor tóxico

cloroformo 61 vapor tóxico

benceno 80 muy inflamable y muy

tóxico

tetraclorometano 77 vapor tóxico

tolueno 111 inflamable

ciclohexano 81 inflamable

éter de petróleo 35-60 muy flamable

hexano 68 inflamable

Puesto que los valores de solubilidades no son conocidos, la selección del

disolvente se hace con la ayuda de la prueba siguiente:

Colocar alrededor de 1.0 g de la muestra en un tubo de ensayo o en un matraz

erlenmeyer pequeño y añadir 3 mL de disolvente; si el sólido se disuelve

fácilmente a la temperatura ambiente o por un ligero calentamiento, el

disolvente no es adecuado;

Calentar la mezcla cerca del punto de ebullición agitando y seguir la adición del

disolvente en fracciones de alrededor de 1 mL; observar la evolución de la

disolución;

Después de la adición del alrededor de 10 mL,

Si solo se ha disuelto un poco de sólido, el disolvente no es el adecuado;


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Si el sólido está totalmente disuelto, enfriar a temperatura ambiente para

provocar la cristalización. La aparición de cristales en cantidad apreciable

indica que el disolvente es apropiado. La proporción de disolvente por gramo

de producto a purificar debe ser generalmente entre 5 y 20 mL.

Un disolvente puro no responde siempre a los criterios de selección, el sólido a

purificar puede ser demasiado soluble en un disolvente dado o no lo suficiente en

otro. Es por eso que una mezcla de dos disolventes miscibles, uno de los cuales

es buen solvente del sólido y el otro malo, dan a menudo mejores resultados. Se

determina su proporción procediendo según las etapas siguientes:

Disolución en caliente en el mejor disolvente,

Adición gradual del otro disolvente caliente hasta la aparición de una turbidez,

Eliminación de la turbidez por una nueva adición de algunas gotas del primer

solvente. La mezcla se deja enfriar a temperatura y se separarán los cristales.

Los pares de disolventes más comunes están en la siguiente tabla:

TABLA 2. PARES DE DISOLVENTES PARA LA RECRISTALIZACIÓN

Metanol-agua

Etanol-agua

Ácido acético-agua

Acetona-agua

Etanol-acetona

Acetato de etilo-ciclohexano

Benceno-éter de petróleo

disolventes clorados-éter de petróleo

Disolución del compuesto a purificar Una vez que se determinó la naturaleza del disolvente, se procede a efectuar la

disolución. Según las cantidades de producto a purificar y del disolvente

necesario, se emplea un matraz redondo equipado de un refrigerante a reflujo y

eventualmente, un agitador. En caso de que el disolvente sea agua, se puede, en

ciertos casos, utilizar un erlenmeyer provisto de un embudo de vástago corto.


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Según la precisión de los informes que se poseen sobre la solubilidad del producto

a purificar en el disolvente o en la mezcla de disolventes, se puede proceder de

dos maneras diferentes:

Si la solubilidad se conoce exactamente, se introduce la cantidad necesaria

calculada, aumentando un exceso de 10%. Este exceso es indispensable,

particularmente en el caso donde se deba efectuar una filtración en caliente. Se

caliente la mezcla y se mantiene en ebullición hasta la disolución del sólido;

Si la solubilidad no se conoce más que de manera aproximada, se introduce

solamente la mitad de la cantidad de disolvente estimada necesaria. Se calienta la

mezcla hasta la proximidad del punto de ebullición y se agrega gradualmente

disolvente hasta la disolución completa del sólido, llevando a la proximidad del

punto de ebullición después de cada adición. Esta manera de proceder es

delicada. Se debe asegurar que la disolución sea completa, sin sobrepasar la

cantidad mínima de disolvente necesaria, lo que conllevará a una pérdida

importante de producto luego de la cristalización. A la disolución obtenida se

agrega un exceso de 10% del disolvente y se lleva a ebullición.

Nota: no olvidar, que si se procede sin agitación, se debe agregar algunas piedras

de ebullición para regularizar la ebullición.

Tratamiento de la solución caliente Tratamiento con carbono activado: Este tratamiento es optativo, y se impone en

caso de que la mezcla a purificar contenga impurezas coloreadas o cuando la

solución está turbia por la presencia de una suspensión fina de productos

insolubles. El carbono activado adsorbe las impurezas coloreadas disueltas y fija

las materias en suspensión.

