Manual de Quimica II 2016-1(1-13) (1)

8/15/2019 Manual de Quimica II 2016-1(1-13) (1)

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FACULTAD DE INGENIERÍA Y COMPUTACIÓN

ESCUEL PR O FESIO N L D E

INGENIERÍ INDUSTRI L

MANUAL DE PRÁCTICAS

QUÍMICA II

AREQUIPA- PERÚ

2016



INGENIERIA INDUSTRIAL MANUAL DE PRÁCTICAS DE QUIMICA II

ii

INDICE

Introducción iii

Presentación para el Estudiante iv

Seguridad en el Laboratorio Químico v

Práctica Nº 1: Hidrocarburos 01

Práctica Nº 2: Alcoholes 10

Práctica Nº 3: Aldehídos y Cetonas 23

Práctica Nº 4: Ácidos Carboxílicos y Ésteres 30

Práctica Nº 5: Aminas y Amidas 43

Práctica Nº 6: Carbohidratos: Monosacáridos, Disacáridos y Polisacáridos 53

Practica N° 7: Polímeros 62

Practica N° 8: Propiedades Coligativas: Medición de la Temperatura 71

Practica N° 9: Calorimetría y Capacidad Calorífica 82

Practica N° 10: Calor Latente de Disolución y Calor de Reacción 89

Practica N° 11: Equilibrio Iónico: Soluciones Amortiguadoras (Buffer Citrato) 97

Practica N° 12: Identificación de metales pesados en Matrices Ambientales 105

Practica N° 13: Investigación Aplicada. Tema 1: Aislamiento de Limoneno 110

Investigación Aplicada. Tema 2: Aislamiento de la Cafeína 115

Controles 120

BIBLIOGRAFIA 133




iii

INTRODUCCIÓN

El Laboratorio de Química representa el encuentro del estudiante con el “hacer y sentir de la

química”, y está diseñado para que se entienda y profundice en conceptos fundamentales de química, pero

además para desarrollar habilidades que le ayudaran a lo largo de su vida profesional. Por tanto, el

presente manual está diseñado para ser guía en la realización de las prácticas de laboratorio y de los

reportes correspondientes.

Sin embargo, el éxito de su trabajo en el laboratorio dependerá del orden y la disciplina con que lo

realice. Esté debe estar planeado de tal manera que pueda ser desarrollado adecuadamente en las horas

asignadas, para lograr esto siempre debes investigar antes de llegar al laboratorio a realizar los

experimentos, es fundamental que lea con suficiente anticipación el Manual de Prácticas de Química I y

comprenda los conceptos básicos impartidos en las clases teóricas.

Por otra parte, el éxito de un experimento se basa en la observación de los fenómenos que ocurren,

en la exactitud de la anotación de datos y mediciones, en el orden correcto de los pasos de cada

experimento, en la habilidad para la manipulación de los aparatos, equipos, etc., en la adquisición de

buenos hábitos; todos ellos son la base de la formación tecnología, científica o profesional. Por tanto es

importante que registre, en un cuaderno, las observaciones y los resultados de cada experimento.

Los experimentos no son una repetición simple de recetas, estas sólo tiene por objeto dar las

indicaciones importantes para cada experimento. Lo más importante es que piense y razone, es decir debeusar el raciocinio y la inteligencia para llegar al conocimiento y comprobación de un principio químico y

su aplicación en el campo profesional y científico.

Docente Responsable del Curso




iv

PRESENTACIÓN PARA EL ESTUDIANTE

1. La reglas y normas que a continuación se indican deberán de cumplirse ya que de ello depende su

formación integral y evaluación en el curso de Química.

2. La asistencia a las prácticas es obligatoria, el contar con 30% de inasistencias se le considera como

ABANDONO.

3. El alumno deberá respetar el horario y el grupo asignado. La puntualidad a la práctica es

fundamental. El alumno no podrá ingresar al laboratorio pasada la hora de inicio y esto es

considerado inasistencia.

4. Al inicio del curso deberá de solicitar el sílabo del curso, donde se encuentra el programa del curso,

fechas de evaluación y peso de las diferentes actividades que se ejecutarán en su aprendizaje, así

como, la forma de obtener el promedio final.

5. Las evaluaciones se efectuaran en el proceso y al final del curso tanto en la parte teórica como

experimental.

6. Está estrictamente prohibido:

• Llevar objetos, alimentos o sustancias ajenas a la práctica a realizarse.

