Manual Lab QuimOrg I QUI021 Ml

UNIVERSIDAD ANDRÉS BELLO

FACULTAD DE ECOLOGÍA Y RECURSOS NATURALES

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICAS

MANUAL CURSO

“LABORATORIO QUÍMICA ORGÁNICA I”

QUI 021

Manual de Laboratorio Curso “Química Orgánica I”, Otoño 2011

ÍNDICE

Normas de Trabajo en el Laboratorio........................................................... 3

Pauta para construir el Informe de Laboratorio.......................................... 7

Material y técnicas de laboratorio…………………………………………. 8

Práctico n°1: Identificación de Funciones Orgánicas................................... 18

Práctico n°2: Extracción de eugenol a partir de clavos de olor................... 29

Práctico n°3: Separación de los componentes de una tableta analgésica… 33

Práctico n°4: Purificación de sólidos por recristalización………………… 37

Práctico n°5: Reacción de sustitución nucleofílica. Síntesis de cloruro de

t-butilo a partir de t-butanol .......................................................................... 42

Práctico n°6: Reacción de adición-eliminación: Preparación y propiedades

del jabón............................................................................................................ 45

Práctico Recuperativo: Determinación de lípidos en harina de pescado.

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2


NORMAS DE TRABAJO EN EL LABORATORIO

Cada alumno debe cumplir una sesión de laboratorio obligatoria de cuatro módulos de duración

cada 15 días. Las secciones impares comienzan la segunda semana lectiva del semestre y las

pares la semana siguiente alternándose hasta completar seis laboratorios obligatorios.

Deben presentarse en el Laboratorio de Química correspondiente el día y en el horario

asignados provisto de delantal, el Manual de Laboratorio y cuaderno de laboratorio. Se

exigirá puntualidad y no se permitirá realizar un trabajo práctico sin su delantal.

El alumno debe llegar al laboratorio habiendo preparado previamente el tema correspondiente al

trabajo práctico que se llevará a cabo. Esto se verificará previamente mediante un control escrito

al comienzo del mismo. El alumno que no haya rendido este control no podrá realizar el

respectivo laboratorio y deberá justificar en la Secretaría de Estudios de la Carrera

correspondiente. Sólo se podrá recuperar un control y laboratorio previamente justificados

al final del semestre.

Una vez finalizada la sesión de laboratorio se deberá entregar un informe del tema desarrollado

de acuerdo a la PAUTA DE INFORME que se encuentra detallado en la página 6 de este

Manual. Este informe deberá ser entregado a más tardar la próxima sesión de laboratorio.

La Nota Final de Laboratorio (NFL) corresponde al promedio ponderado de todos los

Controles de laboratorio ( C ) y de los Informes de Laboratorio ( I ), además de un Examen

final de laboratorio ( E ). La ponderación de cada actividad es:

NFL = 0.4 C + 0.3 I + 0.3 E

*IMPORANTE: El Examen final es OBLIGATORIO no existiendo eximición en este

curso. Aquellas personas que no se presentan a este Examen sin justificación reprobarán

automáticamente este curso.

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MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

PRECAUCIONES PARA EVITAR INCENDIOS:

1.- Siempre que use un mechero tenga en cuenta lo siguiente:

- No caliente nunca un disolvente inflamable de punto de ebullición menor de 100°C

(metanol, éter etílico, acetona, benceno, etanol, etc.) en un recipiente abierto.

- Si calienta un disolvente a reflujo cerciórese de que todas las conexiones estén bien

ajustadas.

- No trasvase líquidos inflamables cerca de una llama.

- No reciba un destilado en un recipiente muy retirado del condensador o cerca de la llama del

mechero de su vecino. Por norma general, los recipientes deben quedar lo más alejados

posible de los mecheros.

2.- No caliente nunca un sistema cerrado aunque vaya provisto de un condensador.

3.- Siempre que realice una operación exotérmica tenga preparado un baño de hielo o de agua

fría para poder controlarla.

4.- No guarde disolventes en vasos abiertos y manténgalos lejos de la llama del mechero.

5.- No deje los recipientes de disolventes en el mesón de trabajo sino en una estantería lateral o

en la campana.

6.- No deje ningún objeto ajeno al trabajo en el mesón de trabajo (libros, cuadernos, carteras,

mochilas, etc.).

7.- Tenga siempre presente la ubicación de los extintores del laboratorio y aprenda a usarlos.

Si por desgracia se produce un accidente con fuego siga las siguientes normas:

1.- Apague todas las llamas y retire todos los productos inflamables de las proximidades del

fuego.

2.- Si el fuego es pequeño sofóquelo con un paño mojado. Si el fuego es mayor use un extintor.

3.- Si se inflaman las ropas de alguna persona:

- Evite que corra

- Hágala rodar por el suelo para que el fuego no llegue a la cabeza.

- Cúbrala con una manta o cualquier prenda que tenga a mano.

- Trate las quemaduras pequeñas con un ungüento. Las quemaduras mayores deben ser

atendidas por un médico.

PRECAUCIONES EN EL MANEJO DE PRODUCTOS QUÍMICOS:

1.- No permita que se pongan en contacto con la piel o ropa.

2.- No pruebe ningún sólido, líquido o solución al menos que se le especifique hacerlo.

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3.- Evite inhalar, en lo posible, vapores de disolventes. Si quiere tomar el olor de algún producto

como criterio de identificación, hágalo con cuidado y colocando el recipiente a 15 cm de la

nariz.

4.- Limpie cualquier porción de líquido que derrame. Si se trata de un ácido, lave con agua,

neutralice con una solución de bicarbonato o carbonato de sodio al 5% y vuelva a lavar con

agua. Si es un álcali, lave con agua y neutralice con una solución de ácido acético al 5%. En lo

posible use guantes para realizar esta operación.

5.- NO VIERTA RESIDUOS ORGÁNICOS O INORGÁNICOS EN LOS LAVADEROS.

En cada Laboratorio encontrará recipientes para desechos de residuos químicos que están

rotulados con el tipo de residuo a desechar.

PRECAUCIONES EN EL MANEJO DE MATERIAL DE VIDRIO:

Para evitar cortaduras al tratar de introducir una varilla de vidrio o un termómetro en un orificio

de un tapón:

1.- Trate de que el orificio tenga un tamaño adecuado.

2.- Lubrique la varilla con agua, solución jabonosa o glicerina.

3.- Proteja sus manos con un paño.

4.- Sostenga la varilla lo más cerca de un extremo y aplique suavemente presión hasta pasarla

completamente.

5.- Si se trata de una varilla con ángulo, tómela desde la parte más próxima al corcho o tapón

para hacer presión.

6.- No mantenga el tapón o corcho en la palma de su mano ni lo dirija hacia su mano o cuerpo.

Sosténgalo entre el pulgar y el dedo índice.

7.- No olvide ablandar en corcho antes de horadarlo.

QUEMADURAS CON PRODUCTOS QUÍMICOS:

Las áreas de la piel que estén en contacto con productos químicos corrosivos deben lavarse bien

con abundante agua. Si el producto es un ácido, lave con una solución saturada de bicarbonato

de sodio y nuevamente con agua. Si se trata de un álcali, lave con agua y con una solución de

ácido acético al 1% y finalmente, con agua.

Si saltan trozos de sodio a la piel, saque los pedazos con una pinza, lave con alcohol y luego

con una solución de ácido acético al 1%. Finalmente, coloque una gasa con un ungüento

apropiado.

Las quemaduras con bromo son especialmente delicadas. Debe lavar primero con agua y

empaparse con una solución de tiosulfato de sodio al 10%.

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Si el producto químico, corrosivo o caliente, salta a sus ojos, lave con abundante agua de la

llave más próxima tanto el globo ocular como el párpado. Nunca se restriegue los ojos o se

introduzca las manos a la boca sin antes de lavar prolijamente sus manos.

ENVENENAMIENTOS:

a.- Sólidos y líquidos:

Ácidos: beber mucha agua y luego leche de magnesia. También se puede tomar leche pero

nunca provocar el vómito manualmente o con eméticos.

Álcali: beber mucha agua y, después, vinagre, jugo de limón o de naranja o solución de ácido

cítrico. Se puede tomar leche pero nunca provocar el vómito manualmente o con eméticos.

Sales de metales pesados: beber leche o clara de huevo.

Arsénico o mercurio: dar un emético inmediatamente (sulfato de zinc en un vaso de agua

tibia).

b.- Gases:

Sacar a la persona al aire libre y aflojarles las ropas del cuello. Si ha inhalado vapores de bromo

o cloro hacerle inhalar vapores de amoniaco.

NORMAS GENERALES DE TRABAJO EN EL LABORATORIO

Para evitar accidentes en el laboratorio debe seguir ciertas recomendaciones:

1.- Mantenga siempre las llaves de agua y de gas cerradas cuando no las esté utilizando.

2.- Nunca tire desechos insolubles como papeles filtro, fósforos o similares a los lavaderos.

3.- Nunca trabaje solo en el laboratorio.

4.- No eche trozos de sodio metálico en los lavaderos o recipientes de la basura. Sumérjalos en

parafina y pregunte dónde y cómo deshacerse de ellos.

5.- El trabajo con productos irritantes o disolventes cancerígenos (benceno, cloroformo,

diclorometano, tetracloruro de carbono) debe hacerse en campana.

6.- No mire por la boca de los matraces o tubos de ensayo cuando esté llevando a cabo una

reacción.

7.- Evite inundaciones sobre el mesón dando la presión suave de agua al refrigerante.

8.- Siempre lleve puestas sus antiparras y delantal en el laboratorio.

9.-Todo equipo armado por el o los estudiantes deberá ser revisado por el profesor antes de

usarlo.

10.- Los reactivos de uso general deberán permanecer en los lugares asignados a ellos. Todo

reactivo, luego de ser usado, debe ser tapado inmediatamente.

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11.- Las balanzas deben permanecer limpias y sin tara. Su uso exige protección del plato así que

utilice vidrio de reloj o cualquier otro recipiente adecuado.

12.- No ingiera alimentos ni bebidas en el laboratorio.

13.- No utilice los materiales de laboratorio para beber agua.

14.- Lave prolijamente sus manos antes de retirarse del laboratorio.

15.- Entregue sus bandejas al final de laboratorio y deje limpio su lugar de trabajo.

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MATERIAL Y TÉCNICAS DE LABORATORIO

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9


Figura 1

Técnicas a utilizar:

1.- Filtración por gravedad. (Prácticos Nº2, 3 , 4, 5)

Se filtra por gravedad la disolución caliente, quedando las impurezas insolubles retenidas en el

filtro.

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2.- Preparación de un papel filtro de pliegues.