La solución se enfría ligeramente antes de agregar alrededor de 0.2 g de carbón

activado por cada 100 mL de solución. Esta adición no se debe hacer en caso de

que el líquido esté cerca del punto de ebullición, porque la gran cantidad de aire

absorbido por el carbón activado será liberada bruscamente, lo que provocará la

formación de espuma abundante y podría ocurrir un desbordamiento. Antes de

efectuar la filtración en caliente, se lleva la mezcla a ebullición nuevamente

durante cinco a diez minutos.


Q.F.B

20

Filtración de la solución caliente: Esta operación es delicada pero necesaria

cuando la solución no está perfectamente limpia. Es obligatoria después de un

tratamiento con carbón activado. La solución caliente se debe filtrar de tal forma

que no cristalice nada de soluto ni en papel filtro ni en el embudo. Generalmente,

para ello se requiere una filtración rápida con un mínimo de evaporación en el

embudo de vástago corto, previamente calentado en una estufa, y provisto de un

filtro de pliegues para aumentar la velocidad de filtración.

Enfriamiento y cristalización La calidad de los cristales obtenidos depende en gran parte de la velocidad de

enfriamiento de la solución:

• Si el enfriamiento es demasiado rápido, los cristales son pequeños y corren el

riesgo de estar impuros;

• Si el enfriamiento es demasiado lento, los cristales son grandes y aprisionan

impurezas y solvente dentro de la red cristalina.

La siguiente manera de proceder a menudo da buenos resultados: enfriamiento

lento en contacto con el aire, y después inmersión del recipiente dentro de un

baño refrigerante, a menudo, utilizando hielo. Evidentemente, la temperatura de

este baño no debe ser inferior al punto de congelación del solvente. Una ventaja

en ciertos casos, y sobretodo para grandes cantidades de productos es servirse

de un agitador.

La cristalización se detiene generalmente desde que la temperatura de la solución

comienza a bajar y normalmente dura de 15 a 30 minutos. Puede suceder que,

aún si la temperatura es baja, no se formen cristales. La solución está, entonces,

en un estado de equilibrio inestable, la sobresaturación. Se debe, por lo tanto

romper el equilibrio. Para ello, se pueden emplear varios métodos, en los cuales

el éxito es aleatorio.

El primero consiste en frotar vigorosamente las paredes del recipiente sobre la

superficie del líquido con una varilla de vidrio. En el segundo, la cristalización

empieza sembrando en la solución fría, con agitación fuerte, un cristal del producto

a purificar, o mejor, con un cristal del producto puro. En ciertos casos puede ser

necesario enfriar localmente la solución agregándole pequeños pedazos de hielo


Q.F.B

21

seco, de bajar la temperatura o de prolongar el tiempo de enfriamiento, que puede

esperar de dos o tres días.

Se puede formar una fase aceitosa en el curso del enfriamiento. Es difícil hacer

solidificar y provocar la formación de un sólido que retiene una gran cantidad de

impurezas. Desde su aparición, se debe calentar de nuevo hasta la disolución

completa, y después enfriar lentamente manteniendo una agitación constante

hasta la aparición de cristales; esto puede se puede facilitar por la adición de un

cristal del producto, luego de que la solución comience a enturbiarse.

Separación de los cristales En este paso se pretende separar los cristales formados, quitándoles la mayor

cantidad posible de aguas madres, con una evaporación mínima. Generalmente

esto se consigue empleando un embudo Büchner unido a un quitasato, que a su

vez se conecta a la bomba de vacío. El papel de filtro debe cubrir por completo

todos los orificios de la placa del Büchner, pero su diámetro debe ser ligeramente

inferior al de esta placa. Al colocarlo debe quedar completamente liso y sin

arrugas para que no pueda pasar nada de sólido por sus bordes. Esto se consigue

fácilmente humedeciendo el papel con disolvente y haciendo succión. Después,

sin succión, o mejor, sólo con una ligera succión, para evitar evaporaciones

innecesarias, se agrega la mezcla (o parte de ella) dentro del embudo. Entonces

se aplica todo el vacío (o el máximo deseado). Se debe utilizar una varilla de vidrio

o una espátula para que, ayudándose con ella, se pueda pasar lo más

rápidamente posible toda la masa cristalina al embudo. Si algunos cristales

quedan adheridos a las paredes del erlenmeyer, se pueden lavar y vaciar en el

embudo con pequeñas cantidades del disolvente frío.