• Comer, beber o fumar dentro del laboratorio.

• Realizar actividades o experimentos no programados, etc.

7. Cuando Ud., ingrese al laboratorio debe haber leído previamente, con suficiente anticipación, el

MANUAL DE QUÍMICA II así como haber comprendido los conceptos y otros que los Docentesle han impartido en sus clases teóricas.

8. Debe tener siempre su cuaderno de laboratorio, donde anotara los datos, medidas y observaciones.

Recuerde que es un pésimo hábito anotar importantes datos en un pedazo de papel.

9. Consultar con el Docente cuando no se entiende una operación o reacción química.

10. La ruptura o daño de los materiales y aparatos es responsabilidad de los estudiantes que se

encuentren operando.

DEBE USAR EL MANDIL DURANTE SU

PERMANENCIA EN EL LABORATORIO




v

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QUÍMICO

1. INFORMACIÓN:

Infórmate sobre las medidas básicas de seguridad. El trabajo en el laboratorio exige conoceruna serie de medidas básicas de seguridad que son las que intenta recoger esta guía.

Presta atención a las medidas específicas de seguridad. Las operaciones que se realizan en el

laboratorio pueden ser riesgosas y debes de prestarles una especial atención.

Localiza los dispositivos de seguridad más próximos. Estos dispositivos son elementos tales

como extintores, ducha de ojos, ducha de seguridad, salidas de emergencia, etc.

En caso de duda, consulta al profesor. Cualquier duda que tengas, consúltala con tu profesor.

Recuerda que no está permitido realizar ninguna experiencia no autorizada por tu profesor.

2. PROTECCIÓN:

Utiliza los equipos de protección cuando se requiera.

Cómo ir vestido en el laboratorio. El uso mandil es obligatorio en el laboratorio (Mandil

blanco estándar con una composición de 67 % poliéster y 33 % algodón). No es aconsejable

llevar minifalda o pantalones cortos, ni tampoco medias, ya que las fibras sintéticas en contacto

con determinados productos químicos se adhieren a la piel. Se recomienda llevar zapatoscerrados y no sandalias. Los cabellos largos suponen un riesgo que puede evitarse fácilmente

recogiéndolos con una cola.

Cuida tus ojos. Los ojos son particularmente susceptibles de daño por agentes químicos. Por tal

motivo es obligatorio usar lentes de seguridad siempre que se esté en un laboratorio donde los

ojos puedan ser dañados. No lleves lentes de contacto en el laboratorio, ya que en caso de

accidente, pueden agravar las lesiones en ojos.

Usa guantes. Es obligatorio usar guantes, sobre todo cuando se utilizan sustancias corrosivas o

tóxicas

3. TRABAJAR CON SEGURIDAD EN EL LABORATORIO:

Normas higiénicas. No comas ni bebas en el laboratorio, ya que es posible que los alimentos o

bebidas se hayan contaminado. Lávate siempre las manos después de hacer un experimento y

antes de salir del laboratorio. Por razones higiénicas y de seguridad, está prohibido fumar en el

laboratorio. No inhales, pruebes o huelas productos químicos si no estás debidamente

informado. Nunca acerques la nariz para inhalar directamente de un tubo de ensayo.




vi

Trabaja con orden y limpieza. Recuerda que el orden es fundamental para evitar accidentes.

Mantén el área de trabajo ordenada, sin libros, abrigos, bolsas, exceso de botes de productos

químicos y cosas innecesarias o inútiles. Mantén las mesas siempre limpias.

Limpia siempre perfectamente el material y aparatos después de su uso.

Actúa responsablemente. Trabaja sin prisas, pensando en cada momento lo que estás haciendo,

y con el material y reactivos ordenados. No se debe gastar bromas, correr, jugar, empujar, etc.

en el laboratorio. Un comportamiento irresponsable puede ser motivo de expulsión inmediata

del laboratorio y de sanción académica.

Atención a lo desconocido. No utilices ni limpies ningún frasco de reactivos que haya perdido

su etiqueta. Entrégalo inmediatamente a tu profesor. No sustituyas nunca, sin autorización

previa del profesor, un producto químico por otro en un experimento. No utilices nunca un

equipo o aparato sin conocer perfectamente su funcionamiento.