3.- Sistema de destilación (Práctico Nº2)

Cuando se hace una destilación se debe tener en cuenta lo siguiente: a) antes de iniciar el

calentamiento hay que añadir un trozo pequeño de plato poroso; b) el termómetro debe

colocarse de forma que el bulbo esté justamente en la salida del vapor; c) la entrada del agua de

refrigeración debe conectarse a la parte inferior del refrigerante; d) todas las piezas del montaje

deberán ir unidas mediante grapas y convenientemente engrasadas (utilice una pequeña

cantidad); e) las pinzas de sujeción nunca se pondrán encima de las grapas y f) el calentamiento

debe ser tal que se recojan de 2 a 4 gotas de destilado por segundo. (Figura 4).

Figura 4

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4.- Extracción líquido-líquido (Prácticos Nº2, 3, 5)

• Se verifica en embudo de decantación (Figura 5). Ambos líquidos no deben ocupar más

de la mitad del embudo. Una vez tapado se debe invertir, dirigiendo el vástago hacia

arriba. Sobre una mano se apoya el tapón y con la otra se toma el vástago por la parte de

la llave. Se debe comenzar siempre por una ligera sacudida y abrir inmediatamente la

llave para permitir la salida de gases producidos por reacción o por calor de mezcla.

• Seguidamente, debe ponerse el embudo en su posición normal y observar si se formó

algo de emulsión; en este caso la agitación debe ser muy suave porque las emulsiones

son difíciles de eliminar. Terminada la agitación se pone el embudo sobre un soporte, se

quita el tapón, se espera que los líquidos decanten y por medio de la llave se separan. Si

existieran dudas acerca de la naturaleza de las dos capas el procedimiento más sencillo

es agregar un poco de disolvente utilizado a uno de los líquidos separados; si se mezcla

con él es porque se trata de la capa del disolvente.

Figura 5

5.- Calentamiento por reflujo (Práctico Nº 4)

El reflujo es una técnica experimental de laboratorio para el calentamiento de reacciones que

transcurren a temperatura superior a la ambiente y en las que conviene mantener un volumen de

reacción constante.

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Un montaje para reflujo permite realizar procesos a temperaturas superiores a la ambiente

(reacciones, recristalizaciones, etc), evitando la pérdida de disolvente y que éste salga a la

atmósfera.

Se efectúa acoplando a la boca (o a una de las bocas) del matraz que contiene la reacción un

refrigerante de reflujo. A medida que se procede a la calefacción del matraz, la temperatura

aumenta evaporando parte del disolvente. Los vapores del mismo ascienden por el cuello del

matraz hasta el refrigerante, donde se condensa (por acción del agua fría que circula por la

camisa exterior) volviendo de nuevo al matraz. Esto establece un reflujo continuo de disolvente

que mantiene el volumen de la reacción constante.

Figura 6

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PAUTA PARA CONSTRUIR EL INFORME DE

LABORATORIO

En todo trabajo experimental es de mucha utilidad contar con un cuaderno de laboratorio en el

cual se registran todos los datos y resultados de la experiencia realizada en una forma clara,

ordenada y legible. Para sacar el máximo provecho de los datos puestos en su cuaderno se

pueden adoptar las siguientes normas:

a) Anote la fecha y el nombre de la experiencia llevada a cabo. En lo posible anote los

datos experimentales tan pronto como sea posible, incluyendo los cálculos respectivos y

las posibles modificaciones hechas al trabajo experimental en curso. Anote todas las

observaciones por insignificantes que parezcan.

b) Registre claramente los datos obtenidos y si es posible construya una Tabla de Datos,

para mayor claridad.

c) Anote todos los comentarios surgidos a la luz de sus observaciones experimentales.

Compare estos datos con datos bibliográficos de referencia para enriquecer sus

discusiones.

Para escribir el Informe de Laboratorio tenga presente los siguientes criterios:

a) Escriba el informe lo antes posible mientras están frescos los datos y observaciones

hechas. Recuerde que el Informe es responsabilidad de todos los miembros del grupo de

trabajo por lo que es recomendable escribirlo en conjunto y no repartirse los temas. Si

esto último es lo decidido por el grupo, reúnase antes de la entrega y revise que haya

concordancia entre lo que ha escrito cada integrante.

b) Para la escritura del Informe debe usar un mismo tipo y tamaño de letra. Evitar las letras

con colores y con efectos visuales. En lo posible utilizar Times New Roman o Arial

tamaño 12. Recuerde que el Informe es un documento formal.

c) Revise concienzudamente la ortografía y la redacción. Si va a copiar íntegramente un

texto de un libro o de una página de Internet asegúrese que concuerde con el resto del

texto escrito y con el tema del trabajo experimental.

El informe de laboratorio debe ser confeccionado pensando que va a ser leído por alguien que

no realizó su trabajo experimental, de tal forma que cuando lo lea, quede informado clara y

completamente sobre el tema.

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El siguiente formato es el que deberá seguir para hacer sus futuros informes de

laboratorio de Química. Entre paréntesis y subrayado se indica el puntaje de cada parte

del informe que se considerará para la evaluación.

1. Objetivos: Especifique los objetivos, es decir, las metas que se persiguen al término de cada

experimento realizado. Si estos no le son claros, debe leer tanto la guía de trabajo como sus

apuntes de cuaderno…….…………….…………….………….….(0,5 puntos).

2. Introducción o Complementación Teórica: En esta parte usted deberá escribir en forma

breve (máximo una página) los aspectos teóricos del tema sobre el cual usted experimentó (por

ejemplo, principios, leyes y/o teorías de la Química)…………….. (1,0 puntos).

3. Reactivos: Proponer una ecuación balanceada que represente cada una de los experimentos

que realizó en el laboratorio. Para cada uno de los reactivos químicos incluya sus Constantes

físicas además de Peso Molecular (M) Fórmula molecular de reaccionantes y productos

usados/obtenidos durante el trabajo experimental........…...………(0,5 puntos).

4. Desarrollo Experimental o procedimiento: Hacer un resumen simple del trabajo práctico

realizado: si se montó algún equipo o usó algo especial, hacer un esquema o Figura para

clarificar, discutiendo brevemente la incorporación de estos en la discusión. No debe reescribir

la guía entregada, sino describir lo que Usted hizo……………....(0,5 puntos).

5. Resultados: Esta parte es la más relevante del trabajo. Deberá mostrar tabla de datos, gráficos

o ecuaciones balanceadas si fuera el caso. En algunos casos los resultados se pueden expresar

con palabras. Incluir cálculos, si estos se repiten hacer al menos un ejemplo. Debe tener en

cuenta que los gráficos en general satisfacen dos objetivos, (a) Proporcionan información a

partir de la cual se pueden obtener datos complementarios y necesarios para los cálculos, es

decir, forman parte de los datos, y (b) Representan información derivada de los cálculos, esta

vez hacen parte de los resultados ………………….………..…… (2,5 puntos).

6. Discusiones y conclusiones: Aquí usted podrá discutir respecto a los resultados logrados y

los esperados desde la teoría. Específicamente Usted debería hacer una comparación entre los

resultados obtenidos y los valores teóricos que muestra la literatura química, exponiendo las

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causas de las diferencias y el posible origen de los errores. Para finalizar su informe es necesario

exponer claramente las conclusiones a las que llegó…..………….(1,5 puntos).

7. Bibliografía: Nombrar el material bibliográfico (textos) al que recurrió para la confección de

su informe. Se debe incluir el nombre de los autores, editorial, año y página. Este Manual o sus

apuntes de clases no forman parte de la bibliografía ……………..(0,5 puntos).

Debe citar la bibliografía de la siguiente manera:

Libros

- Labra, A., Escobar, C.A. & Niemeyer, H. M. (2001). Chemical discrimination in Liolaemus

lizards: Comparison of behavioral and chemical data. En: Chemical signals in vertebrates, Vol 9.

Marchlewska-Koj, A. Lepri, J. J. and Muller-Schwarze,D., Editores. Kluwer Academic / Plenum

Publichers.

- Vollhardt K., Peter C. "Química Orgánica: Estructura y Función" Ediciones Omega, S.A.

(2007), 5ª edición, pág. 89.

Revistas

- Escobar, C.A., Labra, A., Niemeyer, H. M. (2001) Chemical composition of precloacal

secretions of Liolaemus lizards; Journal of the Chemical Ecology, 27: 1-14.

- Fraile, A.; Garcia Ruano, J.L.; Rosario-Martin, M.; Tito, A.; Asymmetric synthesis of 4-

ethoxy-1-p-tolylsulfonyl-3,6-dioxabicyclo[3.1.0]hexan-2-ones, Tetrahedron (2010), 66(1), 235-

24.

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En cada informe Usted debe incluir una portada en la cual se destaquen claramente los

siguientes datos: el nombre y número del práctico realizado, la fecha de entrega, la sección de

laboratorio respectiva, el profesor de la sección que corresponde y los integrantes del grupo de

trabajo.

Por ejemplo.

Universidad Andrés Bello

Facultad de Ecología y Recursos Naturales

Departamento de Ciencias Químicas

Laboratorio de Química Orgánica I NRC 3348

INFORME Nº 1

IDENTIFICACIÓN DE FUNCIONES ORGÁNICAS

Nombres: María Jesús Valdivieso P. Cristián Barrios M.

Carrera: Química y Farmacia

Sección: 3

Profesor: Juan Pablo Benítez R.

Fecha de entrega: 3 de abril de 2011

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PRÁCTICO N°1: IDENTIFICACIÓN DE FUNCIONES ORGÁNICAS El análisis cualitativo y caracterización de compuestos orgánicos desconocidos es importante en

Química Orgánica. El análisis elemental cualitativo nos indicará los elementos que conforman

un compuesto orgánico (H, C, O, N, etc). Sin embargo, este análisis no nos indica el tipo de

ordenamiento molecular de estos elementos en el compuesto y, por tanto, no sabremos qué

grupo funcional se encuentra presente en la sustancia en estudio. Un compuesto de fórmula

molecular C3H6O2 puede tener 6 posibles estructuras o isómeros:

CH3

O

O CH3

HOCH2

O

CH3

HOCH2CH2

O

H

CH3OCH2

O

H

CH3CH2

O

OHH

O

O CH2CH3

acetato de metilo hidroxipropanona 3-hidroxipropanal

metoxietanal ácido propanoico formiato de etilo

Todos estos compuestos tienen funciones orgánicas diferentes por lo que tendrán propiedades

químicas y físicas diferentes. Conocido el grupo funcional podremos entender o dar cuenta de la

reactividad específica de un compuesto orgánico.

La determinación de los grupos funcionales es un análisis que se puede llevar a cabo a través de

pruebas de tipo químico o por métodos espectroscópicos. En una primera etapa se determina a

qué clase de compuesto corresponde la sustancia a ser analizado mediante un método general.

Por ejemplo, determinando su solubilidad en agua podemos determinar si tiene grupos polares;

la medición del pH nos indica si es un ácido o una base orgánica. Volvamos al ejemplo del

compuesto de fórmula molecular C3H6O2: si es soluble en agua pero no tiene propiedades

ácido-base podemos descartar el ácido propanoico que produce soluciones de pH menor que 7.