Tan pronto como la masa sólida se hace suficientemente rígida, se presiona, con

cuidado pero con firmeza. Cuando cesa el paso de líquido a través del filtro se

interrumpe la succión. En este momento, si el filtrado tiene valor, se deberá

transferir a otro recipiente.

Entonces se procederá al lavado de los cristales para eliminar todo el disolvente

que llevan adherido (que, desde luego, contendrá impurezas solubles). Sin

succión, se cubrirán los cristales con una pequeña cantidad de disolvente puro y


Q.F.B

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frío. En este momento conviene agitar la mezcla cuidadosamente, para no romper

el papel de filtro, con una espátula o varilla de vidrio roma para asegurar que todos

los cristales se humedecen con el disolvente. Entonces se aplica de nuevo la

succión y los cristales se presionan con un tapón como antes. Este proceso se

puede repetir varias veces. Con frecuencia, por concentración de las aguas

madres (filtrado) se puede obtener una nueva cantidad de cristales. Sin embargo,

éstos son casi siempre algo menos puros que los cristales obtenidos en primer

lugar.

Secado de los cristales Como paso final de la recristalización, los cristales obtenidos deben quedar libres

del disolvente adherido mediante un secado. El büchner se invierte sobre un papel

de filtro de superficie lisa doblado en tres o cuatro capas y los cristales se pasan a

éste con ayuda de una espátula limpia. Sobre los cristales se colocan otras hojas

de papel de filtro y la mayor parte del disolvente se exprime presionando

fuertemente.

Entonces se pasan los cristales a un vidrio de reloj limpio o una cápsula plana y se

cubren con una hoja de papel de filtro para evitar que caigan partículas de polvo.

En estas condiciones se pueden dejar secar al aire a la temperatura ambiente o se

pueden introducir en un desecador de vacío sobre un desecante que sea eficaz

para eliminar el disolvente usado. El secado a temperaturas superiores a la

ambiente se puede realizar en una estufa. Se debe tener en cuenta que las

muestras al principio están humedecidas con el disolvente y que, por tanto,

fundirán a una temperatura inferior a la del punto de fusión de la sustancia pura.

Control de la pureza Se debe controlar siempre la pureza de un producto después de la recristalización.

Todos los métodos físicos, fisicoquímicos o químicos de control son

evidentemente aplicables. La más utilizada, porque es la más simple es y la más

rápida, es la determinación del punto de fusión.


Q.F.B

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Conclusiones Las conclusiones que se imponen después de una recristalización son de dos tipo:

una es la pureza del producto y la otra el rendimiento. Si el producto obtenido no

es suficientemente puro, se debe proceder a un segunda recristalización y a veces

buscar un mejor disolvente. Si el rendimiento es insuficiente, se reúnen las aguas

madres y el disolvente de lavado, se concentra parcialmente y se enfría para

cristalizar de nuevo. Esta nueva cristalización proporciona un producto de calidad

inferior.


Q.F.B

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PRACTICA 3. PRUEBAS DE SOLUBILIDAD EN DISOLVENTES ORGÁNICOS. Objetivos

a) Determinar el comportamiento de solubilidad de compuestos en disolventes

orgánicos;

b) Utilizar las pruebas de solubilidad en disolventes orgánicos para la selección del

disolvente ideal en la recristalización de un sólido;

c) Emplear la recristalización como una de las técnicas más usadas para la

purificación de compuestos sólidos;

d) Ilustrar el uso de un adsorbente para eliminar impurezas coloridas.

PROCEDIMIENTO

Elección de un disolvente para una recristalización: se ensayará la solubilidad de

ácido salicílico, ácido benzoico y acetanilida en hexano, diclorometano, acetato de

etilo, acetona, etanol, metanol, y agua.

Se observará y anotará la solubilidad de cada compuesto en cada disolvente,

tanto en frío como en caliente, y se elegirá el mejor disolvente para cada

compuesto.

Los ensayos de solubilidad se pueden realizar de la siguiente forma: en un tubo de

ensayo pequeño (10 x 75 mm) se adiciona con ayuda de una espátula una

cantidad de sólido que pese aproximadamente 0,1 g y que esté finamente

pulverizado. Sobre ésta se añade disolvente, gota a gota y agitando

continuamente. Después de añadir 1 mL de disolvente, se observa la mezcla con

detenimiento. Si los cristales no se han disuelto, repita el procedimiento agregando

un mililitro más, y si es necesario adicione otro mililitro, para completar en total 3

mL. Si el sólido aún no se ha disuelto, es insoluble en frío. Si se disolvió en algún

momento del proceso, es soluble en frío.

Si la sustancia fue insoluble en frío, caliente la muestra hasta ebullición y con

agitación constante. Recuerde que los disolventes orgánicos deben calentarse en

baño de agua caliente (baño maría). Mantenga constante el volumen de la

disolución durante el calentamiento y no olvide siempre emplear cuerpos de

ebullición. Si no hay solubilización, el sólido es insoluble en caliente; si la hay, el


Q.F.B

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sólido es soluble en caliente. En este caso, enfríe a temperatura ambiente y luego

en baño de hielo; observe si hay formación de cristales y, de haberlos, su forma,

tamaño y color.

Anote los resultados en la siguiente tabla para cada uno de los compuestos:

hexano CH2Cl2 acetato de etilo

acetona etanol metanol agua

Solubilidad en frío

Solubilidad en caliente

Formación de cristales


Q.F.B

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PRACTICA No. 4 RECRISTALIZACIÓN DE ÁCIDO SALICÍLICO (ÁCIDO 2-HIDROXIBENZOICO)

Duración de la práctica: 3 h

Seguridad: Los productos manipulados durante la experiencia no presentan

ningún riesgo particular.

Sustancias

Ácido salicílico 10 g

Agua 150 mL

PROCEDIMIENTO

Introducir 10 g del sólido a purificar, finamente pulverizado en un matraz

erlenmeyer de 250 mL.

Añadir alrededor de 75 mL de agua, y después, agitando frecuentemente la

solución, llevar la mezcla a una temperatura cerca del punto de ebullición.

Añadir agua en porciones de alrededor de 5 mL, hasta la disolución completa del

sólido, manteniendo la mezcla cerca del punto de ebullición y agitando.

Enfriar a temperatura ambiente, sin agitar, y después, en agua helada.

Filtrar en un embudo büchner, enjuagar el erlenmeyer con el filtrado (aguas

madres), y lavar los cristales con un poco de agua fría.

Exprimir y secar

Pesar y determinar el punto de fusión del producto seco.

RESULTADOS CONVENIENTES

Un rendimiento del 85% en producto de punto de fusión conforme a una referencia

es el mínimo deseable.

CUESTIONARIO

¿Cuál es el punto de fusión del ácido salicílico recristalizado en agua?

¿Cuál es su rendimiento?

OH

COOH


Q.F.B

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PRACTICA No. 5: RECRISTALIZACIÓN DE ÁCIDO SALICÍLICO POR TRATAMIENTO CON CARBONO ACTIVADO.


Seguridad: Los productos manipulados durante la experiencia no presentan

ningún riesgo particular. La adición de carbono activado a una solución caliente

puede causar una ebullición brusca y proyectar el líquido hirviendo.

Sustancias

Ácido salicílico 10 g

Agua 150 mL

PROCEDIMIENTO

Introducir 10 g del sólido a purificar, finamente pulverizado, en un matraz redondo

de 250 mL, provisto de un agitador y un refrigerante.

Añadir alrededor de 75 mL de agua, y después, agitando constantemente, llevar la

mezcla a una temperatura cerca del punto de ebullición.

Añadir agua en porciones de alrededor de 5 mL, hasta la disolución completa del

sólido, manteniendo la mezcla cerca del punto de ebullición y agitando.

Verificar el volumen aproximado de disolvente empleado y añadir un exceso del

10%.

Dejar enfriar algunos instantes, introducir alrededor de 0.4 g de carbón activado y

calentar de nuevo cerca del punto de ebullición alrededor de cinco minutos.

Filtrar rápidamente la solución caliente en un embudo de talle corto con un papel

filtro plisado.