Después de esta clasificación a priori se realiza un estudio más específico para saber qué tipo de

funciones orgánicas posee. Así, si tomamos como ejemplo el compuesto de fórmula molecular

C3H6O2 y da positivo las pruebas de alcoholes y aldehido podemos identificar el compuesto

como el 3-hidroxipropanal.

Las reacciones de clasificación deben efectuarse de acuerdo con la siguiente secuencia: aminas,

amidas, ácidos carboxílicos, fenoles, ésteres, aldehídos y cetonas, alcoholes, alquenos y

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alquinos, y, finalmente, alcanos. Este orden garantiza que la presencia de los grupos funcionales

que aparecen primero en la lista, harán una mínima interferencia en las pruebas específicas de

otros grupos también presentes.

Como clasificación general se determina el color, aroma y estado físico (Sólido, líquido o gas).

Los compuestos con alto grado de aromaticidad o de conjugación de enlaces múltiples son

coloreados (de amarillo a rojo) Algunos ésteres poseen olor a frutas y flores. Los ácidos se

caracterizan por un olor “punzante” y las aminas tienen olor a pescado. Se debe tener la

precaución de inhalar muy levemente, debido a que algunos vapores pueden ser dañinos

para el ser humano.

TRABAJO EXPERIMENTAL

1.- PRE-LABORATORIO

Con el objeto de recordar los conceptos básicos que se utilizarán en este práctico, conteste las

siguientes preguntas:

a.- Defina:

-fórmula molecular

- isómeros

- solubilidad

- pH

- polaridad de enlace

- enlace covalente polar

- reacción de óxido-reducción

b.- ¿Por qué los compuestos de bajo peso molecular y con funciones orgánicas que poseen

enlaces covalentes polares (alcoholes, aldehidos, cetonas, ácidos carboxílicos) son solubles en

agua?

c.- ¿Por qué los ácido carboxílicos solubles en agua producen soluciones con pH menor que 7?

d.- ¿Por qué las aminas solubles en agua producen soluciones básicas?

e.- Escriba la ecuación química que da cuenta de la solubilidad de una amina primaria con HCl

5%.

e.- Escriba la ecuación química que da cuenta de la reacción del ácido propanoico con NaHCO3

5%. ¿Cómo indica que hay una reacción positiva del ácido?

f.- ¿Por qué se puede diferenciar entre un ácido carboxílico y un fenol con una solución de

NaHCO3 5%?

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g.- Indique el nombre de las funciones orgánicas encerradas en el círculo.

OH

OH

CHO

OH

OO

OOMe

h.- Identifique todas las funciones orgánicas de los siguientes compuestos.

OH

O

O

OOH

OH OOH

N

NO

O

OH

NH2

NH O

O

OHNC

N

N

NH

O

NO2

aspirina genisteína benzaldehido cianhidrina

nicotina aspartame benzonidazol

2.- PRÁCTICO.

Ud. recibirá una muestra problema a la que deberá determinar las funciones orgánicas presentes.

Para ello primero realice las pruebas específicas para cada una de las funciones orgánicas

utilizando compuestos patrones y, luego, haga lo mismo con su muestra. No olvide anotar el

número de la muestra, sus características físicas (color, olor, estado físico) y las pruebas de

solubilidad.

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3.- MATERIALES Y REACTIVOS.

MATERIALES REACTIVOS Gradilla con 20 tubos de ensayo disoluciones de NaOH 5%, 10% y 1M pinza de madera disolución de NaHCO3 5% alambre de cobre disoluciones de HCl 5% y concentrado mechero disoluciones de H2SO4 concentrado y 3N papel pH disolución de AgNO3 2% espátula fina etanol gotario disolución de HNO3 5%. piceta con agua destilada carbonato de sodio (Na2CO3) sólido sulfato aminoferroso sólido disolución metanólica de KOH 2N tetracloruro de carbono (CCl4)

disolución de Br2 en CCl4 2%* disolución de KMnO4 2% disolución saturada de 2,4-DNPH o reactivo

de Brady** disoluciones de Fehling A y B disolución de K2Cr2O7 5% disolución de FeCl3 2,5% cloruro de cinc (ZnCl2) sólido Amoniaco (NH3) concentrado

* El bromo es muy volátil y tóxico por lo que se recomienda preparar el reactivo no más allá de un día de anticipación. ** Preparación del reactivo de Brady: disolver 1,0 g de DNPH (2,4-dinitrofenilhidrazina) en 5 ml de H2SO4 conc. Esta mezcla se añade lentamente y con agitación a una disolución de agua (7 mL) y etanol (25 mL) y, finalmente, se filtra para eliminar sólidos en suspensión. 4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

4.1.- PRUEBAS DE SOLUBILIDAD.

Debido a que la solubilidad de una sustancia depende de su polaridad, es decir, el

reordenamiento de sus átomos en las moléculas, una primera instancia para determinar los

grupos funcionales presentes en un compuesto orgánico, podría ser encontrar los disolventes en

los cuales dicho compuesto puede ser soluble. El Esquema 1 ilustra un método general para

determinar, según los datos de solubilidad, el posible grupo funcional presente en un compuesto

orgánico en estudio.

Se debe tener presente que los compuestos de alto peso molecular son bastante insolubles en

agua mientras que los de bajo peso molecular son solubles en agua. Así, por ejemplo, el ácido

esteárico [CH3(CH2)16COOH] es insoluble en agua mientras que la acetona (CH3COCH3) es

muy soluble en agua.

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COMPUESTO

Aminas Ác. Carboxílicos

¿soluble en NaOH 5%?

Fenoles Aminas

Alquenos, ésteresalquinos, amidas,cetonas, aldehidos,nitrocompuestos.

Alcanos, Haluros dealquilo, CompuestosAromáticos

Ác. Carboxílicos

¿soluble en H2O?

SI NO

papel pH

azul rojo SI NO

NOSI NO

¿soluble en NaHCO3 5%?

ácido fuerte ácido débil bases

¿soluble en HCl 5%?

SI

NO

¿soluble en H2SO4?

SIcompuestos neutros compuestos inertes

Esquema 1

4.2.- PRUEBAS ESPECÍFICAS PARA GRUPOS FUNCIONALES.

4.2.1.- HALÓGENOS

4.2.1.1.- VÍA SECA: PRUEBA DE BEILSTEIN:

Se toma un alambre de cobre y se introduce en HCl concentrado y, luego, se pone al rojo en la

llama de un mechero hasta que no dé coloración verdosa. El alambre aún al rojo oscuro se

introduce en la muestra problema líquida o sólida y se vuelve a calentar en el mechero. Si se

produce una llama TOTALMENTE verde la muestra contiene halógenos.

Interferencias: El procedimiento tiene más valor como ensayo negativo, en caso de no aparecer

coloración, ya que determinados compuestos orgánicos, tales como derivados de piridina,

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quinoleína, ácidos orgánicos, urea, etc., pueden dar como positivo el ensayo sin que haya

halógenos.

4.2.1.2.- VÍA HÚMEDA: PRUEBA DE NITRATO DE PLATA:

Los halógenos (Cl, Br y I) forman precipitados insolubles en presencia de iones plata de acuerdo

a la siguiente ecuación:

RX

X: Cl, Br, I

+ AgNO3 (ac) AgX (s) + RNO3 (ac)

El AgCl es un sólido blanco que expuesto a la luz se torna gris; el AgBr es un sólido amarillento

y el AgI es un sólido amarillo.

En un tubo de ensayo agregue una gota de la muestra si es líquida o 5 gotas de una disolución

etanólica concentrada si es sólida. Se adicionan 2 mL de una solución de nitrato de plata al 2% y

se espera la formación de un precipitado. Si transcurridos 5 min no hay formación de un

precipitado, la solución se calienta suavemente en un manto calefactor. Si se forma el

precipitado indica la presencia de halógenos.

Interferencia: Los ácidos carboxílicos también dan la prueba positiva al formarse un

precipitado insoluble de sales de plata. Si al precipitado formado se adicionan 2-3 gotas de

HNO3 al 5% y éste se disuelve entonces estamos en presencia de un ácido carboxílico. Si el

precipitado permanece indica la presencia de halógenos.

4.2.2.- ÁCIDOS CARBOXÍLICOS.

En un tubo de ensayo coloque 6 gotas del ácido (si es líquido) o 0,1 g (si es sólido). Agregue 1,0

mL de agua destilada y agite. Agregue luego una punta de espátula de carbonato de sodio

(Na2CO3) Si se observa desprendimiento de gases o burbujas, la prueba se considera positiva.

Interferencia: Existen algunos compuestos orgánicos como fenoles, aldehidos, cetonas,

anhídridos o ésteres que poseen grupos fuertemente atractores de electrones (halógenos, grupos

nitro o carbonilos) que pueden presentar una alta acidez y dar positivo la reacción con carbonato

de sodio.

4.2.3.- NITROCOMPUESTOS.

En un tubo de ensayo se colocan una punta de espátula de sulfato aminoferroso [Fe(NH3)4SO4]

y 10 mg si es sólida o 3 gotas si es líquida de la muestra problema. Se mezclan bien y luego se

adicionan 2 mL de una disolución de ácido sulfúrico 3N y 1 mL de una disolución de hidróxido

de potasio 2N en metanol. La formación de un precipitado rojo-marrón (café) indica la

presencia de grupo nitro (-NO2).

23


RNO2 + 4 H2O + 6 Fe(OH)2 (ac) RNH2 + 6 Fe(OH)3 (s)

4.2.4.- CIANODERIVADOS

El grupo ciano (-CN) puede ser hidrolizado en medio ácido formando ácido carboxílico y una

sal de amonio. También es hidrolizado en medio alcalino formando carboxilato y desprende

amoniaco. Esta última reacción se aprovecha como un test de identificación del grupo CN.

RCN + H2O + NaOH (ac) RCOONa (ac) + NH3 (g)

Δ

Especial cuidado debe tener en este test puesto que existe la posibilidad de salpicaduras de

NaOH en caliente muy corrosivo. No olvide utilizar sus antiparras y guantes. Pídale ayuda

a su profesor.

En un tubo de ensayo se coloca una pequeña cantidad de muestra y se agregan 2 mL de una

disolución de NaOH 1M. Se calienta vigorosamente hasta ebullición en la llama del mechero. El

amoniaco formado se detecta por el olor característico y por medio de un papel pH humedecido

que se torna azul al contacto de los vapores de amoniaco. El papel pH debe ponerse a unos 5cm

de la boca del tubo para evitar que el NaOH de las paredes del tubo o gotas de la disolución en

caliente lo tornen azul y dé un falso positivo.

4.2.5.- ALQUENOS

Los alquenos sufren reacciones de adición al doble enlace produciendo compuestos totalmente

saturados. Esta propiedad química es utilizada para determinar la presencia de dobles enlaces.

4.2.5.1.- PRUEBA DE INSATURACIÓN:

En un tubo de ensayo disuelva alrededor de 50 mg o dos gotas de líquido de muestra problema

en 1 mL de CCl4, y adicione 2 gotas de una disolución al 2 % de Br2 en CCl4. La desaparición

del color rojizo de la disolución de bromo indica una reacción positiva. Si hay desprendimiento

de vapores de HBr (vapores irritantes) indica que la prueba es negativa ya que es una reacción

de sustitución y no de adición.