Evaporar el disolvente, si es necesario, para llevar al volumen en que se efectuó la

disolución.

Enfriar a temperatura ambiente, sin agitar, y después, en agua helada.

Filtrar en un embudo büchner, enjuagar el erlenmeyer con el filtrado (aguas

madres), y lavar los cristales con un poco de agua fría.

Exprimir y secar.

Pesar y determinar el punto de fusión del producto seco.



Q.F.B

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CUESTIONARIO

¿Cuál es el punto de fusión del ácido salicílico recristalizado en agua?



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PRACTICA No. 6 RECRISTALIZACIÓN DE ÁCIDO BENZOICO UTILIZANDO UN PAR DE DISOLVENTES


Seguridad: El etanol es inflamable. Esta experiencia no presenta ningún riesgo

si son respetadas las precauciones normales.

Sustancias

Ácido benzoico 10 g

Agua-etanol

PROCEDIMIENTO

Introducir 10 g del sólido a purificar, finamente pulverizado en un matraz

erlenmeyer de 250 mL.

El estudiante debe recristalizar el ácido benzoico a partir de una solución acuosa

de etanol, donde él determina la concentración por ensayos previos.




CUESTIONARIO

¿Cuál es el punto de fusión del ácido benzoico recristalizado?


De acuerdo con las pruebas de solubilidad, ¿cuál es el grado de polaridad de su

compuesto? Fundamente su respuesta.

¿Cuándo un disolvente es el ideal para efectuar la recristalización de un sólido?

Explique. Con base en su respuesta, ¿cuál disolvente seleccionó para recristalizar

su problema?

¿Un sólido que es soluble en determinado disolvente frío, puede ser recristalizado

en dicho disolvente, conforme a lo realizado en esta práctica? ¿Por qué?

COOH


Q.F.B

30

¿Un sólido que es insoluble en un disolvente caliente, puede recristalizarse de él?

¿Por qué?

¿Qué cualidades debe tener el disolvente que va a usar para llevar a cabo una

recristalización?

Al disolver su sólido, ¿notó cambios? ¿cuáles?

¿Para qué se agregan los cuerpos de ebullición?

¿Cómo escogió la fuente de calentamiento que usó en la recristalización?

¿Por qué se debe filtrar en caliente y tener precalentados tanto el embudo de

vidrio como el matraz donde recibe el filtrado?

Anote las diferencias que presente el producto antes y después de purificarlo.

¿Para qué agrega el carbón activado y por qué debe quitar la fuente de

calentamiento antes de agregarlo?

¿Cómo fue su problema antes y después de recristalizarlo con carbón activado?

¿En qué se fundamenta para decidir que su compuesto se purificó mediante estas

técnicas?


Q.F.B

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PRACTICA No. 7 EXTRACCIÓN La extracción es un método de purificación de una mezcla de reacción. La técnica

de extracción se usa con mucha frecuencia en química orgánica para aislar, de

mezclas de reacción, las substancias deseadas y para separar, de mezclas

crudas, productos naturales. Este método ofrece la posibilidad de separar

pequeñas cantidades de sustancias a partir de grandes cantidades de producto.

La extracción es una operación que separa una sustancia del material sólido o

líquido que la contiene. Los disolventes más comunes son: agua, éter etílico, éter

de petróleo, hexano, etanol, benceno, etc. Por extracción se aíslan y purifican

numerosos productos naturales, como: vitaminas, alcaloides, grasas, hormonas,

colorantes, etc.

Este tratamiento tiene como objetivo el paso de uno de los productos solubilizado

en la fase acuosa a la fase orgánica. En este caso, este proceso se lleva a cabo

en un embudo de extracción.