Debe tomar en cuenta que el Br2 es muy volátil por lo que debe asegurarse que el reactivo tenga

una coloración anaranjada.

Tenga precaución con este reactivo puesto que tanto el bromo como el CCl4 son tóxicos.

Maneje el reactivo siempre en campana.

24


Br2

Br

BrCCl4

+

Anaranjado Incoloro Interferencias: El Br2 puede dar reacciones de sustitución con compuestos aromáticos

(compuestos que poseen anillos bencénicos o similares) con decoloración de la disolución. El

Br2 también es un agente oxidante y puede reaccionar con grupos reductores como los aldehidos

dando falsos positivos.

4.2.5.2.- TEST DE BAEYER

Se disuelven 25 mg o 2 gotas de muestra en 2 mL de agua. Lentamente adicione gota a gota

una disolución de permanganato de potasio 2%. El test es positivo si el color púrpura desaparece

con formación de un precipitado café.

OH OH

KMnO4 (ac)+ +

Violeta Incoloro Café

MnO2 (s)

Interferencias: El KMnO4 es un agente oxidante y puede reaccionar con grupos reductores

como los alcoholes primarios y aldehidos transformándolos en ácidos carboxílicos. Los

alcoholes secundarios pueden ser oxidados a cetonas.

4.2.6.- ALDEHÍDOS Y CETONAS

El grupo carbonilo de aldehidos y cetonas sufren reacciones de adición-eliminación con

derivados del amoniaco e hidracina. La 2,4-dinitrofenilhidracina (2,4-DNPH) es un derivado de

la hidracina que reacciona con carbonilos produciendo compuestos sólidos llamados

fenilhidrazonas de color amarillo o anaranjado. Mientras mayor es la conjugación de enlaces

múltiples, mayor es el tono anaranjado de la fenilhidrazona.

Se colocan 6 gotas del compuesto o disolución acuosa o etanólica de la muestra problema en un

tubo de ensayo y se adicionan 4 gotas del reactivo de 2,4-DNPH. Agite vigorosamente. La

prueba es positiva cuando se forma un precipitado color amarillo o anaranjado. La reacción con

aldehidos es mucho más rápida que con cetonas por lo que en algunos casos la formación de

precipitado requiere de un tiempo apropiado de formación (máximo 15 minutos) y

calentamiento en baño maría.

25


ONH2

N

O2N

NO2

H

NN

O2N

NO2

H

H2O+ +

2,4-DNPH fenilhidrazonaamarillo-anaranjado

La reacción de la 2,4-DNPH no nos permite diferenciar entre aldehidos y cetonas. Para eso se

pueden llevar a cabo las siguientes reacciones:

4.2.6.1.- TEST DE TOLLENS:

En un tubo de ensayo coloque 10 gotas de una disolución al 2% de nitrato de plata (AgNO3)

Agregue 2 gotas de NaOH al 10% para que se forme un precipitado negro. Disuelva este

precipitado con adiciones gota a gota de amoniaco concentrado. Añada 3 gotas de la muestra

problema y caliente en baño María por 3 minutos. Enfríe y observe las paredes del tubo. La

presencia de un espejo de plata, indica que el compuesto es un aldehído. La formación de un

precipitado blanco indica test negativo.

R H

O

R ONH4

O

+ 2 Ag(NH3)2+ + +2OH- NH3 H2O 2 Ag (s)+ +

espejo de plata

Interferencias: Las hidroximetil alquil cetonas son capaces de isomerizar a aldehidos en medio

alcalino dando positivo el Test de Tollens.

4.2.6.2.- PRUEBA DE FEHLING: En un tubo de ensayo coloque 1 mL de solución de Fehling

A y 1 mL de solución de Fehling B. Agregue 3 gotas de la muestra problema y caliente a baño

María por 5 minutos. Un precipitado rojo indica la presencia de un aldehído

R H

O

R ONa

O+ 2 Cu(O2CCHOHCHOHCO2) + +5OH - Cu2O 3H2O+ + 2 (O2CCHOHCHOHCO2)2-

precipitado rojo

Estas pruebas son muy utilizadas en la química de los carbohidratos.

26


4.2.7.- ALCOHOLES.

Los alcoholes sufren reacciones de oxidación en presencia de oxidantes fuertes con el KMnO4 y

el K2Cr2O7 y reacciones de sustitución. Este tipo de reacciones se utilizan para su identificación.

Los alcoholes pueden ser clasificados en primarios si el grupo OH está unido a un CH2,

secundario si está unido a un CH y terciario si está unido a un C sin hidrógenos. Estos tienen

distinta reactividad la cual se usa para su diferenciación.

4.2.7.1.- TEST DEL DICROMATO DE POTASIO

Los alcoholes primarios son oxidados rápidamente a ácidos carboxílicos en presencia de

K2Cr2O7 en medio ácido mientras que los alcoholes secundarios se oxidan más lentamente a

cetonas. El dicromato de potasio es de color anaranjado tornándose de un color verde cuando se

reduce a Cr3+. Este cambio de color es un indicador de la reacción positiva. Los alcoholes

terciarios no reaccionan en estas condiciones.

En un tubo de ensayo coloque 10 gotas de una disolución de dicromato de potasio (K2Cr2O7) al

5%, 3 gotas de la muestra problema y 3 gotas de ácido sulfúrico concentrado (H2SO4). Observe

el cambio de color y la velocidad de reacción.

CH

HR OH

CR

HR OH

CR

RR OH

CO

R OH

CR

R O+ K2Cr2O7 +

alcohol 1º ácido carboxílico

alcohol 2º cetona

alcohol 3º

N.H.R.

Cr3+

anaranjado verde

4.2.7.2.- TEST DE LUCAS

El Test de Lucas es una reacción de sustitución en que el grupo OH es reemplazado por Cl

catalizada por un ácido de Lewis como el Zn. Mientras mayor es la sustitución del átomo de

carbono unido al grupo OH, más favorecida es la reacción de sustitución. Así, los alcoholes

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terciarios reaccionan rápidamente y los secundarios más lentamente mientras que los primarios

no reaccionan.

En un tubo de ensayo coloque 15 gotas de la muestra problema, 1 mL de ácido clorhídrico

concentrado (HCl) y 0,1g de cloruro de cinc (ZnCl2). Observe el tiempo de reacción. Si en 5

minutos o menos la mezcla se enturbia indica la presencia de un alcohol 3º; si se demora más de

5 min indica un alcohol 2º. Si la muestra no cambia después de 10 min el alcohol es 1º.

4.2.8.- FENOLES

Los fenoles, a pesar de tener un grupo OH, no tienen la misma reactividad que los alcoholes y,

por ello, se clasifican y estudian aparte.

En un tubo de ensayo coloque 1 mL de disolución de la muestra problema y adicione 2 a 3 gotas

de disolución acuosa de tricloruro de hierro al 2,5%. Se debe observar una fuerte coloración

violeta, azul o verde.

La formación del color azul se debe a la formación de un complejo entre el fenol y el ión Fe3+

5.- BIBLIOGRAFÍA:

Pavia, D., “Introduction to Organic Laboratory Techniques”, Editorial Brooks & Cole-Thomson

Learning, Belmont, USA, (2005), 4º edition, pág. 468

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PRÁCTICO N°2: EXTRACCIÓN DE EUGENOL A PARTIR DE CLAVOS

DE OLOR (Eugenia spp) El eugenol es el compuesto natural extraído de algunos aceites esenciales como de aceite de

clavo de olor, de canela y nuez moscada. Es el componente mayoritario (70-90%) del aceite de

clavo de olor y le da el aroma característico. Otros componentes son el cariofileno y otros

terpenos.

El clavo de olor corresponde a las flores secas del gran árbol perennifolio Eugenia

caryophyllata procedente de Indonesia. Hoy en día se produce en la isla de Zanzíbar en África,

India, Brasil y las Antillas. Su uso culinario ha sido reportado desde la Antigüedad. También se

utiliza como antiséptico y analgésico bucal, como saborizante y en perfumería.

El eugenol (C10H12O2) es un compuesto fenólico derivado del guaiacol (o-metoxifenol) con un

grupo alilo en posición 4. En un líquido oleoso de color amarillento, insoluble en agua y soluble

en disolventes orgánicos.

OHCH

CH2

CH2

CH3

CH3

CH3

CH3O

eugenol cariofileno El aceite de clavo de olor es obtenido a partir de los clavos de olor por destilación por arrastre

de vapor de agua. La destilación es una técnica que permite la purificación de un líquido, la remoción de un

disolvente o la separación de mezclas de líquidos. En la destilación el líquido se calienta en un

recipiente adecuado (matraz, balón, etc.) hasta su punto de ebullición y luego se condensan los

vapores producto de la ebullición en otro recipiente.

Existen variadas modalidades de destilación:

La destilación simple se utiliza cuando se desea purificar o eliminar un disolvente o cuando hay

mezclas de disolventes con puntos de ebullición (p.eb.) muy diferentes. Por ejemplo, una

mezcla de acetona (p.eb.=56 ºC) y agua (p.eb.=100 ºC)

La destilación fraccionada se utiliza para purificar disolventes de una mezcla cuyos puntos de

ebullición son muy similares, como una mezcla de etanol (p.eb.= 78 ºC) y agua.

29


La destilación al vacío es la técnica elegida cuando se desea purificar o eliminar un disolvente

con un punto de ebullición muy elevado o cuando es muy termolábil (se descompone a altas

temperaturas). Esta destilación es la utilizada por los evaporadores rotatorios o “rotavapores”

para la eliminación de disolventes que contienen compuestos naturales.

La destilación por arrastre de vapor de agua se utiliza para extraer sustancias orgánicas con

un alto punto de ebullición y que forma mezclas inmiscibles con el agua y ligeramente volátiles

de otras no volátiles como resinas y sales inorgánicas. Este es el caso de los aceites esenciales y

sus fuentes naturales. Se utiliza especialmente para extraer productos naturales como esencias

de flores y hojas y ocasionalmente como alternativa a la destilación al vacío. Cuando se tienen mezclas de líquidos que no son miscibles entre sí, se tiene un tipo de destilación

que sigue la ley de Dalton sobre las presiones parciales. Según este Principio la presión total de

vapor de una mezcla de líquidos inmiscibles es igual a la suma de las presiones de vapor de los

componentes individuales. La presión de vapor se define como la presión en la cual la fase

líquida y gaseosa de una sustancia a una determinada temperatura se encuentra en equilibrio. La

presión total de la mezcla se iguala a la presión atmosférica y la mezcla ebulle a una

temperatura mucho menor que el punto de ebullición de cualquiera de los componentes de la

mezcla. Así, para mezclas inmiscibles se tiene:

Ptotal = P°A + P°B

donde P°A y P°B son las presiones de vapor de los componentes puros.

Este comportamiento es diferente a aquel de los líquidos miscibles en que la presión total de la

mezcla depende de la composición de la mezcla a una temperatura dada.

Ptotal = χAP°A + χBP°B

donde P°A y P°B son las presiones de vapor de los componentes puros y χA y χB son las

fracciones molares de los componentes de la mezcla.

El único inconveniente de esta técnica es que para compuestos con una presión de vapor muy

baja se necesitan grandes volúmenes de agua para poder destilarlos. Es por ello que esta técnica

es muy útil en el caso de compuestos con una presión de vapor alta como son los aceites

esenciales de las plantas.

El equipo de destilación por arrastre de vapor no difiere mucho del equipo de destilación simple

(Figura 2). Si se tiene un balón pequeño y un producto de presión de vapor baja es conveniente

ajustar un embudo de decantación para reponer el agua que se va evaporando.

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Figura 2: Equipo de destilación simple.

TRABAJO EXPERIMENTAL.

1.- PRE-LABORATORIO.

a.- Identifique las funciones químicas del eugenol y el cariofileno.

b.- Clasifique las funciones químicas del eugenol y del cariofileno de acuerdo a sus

características ácido-base.

c.- De acuerdo a las características ácido-base escriba la ecuación química del eugenol y del

cariofileno en presencia de:

- bicarbonato de sodio 5%

- NaOH 5%

- HCl 5%

d.- ¿Por qué es posible separar el eugenol del cariofileno mediante tratamiento con KOH?

e.- Determine el porcentaje de eugenol de una muestra de 6,3g de clavos de olor si se extraen

250mg de la esencia.

f.- Calcule la masa de eugenol que se puede extraer de 5,5g de clavos de olor si se sabe que éste

contiene un 10% del aceite. Calcule le porcentaje de rendimiento de la extracción si se obtienen

350mg de eugenol de la muestra.

2.- PRÁCTICO

Ud. recibirá un sobre de clavos de olor comercial al cual debe determinar el porcentaje de

eugenol presente en la muestra.

31


3.- MATERIALES Y REACTIVOS.

MATERIALES REACTIVOS Diclorometano (100mL aproximadamente) 1 matraz de fondo redondo de 250 mL disolución de KOH 5% 1 matraz de fondo redondo de 50 mL disolución de HCl concentrado 2 matraz Erlenmeyer de 125 mL

2 vasos de precipitados de 100 mL sulfato de sodio (Na2SO4)anhidro 1 embudo de decantación de 250 mL 1 condensador Liebig

1 adaptador tipo Claisen 1 termómetro esmerilado 1 adaptador de destilación 1 manto calefactor 1 soporte universal 2 pinzas de tres dedos con nuez respectiva 1 piceta con agua destilada Piedras de porcelana 1 embudo analítico de vástago corto papel filtro rápido Evaporador rotatorio 1 balanza granataria 1 balanza analítica

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Pese aproximadamente 5g de clavos de olor e introdúzcalos enteros en un matraz de fondo

redondo de 250 mL. Agregue aproximadamente 150 mL de agua destilada y dos a tres piedras

de porcelana y caliente hasta recibir unos 100 mL de destilado. Vierta el destilado en un

embudo de decantación con tapa y extraiga el destilado con dos porciones de 20 mL de

diclorometano. Luego, extraiga la disolución de diclorometano con dos porciones de 10 mL de

una disolución de KOH al 5%. El eugenol quedará en la fase acuosa (fase superior ya que el

agua es menos densa que el diclorometano). Acidifique la solución acuosa agregando gotas de

una disolución de HCl concentrado hasta total opalescencia y extraiga con dos porciones de 20

mL de diclorometano. Vierta la fase orgánica en un matraz de Erlenmeyer y agregue sulfato de

sodio anhidro para eliminar el agua residual. Luego, filtre con un papel filtro simple sobre un

matraz de fondo redondo previamente tarado. Elimine el diclorometano calentando el matraz

casi hasta sequedad en un evaporador rotatorio. No debe sobrecalentar el matraz para evitar la

descomposición del eugenol. Pese el matraz con el producto y calcule el porcentaje de eugenol a

partir de los clavos de olor.

5.- BIBLIOGRAFÍA:

Fessenden, R.J., Fessenden, J.S., “Techniques and Experiments for Organic Chemistry”,

Willlard Grant Press, Boston, (1983), 3° Edición, , págs. 344-348.

32


PRÁCTICO N° 3: SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA

TABLETA ANALGÉSICA

Los comprimidos son formas farmacéuticas sólidas generalmente discoideos o lenticulares,

aunque en la actualidad existe una enorme gama de formas. Se obtienen por la compresión de

principios activos solos o asociados a excipientes. Los métodos de elaboración, ordenados de

menor a mayor complejidad son compresión directa, granulación vía seca y granulación vía

húmeda. La selección de uno u otro método dependerá de las características tanto del principio

activo como de los excipientes.

Los excipientes son aditivos que se utilizan para transformar la sustancia farmacológicamente

activa en una forma farmacéutica y, por lo tanto, pueden influir en las propiedades químicas y/o

físicas del principio activo. Estos excipientes deben ser inertes y estar aprobados por los

organismos regulatorios. De acuerdo a la función que ejercen son clasificados en nueve grupos

principales, dentro de los cuales se encuentran los aglutinantes como son el almidón, la celulosa

microcristalina y la sílicagel. Todos estos componentes son insolubles en agua y en algunos

disolventes orgánicos comunes.

Los analgésicos son compuestos utilizados para el tratamiento del dolor y la inflamación. Se

clasifican en dos grandes grupos: los antiinflamatorios no esteroidales (AINE) y los opiáceos.

Dentro de los primeros se encuentra la aspirina o ácido acetilsalicílico. Muchas compuestos se

han sintetizados a partir de la estructura de la aspirina para mejorar sus propiedades analgésicas

y antiinflamatorias. Otras estructuras, como el paracetamol o acetaminofeno, fueron

descubiertos por casualidad. El paracetamol se encontró en la orina como un metabolito de la

acetanilida, un antipirético utilizado a finales del siglo XIX, el cual se aisló y se comprobó su

efecto antipirético y analgésico. Por otro lado, la cafeína, un alcaloide del grupo de las xantinas,

es un estimulante del sistema nervioso central y se utiliza como adyuvante en mezcla con otros

33


analgésicos. Clínicamente se ha determinado que reduce las dosis de paracetamol en el

tratamiento de cefaleas y migrañas.

Inspeccionando las estructuras del paracetamol, de la aspirina y de la cafeína nos damos cuenta

que corresponden a un ácido orgánico débil, a un ácido orgánico fuerte y a una especie básica,

respectivamente.

NH

O

CH3

OH

O OH

O

O

CH3

N

N

N

N

OCH3

OCH3

CH3

paracetamol aspirina cafeína

De acuerdo a sus estructuras tan diversas y sus funciones orgánicas tienen diferentes

solubilidades en agua y disolventes orgánicos, cualidad que es de suma importancia para su

separación y purificación. Es así que el paracetamol no es soluble en éter, cloroformo y

diclorometano y es muy soluble en etanol mientras que la cafeína y la aspirina son muy solubles

en diclorometano. A su vez, tanto el paracetamol como la aspirina reaccionan con disoluciones

básicas y forman sales solubles en agua mientras que la cafeína no reacciona.


1.- PRE-LABORATORIO

a.- Identifique las funciones orgánicas de los tres componentes y clasifíquelos de acuerdo a sus

propiedades ácido-base.

b.- Escriba las reacciones de los tres componentes con:

- bicarbonato de sodio 5%

- NaOH 5%

- HCl 5%

c.- Si a la mezcla de los tres componentes se agrega KOH 5% ¿cuántas fracciones se obtienen y

qué componentes contienen? Si agregamos NaHCO3 5% ¿cuántas fracciones se obtienen?¿Y si

agregamos HCl 5%?

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2.- PRÁCTICO

Ud. recibirá dos tabletas de un analgésico que contiene paracetamol, aspirina y cafeína y deberá

separar los tres componentes de acuerdo a sus propiedades de solubilidad en distintos

disolventes además de determinar el porcentaje de extracción de los mismos.

3.- MATERIALES Y REACTIVOS

MATERIALES REACTIVOS diclorometano (50mL aproximadamente) 1 matraz de fondo redondo de 50 mL disolución de KOH 3M 1 matraz Erlenmeyer de 125 mL disolución de HCl concentrado 1 vaso de precipitados de 100 mL

2 tubos de ensayo con gradilla sulfato de sodio (Na2SO4) anhidro etanol absoluto p.a.(10 mL proximadamente) 1 pinza de madera

1 bagueta 1 piceta con agua destilada

1 mortero 1 manto calefactor 1 soporte universal 3 embudos analíticos de vástago corto 1 espátula fina 1 pipeta Pasteur 1 vidrio de reloj papel filtro rápido 1 barra magnética 1 placa calefactora con agitación magnética 1 embudo Büchner 1 matraz Kitasato Evaporador rotatorio 1 balanza analítica

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Disgregue las tabletas en un mortero y pulverice. Una vez obtenido un polvo fino y homogéneo

traspáselo a un tubo de ensayo o matraz Erlenmeyer pequeño y agregue 8 mL de CH2Cl2. Agite

y caliente suavemente la mezcla sobre un manto calefactor con agitación constante hasta

ebullición. No permita que se evapore el disolvente. Deje enfriar y filtre sobre otro tubo de

ensayo. Rotule la disolución orgánica como disolución 1.

Coloque el precipitado obtenido en el tubo de ensayo anterior y luego adicione 4 mL de

C2H5OH y caliente a ebullición sobre un manto calefactor. Filtre la mezcla en caliente sobre un

vaso de precipitados previamente tarado. Complete la transferencia de la disolución etanólica

arrastrando con etanol caliente. Evapore el etanol por calentamiento suave sobre un manto

calefactor y constante agitación. Evite el sobrecalentamiento puesto que el paracetamol se

descompone a altas temperaturas. Si la disolución toma un color amarillento retire del calor y

baje la temperatura. Una vez que se ha evaporado todo el etanol aparecen unos cristales blancos

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ene l fondo del vaso de precipitados. Deje enfriar y pese. Con la diferencia de peso obtendrá la

masa de paracetamol extraída.

A la disolución 1 agregue 4 mL de una disolución de NaOH 3 M y agite. Remueva la fase

acuosa cuidadosamente con una pipeta Pasteur y llévela a un matraz Erlenmeyer de 125 mL.

Repita la extracción con NaOH y junte ambas fases acuosas. Después de la extracción con álcali

adicione 1 mL de H2O y agite para luego remover la fase acuosa, la que debe combinar con las

anteriores. Esta disolución acuosa rotúlela como disolución 2 y la disolución orgánica rotúlela

como disolución 3.