La extracción puede ser: discontinua (agitar una disolución acuosa con éter etílico

en un embudo de separación) o continua (extractor tipo Soxhlet). En el caso de

una extracción líquido-líquido, el compuesto se encuentra disuelto en un

disolvente (A) y para extraerlo se emplea un disolvente (B), los que deben ser

inmiscibles. (A) y (B) son agitados, y entonces el compuesto se distribuye entre

ambas fases de acuerdo con sus respectivas solubilidades. A la relación que

guardan (a una temperatura dada), las concentraciones del soluto en cada

disolvente, se le denomina Coeficiente de Distribución o de Partición. Así, si (cA)

es la concentración en gramos del compuesto en el disolvente (A), y (cB) es la

concentración del mismo en el disolvente (B).

cA/cB = coeficiente de distribución = K

Para un caso general, la fórmula que expresa un proceso de extracción se deduce

suponiendo que

S = gramos de soluto en A

Vb = volumen de B en mililitros

Va = volumen de a en mililitros

X =gramos de soluto extraído


Q.F.B

32

Así que, después de una extracción, la concentración de S en la fase A será:

S-X/Va = cA De donde S en B será: X/Vb = cB

Así que:

cA/cB = K, ó S - X = K, y K Vb S = X

Va Va + K Vb

De aquí se deduce que es más conveniente dividir el disolvente extractor (B) en

varias porciones, que hacer una sola extracción con todo el disolvente.

Los extractos obtenidos a partir de disoluciones acuosas, son generalmente

desecados antes de eliminar el disolvente, empleándose diversas substancias

higroscópicas (tales como: sulfato de sodio anhidro, sulfato de magnesio anhidro,

cloruro de calcio anhidro), y luego se filtran.

Disolventes de extracción

Algunos de los disolventes de extracción más usados en los laboratorios o

industrias son: éter dietílico, el éter de petróleo (mezcla de alcanos de baja

magnitud molecular), diclorometano, triclorometano, pentano, hexano,

ciclohexano, tolueno, tricloroeteno, 1,2-dicloroetano, 1,1,2-tricloroetano,

tetracloroeteno, etc.

El éter dietílico se utiliza a menudo en el laboratorio por su poder de disolución

elevado y su bajo punto de ebullición. Esta última característica lo hace fácil de

eliminar. Sin embargo es muy inflamable y parcialmente miscible con el agua. El

diclorometano posee las ventajas del éter dietílico, excepto que es poco

inflamable, pero tiende a formar emulsiones y es tóxico. Lo mismo con el

tirclorometano, cuya toxicidad es bien reconocida. Si las condiciones de operación

lo ameritan (punto de ebullición elevado de los compuestos a extraer), se puede

emplear disolventes como el ciclohexano, el tolueno o disolventes halogenados

con dos átomos de carbono, menos tóxicos que el diclorometano o el

triclorometano.

Si no se conoce la naturaleza del disolvente a emplear, se puede seleccionar

introduciendo alrededor de 2 mL de solución en un tubo de ensayo y agitando con

el volumen igual del disolvente a examinar. La fase orgánica se analiza por medio

instrumental (cromatografía, espectroscopía) o de la manera siguiente:


Q.F.B

33

se la retira con la ayuda de un cuenta gotas o una pipeta y se la deposita sobre

un vidrio de reloj;

después de la evaporación del disolvente, una cantidad significativa de residuo

indica que el disolvente es eficaz; no se debe confundir con residuos con

trazas de agua arrastradas por el disolvente durante la extracción.

Si el disolvente no es adecuado, se repite el ensayo con otros disolventes, hasta

encontrar alguno que dé resultados satisfactorios.

Extracción discontinua

La extracción líquido-líquido discontinua se efectúa por la agitación vigorosa del

disolvente y de la solución a extraer en un embudo de separación. El volumen del

embudo debe ser de alrededor del doble de la solución a extraer y cada extracción

se efectúa con aproximadamente un volumen de disolvente igual a un cuarto o a

un tercio del de la solución. Por ejemplo, se extrae 60 mL de una solución acuosa

con porciones de 15 a 20 mL de disolvente.

La extracción se realiza de la manera siguiente:

la solución y el disolvente se introducen en el embudo;

después de haber tapado, se invierte sosteniendo fuertemente el tapón y

abriendo al mismo tiempo la llave para liberar el exceso de presión;

una vigorosa agitación durando 15 a 30 segundos, alternada con

degasificaciones, permiten realizar una extracción eficaz

cuando el volumen del líquido a tratar es grande (superior a dos o tres litros),

es más cómodo operar con un embudo equipado con un agitador mecánico.

Después de haber dejado reposar hasta la separación de las dos fases, se

procede a la decantación. Para evitar la contaminación eventual por gotas de la

fase inferior retenida en el vástago del embudo, es preferible retirar la fase

superior por la boca superior, cuando ésta constituye la fase orgánica.