A la disolución 3 adicione Na2SO4 anhidro para eliminar los restos de agua. Agite la solución

unos minutos y deje reposar tapado ± 2 min, para completar el proceso de secado. Decante,

filtre sobre un matraz de fondo redondo previamente tarado y lave el agente secante con

pequeñas porciones de CH2Cl2 y filtre. Elimine el diclorometano en el evaporador rotatorio.

Pese en balanza analítica y por diferencia de peso obtendrá la cantidad de cafeína extraída.

A la disolución 2 adicione gota a gota una disolución de HCl concentrado hasta obtener un

precipitado blanco. Agregue un poco de agua y caliente en una placa calefactora con agitación

magnética hasta que se disuelva totalmente el precipitado. Evite el sobrecalentamiento puesto

que si calienta a ebullición por demasiado tiempo se puede hidrolizar la aspirina al respectivo

ácido salicílico y ácido acético haciendo disminuir el rendimiento y la pureza. Deje enfriar a

temperatura ambiente hasta que aparezcan los primeros cristales para luego enfriar en un baño

de hielo. Filtre al vacío los cristales lavándolos con pequeñas porciones de agua. Los cristales de

aspirina se colocan en un vidrio de reloj previamente tarado y se llevan a la estufa para secarlos.

Pese los cristales secos y por diferencia de peso obtendrá la masa de aspirina extraída.

Calcule el rendimiento de extracción de cada componente tomando en cuenta los valores

informados por el fabricante.

5.- BIBLIOGRAFÍA

Fieser, L. F., Williamson, K. L., “Organic Experiments”, D. C. Heath and Company,

Lexington, USA (1992), 7ª Ed., págs. 189-193.

36


PRÁCTICO N° 4: PURIFICACIÓN DE SÓLIDOS POR

RECRISTALIZACIÓN La recristalización es el procedimiento por el cual se separan las impurezas de un compuesto

sólido mediante el uso de disolventes puros o mezclas de disolventes basándose en la diferencia

de solubilidades de ambos productos a diferentes temperaturas. En general, la solubilidad de un

producto en un disolvente determinado aumenta con la temperatura. Si en una mezcla de sólidos

uno de ellos es más soluble en frío que el otro, a temperatura ambiente uno cristalizará mientras

que el otro quedará disuelto en el líquido sobrenadante. Una posterior filtración permitirá

obtener el producto de alta pureza, lo cual se verifica mediante el punto de fusión (p.f.). Se

debe recristalizar el producto tantas veces como sea necesario hasta que el p.f. se mantenga

constante.

El método de purificación de un sólido por recristalización comprende los siguientes pasos:

1.- Selección del disolvente adecuado: El disolvente ideal para la purificación de un sólido

debe reunir ciertas características:

- No debe reaccionar con el soluto.

- La temperatura de ebullición debe ser menor al punto de fusión o de descomposición

del soluto.

- Debe ser capaz de disolver una cantidad significativamente mayor del sólido a una

alta temperatura que a temperatura ambiente.

- No debe disolver los contaminantes en caliente o bien disolverlos significativamente

en frío.

- Debe tener una presión de vapor alta para facilitar el secado de los cristales filtrados.

Cuando dos o más disolventes sean adecuados para la purificación se elegirá aquel que sea de

más fácil eliminación, menor inflamabilidad, menor toxicidad y menor costo.

2.- Disolución del sólido impuro en el disolvente caliente: El sólido debe ser disuelto en la

mímina cantidad de disolvente caliente para favorecer al máximo la recuperación del sólido a

purificar al enfriarse la disolución. Se debe armar un aparato para calentamiento a reflujo y

eventualmente se calentará en un baño de agua. Si debe agregarse más disolvente, esto se hará

en pequeñas proporciones por la parte superior del refrigerante retirando previamente el manto

calefactor o mechero. Se agrega tantas veces como sea necesario para disolver el producto al

punto de ebullición del disolvente (cada vez que se agrega una porción de disolvente se debe

llevar a ebullición y evaluar la disolución). El calentamiento a reflujo asegura que no se pierda

disolvente al calentarlo, especialmente cuando se usan mezclas de disolventes.

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3.- Decoloración de la disolución: A veces las impurezas de algunos sólidos dan disoluciones

coloreadas. Estos se eliminan agregando, generalmente, una porción de carbón activo (las

impurezas se adsorben en la superficie del carbón permitiendo eliminarlas de la disolución). El

carbón activado se agrega sobre la disolución tibia para evitar proyecciones del disolvente y

luego se lleva a ebullición. Se debe agregar no más de un 2% en peso de carbón respecto al

sólido ya que éste también puede adsorberse sobre el carbón disminuyendo el rendimiento. Una

vez calentada la disolución a ebullición en presencia de carbón activo se filtra en caliente para

separar el adsorbente.

4.- Separación de las impurezas insolubles por filtración en caliente: La filtración se realiza

con un embudo analítico, preferentemente de vástago corto, usando un papel filtro plegado para

aumentar la velocidad de filtrado. Conviene calentar el embudo, el filtro y el recipiente en que

se recibirá la disolución caliente para evitar la cristalización en ellos. Una vez filtrada en

caliente, la solución se deja enfriar a temperatura ambiente. El enfriamiento debe ser paulatino

para evitar la formación de cristales muy pequeños que pueden adsorber impurezas. Si el sólido

no cristaliza a temperatura ambiente se deben seguir los siguientes pasos:

- Agregar un cristal de producto puro (siembra). Si no se tiene producto puro se pude

obtener mediante la evaporación del disolvente de una alícuota de la solución.

- Raspar las paredes del recipiente con una varilla de vidrio por debajo del nivel de la

solución.

- Enfriar la solución en hielo o mezcla hielo-sal cuidando que la temperatura sea mayor

al punto de congelación del disolvente.

5.- Recolección de los cristales por filtración al vacío: Una vez que ha recristalizado el

producto y la solución ha alcanzado la temperatura ambiente, los cristales se filtran en un equipo

de filtración al vacío que consta de un matraz Kitasato provisto de un embudo Büchner. Los

cristales que quedan en el recipiente deben ser arrastrados con las aguas madres de cristalización

contenidas en el matraz Kitasato. Los cristales deben ser luego lavados en el mismo embudo

Büchner ya sea con una pequeña cantidad de disolvente utilizado en la recristalización

previamente enfriado para evitar pérdidas por disolución o con otro disolvente que sea muy

volátil y en el cual el producto sea muy insoluble. Para lavar se debe quitar el vacío, agregar la

porción de disolvente, agitar cuidadosamente los cristales con una varilla de vidrio evitando

romper el papel filtro y luego aplicar vacío. Este paso se debe repetir tantas veces como sea

necesario para hasta obtener cristales de un color homogéneo. Luego, los cristales se dejan secar

ya sea en el mismo sistema al vacío o a temperatura ambiente.

38


6.- Determinación de la pureza del sólido: Un método aceptable para la determinación de la

pureza de un sólido es el punto de fusión (PF). Generalmente, se informa como un intervalo el

cual no debe ser mayor a 2°C. Este intervalo comienza desde que se aprecia la primera gota de

líquido hasta que la fusión sea completa.

7.- Cálculo del rendimiento de recristalización: El rendimiento de la recristalización

corresponde a la razón entre el peso de sólido puro obtenido y el peso del sólido impuro de

partida: si X es el peso de sólido recristalizado e Y el peso del sólido de partida, entonces el

rendimiento será:

Rendimiento (%) = (X / Y) x 100

Esto es sólo cierto si sabemos el porcentaje de impurezas del sólido impuro. Si tomamos como

peso de sólido impuro el peso total inicial estamos asumiendo que las impurezas no existen y

tendremos un valor de rendimiento por defecto. Sin embargo, la cantidad de impurezas, en

general, son mínimas y el error en el rendimiento es muy bajo.

RECRISTALIZACIÓN EN MEZCLAS DE DISOLVENTES

A menudo un compuesto orgánico es muy soluble en un determinado disolvente e insoluble o

muy poco soluble en otro. Aprovechando esta diferencia de solubilidad se puede llevar a cabo la

recristalización en una mezcla de ambos disolventes, siempre y cuando sean miscibles y tengan

un punto de ebullición muy similar. El procedimiento en estos casos es el siguiente:

1.- El sólido se disuelve en caliente y a reflujo en la mínima cantidad de disolvente en que es

soluble.

2.- Una vez disuelto se agregan pequeñas cantidades del otro disolvente a través del refrigerante.

Se agrega lentamente hasta que se observa una turbidez permanente en la disolución.

3.- Luego se agrega una cantidad de disolvente en que es soluble hasta volver a tener una

disolución transparente. De este modo se asegura tener una solución saturada del producto en

cuestión.

4.- Se sigue con el procedimiento normal de recristalización.

Las mezclas de disolventes más utilizadas son etanol-agua, cloroformo-hexano, etanol-benceno,

éter-hexano.


1.- PRE-LABORATORIO

a.- Averigüe por qué el punto de fusión es un factor que indica la pureza de un sólido.

b.- Busque en The Merck Index los puntos de fusión de los siguientes compuestos:

- ácido benzoico

39


- ácido o-nitrobenzoico

- acetanilida

- p-nitroacetanilida

- dibenzalacetona

- ácido salicílico

- ácido acetilsalicílico

c.- Averigüe cómo está relacionada la polaridad de un disolvente con su estructura química.

d.- Ordene de mayor a menor polaridad los siguientes disolventes: hexano, agua, etanol, acetato

de etilo y diclorometano.


MATERIALES REACTIVOS gradilla con 6 tubos de ensayos hexano o éter de petróleo 1 espátula acetato de etilo 2 pinzas de madera diclorometano 1 matraz de fondo redondo de 100 mL etanol 1 condensador Allihn o para reflujo ácido benzoico 1 soporte universal ácido o-nitrobenzoico 2 pinzas de tres dedos con nuez p-nitroacetanilida 1 manto calefactor ácido salicílico 1 embudo analítico de vástago corto ácido acetilsalicílico papel filtro rápido dibenzalacetona 1 matraz Erlenmeyer de 100 o 125mL acetanilida 1 aro pequeño carbón activo 1 balanza granataria 1 vidrio de reloj 1 equipo de punto de fusión capilares para punto de fusión 1 piceta con agua destilada piedras de porcelana

3.- PRÁCTICO

Ud. recibirá una muestra impura de un sólido conocido y deberá elegir un disolvente para la

recristalización de este sólido. Luego, determinará la pureza del mismo y el rendimiento de la

recristalización.

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Rotule 5 tubos de ensayo como etanol, agua, hexano, diclorometano y acetato de etilo. Agregue

una punta de espátula del sólido puro que se le ha asignado a cada tubo de ensayo y agregue

unos 5 mL del solvente respectivo. Agite los tubos y descarte aquellos en que se ha disuelto el

sólido en frío. Caliente los tubos en que no se ha disuelto el sólido en un manto calefactor hasta

40


ebullición y elegir el disolvente en que se ha disuelto totalmente en caliente. Si hay más de un

disolvente, elija uno de acuerdo a los criterios expuestos anteriormente.

Una vez determinado el disolvente para recristalizar pese el producto impuro e introdúzcalo

cuidadosamente en un matraz de fondo redondo de 100 mL. Agregue dos a tres piedras de

porcelana y unos 50 mL del disolvente elegido. Adapte al matraz un condensador Allihn y

caliente a reflujo en un manto calefactor durante aproximadamente 10 min. Observe que el

sólido se disuelva totalmente. Si no se disuelve agregue cuidadosamente alícuotas de 5 mL del

disolvente hasta disolución total del compuesto. Tenga cuidado de no llenar el matraz con

solvente. Si esto ocurriera deberá cambiar a un matraz de mayor volumen. Observe el color del

compuesto puro y el de su muestra. Si observa una coloración distinta debe agregar carbón

activo para decolorar. Filtre en caliente sobre un matraz Erlenmeyer y deje enfriar a

temperatura ambiente. Una vez que aparecen los primeros cristales puede enfriar en un baño de

hielo para favorecer la recristalización. Filtre los cristales en un equipo de filtración al vacío y

recíbalos en un vidrio de reloj previamente tarado. Lleve los cristales a la estufa para secarlos

durante unos 15 min (si el solvente es agua necesitará más tiempo) Tenga cuidado en que la

temperatura de la estufa no sea muy próxima al punto de fusión o de descomposición del sólido.

Luego, pese los cristales y determine el rendimiento de la recristalización. Finalmente,

determine la pureza mediante el punto de fusión del producto recristalizado.

5.- B IBLIOGRAFÍA:

1.- A.I. Vogel, “ Textbook of Practical Organic Chemistry”, Longmans Group UK Limited,

Essex, England, 5° Edición, 1989, pág. 135

2.- R.J. Fessenden, J.S. Fessenden, “ Techniques and Experiments for Organic Chemistry”,

Willlard Grant Press, Boston, 3° Edición, 1983, pág. 36-52.

3.- Ray Q. Brewster, “Curso Práctico de Química Orgánica”, Editorial Alhambra, Madrid,

España, 2º Edición, 1977, pág. 22-29.

41


PRÁCTICO N° 5: REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA.

SÍNTESIS DE CLORURO DE t-BUTILO A PARTIR DE t-BUTANOL. El grupo –OH de los alcoholes es un grupo saliente pobre y no sufre un desplazamiento directo

por un nucleófilo. Así, los alcoholes son inertes a nucleófilos tales como Br- o Cl- si las

condiciones de reacción son neutras o alcalinas. En una solución fuertemente ácida, sin

embargo, la sustitución puede ocurrir. La razón es que, en soluciones ácidas, el grupo –OH

puede ser protonado y salir como agua que es un buen grupo saliente.

La reactividad de los distintos alcoholes es diferente en estas condiciones. Un alcohol 1º

reacciona a través de un mecanismo de sustitución nucleofílica bimolecular (SN2) mientras que

un alcohol terciario, como el terc-butanol, sufre un mecanismo de sustitución nucleofílica

unimolecular (SN1) Los alcoholes 2º, dependiendo de su estructura, reaccionan mediante mezcla

de los dos mecanismos.

El mecanismo SN1 se caracteriza por la formación de un carbocatión intermediario que es el

responsable de la velocidad de la reacción. Mientras mayor es la estabilidad de este carbocatión,

mayor será la velocidad de la reacción de sustitución. Este mecanismo SN1 para el t-butanol se

caracteriza por tres etapas:

CH3

CH3

CH3

OHCH3

CH3

CH3

OH2

CH3

CH3

CH3

OH2

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

Cl

+ H+

¨

¨¨

¨̈ ¨

¨

+rápido

+ ¨+lento + H2O

+ + Cl: :- rápido

terc-butanol

2-cloro-2-metilpropano ( cloruro de terc-butilo)

1° etapa: protonación

2° etapa: ionización

3° etapa: ataque nucleofílico

42



1.- PRE-LABORATORIO a.- Averigüe cuáles son las características estructurales que debe tener un alcohol para reaccionar a través de un mecanismo SN1 o SN2

b.- Indique por qué el t-butanol genera un carbocatión más estable que el isopropanol (2-propanol)

c.- Escriba el mecanismo detallado del mecanismo SN1 para el isopropanol en presencia de HCl.

d.- Averigüe por qué el cloruro de t-butilo se puede purificar mediante destilación simple en

presencia de agua y t-butanol como impurezas.

e.- ¿Cómo las impurezas afectan el punto de ebullición de un líquido?

f.- ¿Cómo la presión atmosférica afecta el punto de ebullición de un líquido?

g.- Averigüe qué se entiende por “punto de ebullición corregido.”

h.- Calcule el rendimiento teórico de la reacción si se hacen reaccionar 25 mL de t-butanol al

98% de pureza con un exceso de HCl concentrado. ¿Cuál es el rendimiento de la reacción si se

obtienen 15 mL de cloruro de t-butilo puro?

2.- PRÁCTICO

Ud. deberá sintetizar y purificar cloruro de t-butilo a partir de t-butanol y HCl concentrado para,

posteriormente, determinar el porcentaje de rendimiento de la reacción.


MATERIALES REACTIVOS disolución de HCl concentrado 1 matraz de fondo redondo de 100 mL disolución de NaHCO3 5% 1 embudo de decantación de 250 mL sulfato de sodio (Na2SO4) o cloruro de calcio (CaCl2) anhidro

2 matraz Erlenmeyer de 125 mL 1 probeta de 100 mL

t-butanol anhidro p.a. 2 vasos de precipitados de 100 mL 1 condensador Liebig 1 adaptador tipo Claisen

1 termómetro esmerilado 1 adaptador de destilación 1 manto calefactor 1 soporte universal 2 pinzas de tres dedos con nuez respectiva 1 piceta con agua destilada piedras de porcelana 1 embudo analítico de vástago corto papel filtro rápido 1 balanza analítica 1 aro para embudo de decantación

43



En un embudo de decantación de 250 mL se colocan 25 mL de terc-butanol anhidro (PM=

74.12 g/mol; d= 0.79 g/mL) y 65 mL de ácido clorhídrico concentrado. La mezcla se agita

suavemente al principio y más enérgica después, durante 20 min. Después de las primeras

agitaciones se debe aflojar la llave del embudo para aminorar la presión interna. Se deja reposar

la mezcla durante unos minutos para que se separen las fases. Se descarta la fase acuosa (fase

inferior) y la fase orgánica se lava con 20 mL de una disolución de bicarbonato de sodio al 5% y

después con 20 mL de agua. Se vierte sobre un matraz Erlenmeyer y se seca la fase orgánica

con sulfato de sodio o cloruro de calcio anhidro. Se filtra a través de papel filtro plegado a un

balón de destilación, se agregan 1-2 piedras de porcelana y se destila en un aparato de

destilación simple. Se recoge la fracción que destila entre 49-51°C en un matraz Erlenmeyer

previamente tarado. Pese el matraz que contiene el cloruro de terc-butilo (PM; 92.57 g/mol; d=

0.84 g/mL) y determine el rendimiento de la reacción (no olvide anotar la pureza del t-

butanol para hacer los cálculos) El rendimiento de la reacción es de 90%

5.- BIBLIOGRAFÍA

1.- Vogel, A.I., “ Vogel’s Textbook of Practical Organic Chemistry”, Longman Group UK

Limited, Londres, England, 5° Edición, (1989), págs. 255-256

44


LABORATORIO N° 6: REACCIÓN DE ADICIÓN-ELIMINACIÓN.

PREPARACIÓN Y PROPIEDADES DEL JABÓN La manufactura del jabón es una de las síntesis más antiguas de las que tiene conocimiento el

hombre. Los sumerios en el siglo XXX a.C. ya lo fabricaban hirviendo grasa de cabra con

cenizas y utilizando su residuo para el lavado. Los egipcios utilizaban una mezcla de agua,

aceites y ceras vegetales con función desengrasante. Los romanos utilizaban el residuo del

tratamiento de la cenizas de haya y cebo de cabra que adoptaron de los galos en la época de

Julio César. Ya en el siglo VI se conocía en toda Europa meridional y se expandió su uso en las

épocas siguientes para uso personal. La reacción así generada es similar a la que hoy en día

realizan a gran escala los modernos fabricantes de jabón: la hidrólisis de los triglicéridos.

Desde sus inicios la obtención de jabones ha sufrido refinamientos considerables que han

permitido la obtención de un mejor producto. Con el desarrollo del amoniaco por el químico

belga Solvay, el costo de producir jabones con amoniaco y no con sosa, bajo considerablemente

el costo de obtención del jabón al igual que mejoro la cantidad y calidad del producto, lo cual

permitió el florecimiento de la industria de jabones. Así mismo se pudo observar que con

hidróxido de sodio se obtiene un jabón más fuerte en cambio con hidróxido de potasio se

producen jabones más suaves. Del mismo modo se puede decir que el empleo de aceites en

lugar de grasas permite la obtención de jabones líquidos.

La hidrólisis alcalina de los triglicéridos produce sales de ácidos carboxílicos y glicerina.

Debido a que es una reacción para generar jabón (del latín sapo que proviene del germánico

saipôn), se conoce químicamente como saponificación. Así, la saponificación es la hidrólisis

alcalina de ésteres. Las grasas y aceites, denominados generalmente como triglicéridos, son

triésteres derivados del glicerol o glicerina y tres ácidos carboxílicos.

O

O

O

O

O

OR

R

RH

H

H

H

H NaOH OH

OH

OHH

H

H

H

H

NaO

O

R+ +

Triglicérido Glicerina o glicerol

3

Jabón

3

Las grasas (de origen animal), se diferencian de los aceites (de origen vegetal), en que las

primeras son sólidas a temperatura ambiente y los segundos son líquidos a la misma

45


temperatura. En general, los aceites tienen ácidos carboxílicos de cadena insaturada mientras

que las grasas poseen cadenas alifáticas saturadas.

Los ácidos carboxílicos que se obtienen de la hidrólisis de las grasas o aceites naturales suelen

tener cadenas hidrocarbonadas no ramificadas, con un número par de átomos de carbono: ácido

decanoico (mirístico), ácido hexadecanoico (palmítico), ácido octadecanoico (esteárico) o ácido

ácido cis-9-octadecenoico (oleico), entre otros.

Los jabones solubles en agua, obtenidos con NaOH se denominan jabones duros, mientras que

los que se obtienen con KOH se denominan jabones blandos. Cuando se emplean hidróxidos de

metales de transición o alcalino térreos los jabones son insolubles en agua y no presentan acción

detergente.

TRABAJO EXPERIMENTAL.

1.- PRE-LABORATORIO

a.- Defina ácido graso, triglicérido, jabón y saponificación.

b.- Averigüe por qué la reacción de saponificación es una reacción de Adición-Eliminación.

c.- Escriba el mecanismo detallado de la reacción de saponificación de un éster.

d.- Averigüe por qué los jabones tienen acción detergente.

e.- Averigüe en qué consiste la dureza del agua.

f.- ¿Cómo se comportan los jabones en aguas duras y blandas?