La solución a extraer se coloca nuevamente en el embudo (cuando constituye

la fase superior, ya se encuentra en el embudo), se introduce una nueva

porción de disolvente y se realiza una segunda extracción.

Se procede enseguida a realizar tantas extracciones como sean necesarias para

la transferencia completa del producto, lo cual depende del coeficiente de partición


Q.F.B

34

y de la eficiencia de cada extracción (velocidad de transferencia). Se puede

verificar que la extracción es completa analizando la última fase de extracción o

evaporando una parte.

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, RCOOH, en sus sales

sódicas, R-COO-Na+. Los compuestos fenólicos experimentan una transformación

semejante con el mismo reactivo. Por esta causa puede utilizarse una solución de

hidróxido sódico para extraer un ácido carboxílico o un 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.


Q.F.B

35

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 clorhidrato (R3NH+Cl-), soluble en

agua. Por otra parte, las impurezas orgánicas que acompañan a una amina

pueden eliminarse por extracción de las mismas con un disolvente orgánico de

una solución ácida de aquella.

Las sales sódicas de los ácidos carboxílicos y de los fenoles son fácilmente

convertibles en los compuestos de partida por tratamiento de ácido sulfúrico o

fosfórico. Los clorhidratos de las aminas se transforman de nuevo en éstas por

adición de una solución de hidróxido sódico.

Extracción continua

Existe una gran variedad de aparatos para la extracción continua de un líquido.

Los más simples funcionan de la manera siguiente: la solución a extraer se

alimenta al disolvente de manera continua; el disolvente se recicla por destilación.

Debido a que el disolvente es menos denso que la solución a extraer, la

alimentación se hace por la base del extractor, si es más denso, la introducción del

disolvente se efectúa por la parte superior. Pueden utilizarse diversos dispositivos

para mejorar la eficiencia de la extracción: agitación mecánica, agitación por

inyección de vapor, etc.

Lavado de una fase orgánica

Los líquidos orgánicos o las soluciones de compuestos orgánicos provenientes de

mezclas de reacción contienen a menudo impurezas que se pueden eliminar por


Q.F.B

36

extracción. Éstas se efectúan generalmente con agua o una solución acuosa,

neutra, ácido o alcalina. Esta operación se llama lavado de la fase orgánica.

Lavado con agua o una solución acuosa.

Los lavados con agua eliminan de la fase orgánica las impurezas solubles en el

agua, tales como las sales y los compuestos orgánicos polares de masa molecular

pequeña. El último lavado se efectúa con una solución saturada de cloruro de

sodio, a fin de eliminar el agua del compuesto orgánico líquido y de limitar la

formación de emulsiones en la interfase de las dos fases.

Las impurezas también pueden eliminarse por lavados con una solución de un

reactivo Químico selectivo, tal como una solución ácido o alcalina.

Generalmente, la eliminación de la acidez del medio de reacción se efectúa con

una solución de un reactivo químico selectivo, tal como una solución ácida o

alcalina (carbonato, bicarbonato o hidróxido de sodio). La eliminación de la

basicidad se realiza muy rara vez por una lavado de una solución diluida de ácido

(ácido clorhídrico o sulfúrico).


Q.F.B

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PRÁCTICA NO. 8: CROMATOGRAFÍA EN CAPA FINA DE ACETANILIDA Y NITROBENCENO. Objetivo

Aplicar la técnica cromatografía en capa fina CCF para el análisis de productos

químicos. Utilizar el equilibrio de partición y adsorción en técnicas cromatográficas

para separar dos compuestos diferentes.

Material

3 tubos capilares

cubas cromatográficas

placas de cromatografía en CCF de aprox. 2 X 5 cm

4 vasos de precipitados de 50 mL

lámpara de luz UV

Sustancias

Disolución de acetanilida al 1 %

Disolución de nitrobenceno al 1 %

Acetato de etilo

hexano

Procedimiento:

Se dispone de tres disoluciones, previamente preparadas de acetanilida (A),

nitrobenceno (N) y una mezcla de ambos (M). Se introduce un tubo capilar en la

disolución (A), tomando una pequeña cantidad de la misma y por su extremo se

coloca en una placa CCF, con gel de sílice como adsorbente, una mancha a unos

6 mm del borde izquierdo de la placa y a 5 mm del borde inferior. A la misma

altura, en el borde derecho se coloca con otro capilar una mancha de la solución

(N) y en la parte central de la placa una mancha de la solución M de nuevo con un

capilar diferente (¡Cuidado, no confundir los capilares de cada disolución!).