2.- PRÁCTICO

Ud. deberá preparar jabón a partir de manteca de cerdo y comprobar sus acción espumante y

solubilidad en distintas disoluciones de electrolitos.


MATERIALES REACTIVOS cloruro de potasio (KCl) 1 vaso de precipitados de 100 mL cloruro de calcio (CaCl2) 1 vaso de precipitados de 150 mL cloruro de sodio (NaCl) 1 vaso de precipitados de 500 mL

1 placa calefactora con agitación magnética manteca de cerdo o similar (15g aprox.) etanol absoluto p.a. (100 mL aprox.) 1 barra magnética

1 bagueta disolución de NaOH 5% 1 gradilla con 10 tubos de ensayo disolución de HCl 5% 1 piceta con agua destilada hielo 1 balanza granataria tricloruro de hierro (FeCl3) 1 probeta de 100 mL cloruro de magnesio (MgCl2) 1 paño o colador 1 embudo Büchner 1 matraz Kitasato 1 espátula 1 pipeta Pasteur

46



4.1.- PREPARACIÓN DE JABÓN

Coloque 12g de manteca en un vaso de precipitados de 150 mL y caliente suavemente hasta que

se funda la grasa. Agregue 5g de hidróxido de sodio disueltos en 15 mL de agua destilada, y

finalmente adicione 10 mL de etanol . Agite la mezcla y caliente la solución hasta que ebulla

suavemente. Mantenga el volumen de la disolución agua / etanol constante. Para ello prepare

una mezcla de 25 mL de etanol y 25 mL de agua destilada. Agite constantemente la disolución

(En caso que la mezcla solidifique, disgréguela con una bagueta). Después de 40 minutos de

calentamiento, la saponificación está completa (se comprueba por la ausencia del olor del ácido

graso). Vierta la disolución caliente sobre 300 mL de una disolución saturada de NaCl, y

agregue 50 mL de agua. Filtre el precipitado inicialmente a través de un paño o colador y luego

al vacío. Lave cinco veces con una mezcla de agua / hielo.

Deje secar un poco el producto húmedo obtenido y calcule el rendimiento de la reacción,

asumiendo que la grasa está formada por ácido palmítico y glicerol.

4.2- PROPIEDADES DEL JABÓN

Prepare una disolución al 1% p/p aproximadamente del jabón obtenido en agua destilada y

realice las siguientes pruebas.

1.- En un tubo de ensayo con 10 mL de disolución de jabón agregue 2 a 3 gotas de una

disolución de HCl 5%. Observa tanto la presencia o ausencia de precipitado como la formación

de espuma al agitar. A la misma disolución agregue unas gotas de una disolución de NaOH 5%

y registre sus observaciones. Escriba las ecuaciones químicas correspondientes.

2.- En cuatro tubos de ensayo se colocan las siguientes sales inorgánicas: cloruro de calcio,

cloruro de magnesio, trcloruro de hierro y cloruro de potasio. Añada en cada tubo 5 mL de la

disolución jabonosa y registre sus observaciones. Escriba las ecuaciones químicas

correspondientes.

3.- Mezcle 10 mL de la disolución jabonosa con 10 mL de agua de la llave y agite

vigorosamente. Explique la acción del agua dura.

5.- BIBLIOGRAFÍA

1.- Eaton, D.C., “Laboratory Investigations in Organic Chemistry”, Editorial Mc Graw-Hill,

USA (1989), págs. 406-412

2.- Landgrave, J.A., “Theory and Practice in Organic Chemsitry”, Editorial Books & Cole, USA

(1993), 4º edición.

3.- Wade, L.G., Jr., “Organic Chemistry”, Editorial Pearson Prentice Hall, USA (2006), 6º

edición, pág. 994

47


PRÁCTICO RECUPERATIVO: DETERMINACIÓN DE LÍPIDOS EN

HARINA DE PESCADO. La extracción es una técnica que tiene por objeto separar una sustancia (sólida o líquida) del

material (sólido o líquido) que la contiene mediante el uso de disolvente en que es miscible. Por

extracción pueden aislarse y purificarse numerosos compuestos de origen natural tales como

vitaminas, alcaloides, esencias, grasas, hormonas, colorantes, etc.

Existen diferentes técnicas de extracción en que se utilizan diferentes aparatos según sea la

exigencia de la experiencia, tipo de solvente a emplear y estado de material a extraer. Las más

usadas son:

a.- Extracción líquido-líquido: esta técnica se basa en la diferente distribución de un soluto entre

dos disolventes inmiscibles, tales como agua y éter etílico, etanol y benceno, etc. Es una

extracción discontinua y se lleva a cabo en un embudo de decantación.

b.- Extracción líquido-sólido: se basa en la extracción de un sólido o líquido de una muestra

sólida que lo contiene mediante el uso de un disolvente en caliente. Es una extracción continua

y se lleva a acabo en un aparato denominado Soxhlet

El aparato Soxhlet tiene muchas ventajas:

• El disolvente y la muestra están en contacto íntimo y repetido, de modo que se mejora

muchísimo la extracción porque siempre se emplea un disolvente limpio.

• El disolvente que extrae está caliente y favorece la solubilidad del analito.

• No se requiere filtración posterior puesto que el disolvente orgánico se evapora

quedando sólo el analito.

• Hay una gran capacidad de recuperación del analito ya que la extracción con solvente es

continua.

• La instrumentación es simple: un condensador de serpentín o de bolas, un matraz de

fondo redondo y un contenedor para la muestra sólida a extraer (Figura 2)

Pero como toda técnica también tiene sus desventajas.

• Es un proceso extremadamente lento e imposible de acelerar.

• Se requiere gran cantidad de disolvente.

• Es inaplicable a analitos termolábiles (se descomponen con el calor) o reaccionen en

caliente.

• Se necesita una etapa final de evaporación del solvente.

• El método es independiente de la matriz.

48


La extracción con el aparato Soxhlet tiene mucha aplicación en la extracción de productos

naturales desde tejidos animales o vegetales con alto contenido de agua, sistemas que forman

emulsiones muy persistentes o compuestos orgánicos más solubles en agua que en disolventes

orgánicos.

Figura 2: Extractor Soxhlet El disolvente, inicialmente puro, ebulle suavemente en el matraz de fondo redondo. Sus

vapores pasan al contenedor superior por el brazo exterior donde condensan en el refrigerante y

caen sobre el material sólido que se encuentra en un cartucho de papel filtro.

El contenedor posee un tubo lateral en forma de sifón que al alcanzar el disolvente cargado la

altura crítica lo evacua en el matraz de fondo redondo. Al reevaporarse (redestilar) el disolvente

y comenzar un nuevo ciclo, la sustancia extraída enriquece el extracto en el matraz. Esto

permite tener la muestra en contacto permanente con extractante puro.

En la adición de los disolventes extractantes se debe evitar caer en los extremos. Es tan

perjudicial tanto la falta como el exceso de disolvente. Sin embargo un exceso es siempre

menos perjudicial, debido a que el disolvente puede ser volatilizado.

En extracción, un aumento de temperatura del proceso, lleva implícito un incremento del poder

extractante hasta alcanzar un estado de máxima saturación en el cual el disolvente ya no es

capaz de disolver una mayor cantidad de soluto. Si esta saturación se ha logrado a alta

49


temperatura, bastará solo un enfriamiento para que se separe este exceso en forma de una masa

cristalina fácilmente purificable.

Si un disolvente esta saturado de una sustancia es inútil mantenerlo en contacto con la muestra

para lograr una mayor extracción. El solvente tendrá una mayor capacidad de extracción en

tanto menos soluto haya extraído. Es decir, su máximo poder extractante estará en el disolvente

puro.


1.- PRE-LABORATORIO

a.- ¿Por qué se prefiere la harina de pescado a otras fuentes de proteína animal o vegetal para la

alimentación en criaderos?

b.- Investigue a qué se le llama “ácidos omega-3” y “omega-6.”

c.- Averigüe la composición de lípidos de la harina de pescado.

d.- Averigüe por qué se utiliza específicamente éter de petróleo o hexano en la extracción de

lípidos de fuentes naturales.

2.- PRÁCTICO

Ud. deberá extraer los lípidos de una muestra de harina de pescado comercial mediante una

extracción con Soxhlet y determinar el porcentaje de éstos es la muestra.


MATERIALES REACTIVOS Harina de pescado comercial (5g) 1 matraz de fondo redondo de 500 mL

1 manto calefactor Éter de petróleo o hexano (400 mL aprox.) 1 soporte universal 2 pinzas de tres dedos con nuez 1 cartucho de papel filtro poroso 1 espátula 1 balanza granataria 1 extractor Soxhlet piedras de porcelana 1 probeta de 250 mL 1 evaporador rotatorio 1 vaso de precipitados de 100 mL

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

Pese un cartucho vacío de papel filtro poroso en la balanza granataria y luego agregue

aproximadamente 5,00g de harina de pescado comercial. No llene completamente el cartucho

para poder cerrarlo en la parte superior y evitar la pérdida de material. Anote exactamente la

masa de la harina de pescado (Mh) Coloque cuidadosamente el cartucho con la muestra en el

vaso del extractor Soxhlet asegurándose de que no quede demasiado apretado.

50


En un matraz de fondo redondo de 500 mL agregue dos a tres piedras de porcelana y péselo en

la balanza granataria, anotando la masa exacta (M1) Sujete por el cuello el matraz con una pinza

de tres dedos e introdúzcalo en el manto calefactor. Luego conecte a este matraz el extractor

Soxhlet. Agregue al contenedor de la muestra unos 250 mL de éter de petróleo o hexano hasta

que se vacíe por el sifón (el disolvente con algo de material disuelto caerá en el matraz). Luego

ajuste el condensador y comience a calentar suavemente. Con la ayuda de su profesor verifique

que el equipo esté correctamente armado. Una vez que comienza el goteo del disolvente desde

el condensador sobre la muestra extraiga los lípidos durante al menos 1 hora.

Una vez alcanzado el tiempo de extracción deje enfriar y lleve el matraz de fondo redondo a un

evaporador rotatorio para eliminar todo el disolvente. Deje enfriar y pese el matraz anotando su

peso (M2)

Para el cálculo del contenido de grasa en tanto por ciento, se aplica la siguiente fórmula:

(M2 - M1)

%G = ---------------- x 100

Mh

donde:

%G = Contenido de materia grasa % de la muestra

Mh = masa de la muestra de harina de pescado

M1 = masa del matraz con las piedras de porcelana

M2 = masa del matraz con las piedras de porcelana y el residuo seco.

5.- BIBLIOGRAFÍA

1.- Primo Yúfera, E., “Química de los Alimentos”, Editorial Síntesis S.A., España (1997), 1º

Edición.

2- A.I. Vogel, “ Textbook of Practical Organic Chemistry”, Longmans Group UK Limited,

Essex, England, 5° Edición, 1989, pág. 164

51

Documents

Manual Lab QuimOrg I QUI021 Ml