Se deja secar y se introduce la placa en el interior de una cuba cromatográfica

conteniendo 3 mL de acetato de etilo/hexano 50:50, de modo que el disolvente no

toque la zona en la que se encuentran las manchas.


Q.F.B

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Se tapa la cuba y cuando el disolvente ha migrado hasta llegar a 5 mm del borde

superior se saca la placa y se marca el nivel del disolvente en un extremo de la

misma. Se deja secar y se revela la placa en una lámpara de luz ultravioleta o en

una cámara de yodo, localizando la posición de cada mancha. Se miden las

distancias recorridas por el frente del disolvente y para cada mancha, y se calcula

el valor de Rf.

Se repite todo el proceso utilizando como eluyente etanol. Intentar con otros

eluyentes.

CUESTIONARIO

1. Anotar los resultados obtenidos con los diferentes eluyentes.

2. ¿Cuál de los dos es el compuesto más polar? ¿Cuál es el disolvente más

adecuado para esta separación?

3. ¿Sería adecuado utilizar metanol en esta separación?


Q.F.B

39

Práctica No. 9: PRÁCTICA DE CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA. Objetivo

Aplicar técnicas sencillas de laboratorio para el análisis de productos naturales.

Utilizar el equilibrio de partición y adsorción en técnicas cromatográficas para

separar pigmentos naturales presentes en plantas.

Sustancias

Hojas verdes: pueden ser de acelgas, espinacas, verdolagas, etc.

Chile molido: puede utilizarse chile de árbol o cualquier otro.

Zanahorias

Acetato de etilo

Éter de petróleo

Material

tubos de ensayo

gradilla

columna de cromatografía de aprox. 25 X 1 cm

mortero

pipeta Pasteur

vaso de precipitados de 250 mL

1 matraz erlenmeyer de 125mL

Procedimiento

En un mortero muele las hojas verdes con algunos trozos de zanahoria y de chile

molido mezclados con 2 mL de etanol y 2 mL de acetato de etilo. Trasvasa la

solución obtenida a un vaso de precipitados cuidando que no pasen partículas

sólidas, (puedes filtrar la solución).

Introduce un trozo del algodón en la columna de vidrio, ayudándote con una varilla

de vidrio para obturar la salida.

Fija la columna en posición vertical al soporte o rackets mediante 2 pinzas.

En un vaso de precipitados, prepara una suspensión de gel de sílice en éter de

petróleo e introdúcela en la columna con ayuda de un embudo dando pequeños


Q.F.B

40

golpecitos a la columna. Deja escurrir el disolvente en un matraz erlenmeyer.

Observarás la formación de una columna de gel de sílice a medida que escurre el

éter de petróleo; dicha columna no debe quedar nunca sin disolvente.

Una vez que la altura de la columna de gel de sílice alcance entre 13 y 15 cm de

altura, deja escurrir el disolvente hasta que su nivel quede al ras de la capa del gel

de sílice (sin que ésta se seque).

Toma aproximadamente 1 mL del extracto con una pipeta Pasteur y colócalo en la

cima de la columna. Cuando hayas incorporado el extracto, otra vez deja escurrir

el disolvente al ras del gel de sílice y agrega éter de petróleo suavemente con una

pipeta, cuidando que no caiga directamente sobre el gel, sino que escurra por las

paredes de la columna.

Observarás la separación de los distintos pigmentos a lo largo de la columna a

medida que pasa el disolvente.

Cuando una banda de pigmentos se acerque al extremo inferior del tubo de vidrio,

coloca en la salida del mismo tubos de ensayo y recoge el pigmento así separado.

Una vez recogidos los distintos pigmentos en tubos separados, realiza un

cromatograma en capa fina junto con el extracto original y observa los resultados

obtenidos.

Si no se observa la separación de los pigmentos se puede añadir como eluyente

una mezcla de acetato de etilo/éter de petróleo 5:95.

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