4. NORMAS QUE DEBE DE CUMPLIR EL ESTUDIANTE ANTES DEL INGRESO

DURANTE Y DESPUÉS DE REALIZADA LA PRÁCTICA:

El estudiante debe de llegar temprano a la práctica.

Antes de ingresar debe estar previamente vestido de acuerdo a las normas indicadas

anteriormente.

Recuerde que el laboratorio es un lugar de trabajo riesgoso en virtud de los equipos, aparatos,sustancias y elementos que se utilizan al realizar un experimento. Adicionalmente debe de

mantener su lugar en el mesón de trabajo, conservándolo en perfecto orden.

Se debe de trabajar sin prisa, pensando en cada momento lo que se realiza y manteniendo los

materiales y reactivos ordenados.

En el laboratorio no se deben de hacer bromas, tampoco correr, jugar o comer. Un

comportamiento irresponsable es motivo de expulsión inmediata del laboratorio y de la

correspondiente sanción académica

Debe dejar las mochilas, chaquetas o cualquier otro implemento que no se necesite en el

laboratorio, en los casilleros dispuestos para tal fin.

Finalmente, debe lavarse bien las manos con agua y jabón, antes y después de hacer un

experimento y antes de salir del laboratorio.

5. LA HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD (MSDS) DE UNA SUSTANCIA QUÍMICA

5.1 ¿QUÉ ES LA “HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD”?

La hoja de datos de seguridad (MSDS) de una sustancia es un resumen, por lo general de 3 o 4

hojas (a veces más), cuyo contenido hace referencia a las propiedades de peligrosidad y a las




vii

consideraciones de seguridad que deben ser tenidas en cuenta para trabajar con una sustancia

química en concreto.

La hoja de datos de seguridad (MSDS) de una sustancia es de entrega obligatoria por parte del

responsable de la comercialización de la misma la primera vez que sea adquirida esta, o durante los

12 meses siguientes a su adquisición.

Tenga en cuenta que la hoja debe estar en castellano.

5.2 ¿CUÁL ES EL CONTENIDO DE LA “HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD”?

El contenido informativo de la hoja de datos de seguridad (MSDS) de una sustancia debe ser el

siguiente:

a) Identificación de la sustancia y del

responsable de su comercialización.

b) Composición, o información sobre los

componentes.

c) Primeros auxilios.

d) Medidas de lucha contra incendios.

e) Medidas que deben tomarse en caso de

vertido accidental.

f) Manipulación y almacenamiento.

g) Controles de exposición / protección

individual.

h) Propiedades físico-químicas

i) Estabilidad y reactividad.

j) Informaciones toxicológicas.

k) Informaciones ecológicas.

l) Consideraciones relativas a la

eliminación.

m) Informaciones relativas al transporte.

n) Informaciones reglamentarias.

o) Otras consideraciones (variable, según

fabricante o proveedor).

5.3 CUÁNDO NO SE CONSIDERA NECESARIO DISPONER DE “HOJA DE DATOS DE

SEGURIDAD” No será necesario en caso de que las sustancias peligrosas vayan acompañadas de la

información suficiente con la que el usuario pueda tomar las medidas necesarias en relación con la

protección de la salud (por ejemplo: productos de limpieza, concentrados de limpieza, desinfectantes

de hogar, pinturas, spray de insecticida, spray de aceites lubricantes, anticongelantes, etc.).




viii

5.4 QUÉ DEBE HACER USTED CON LA “HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD”

a) La hoja de datos de seguridad (MSDS) de una sustancia es una fuente de información

extremadamente útil para prevenir riesgos laborales, accidentes y posibles enfermedades.

b) Conserve SIEMPRE la hoja de datos de seguridad: disponga de un archivo en su

laboratorio, o en su lugar de trabajo habitual, conteniendo todas las hojas de datos de

seguridad de las sustancias que maneje. No repare en solicitar a su proveedor las hojas de

datos de seguridad que le falten: sin duda se las remitirá.

c) Siempre que vaya a trabajar con una sustancia química, recomendamos que lea su hoja de

datos de seguridad, o haga que la lean sus colaboradores. Puede llegar a ahorrarse muchos

problemas simplemente con esta acción.

d) Destine la información contenida en las hojas de datos de seguridad a:

• Elaborar los procedimientos de trabajo donde se tengan en cuenta precauciones y

medidas de seguridad a la hora de trabajar con éstas sustancias.• Facilitar la selección de equipos y dispositivos de protección adecuados a la

manipulación y trabajo con sustancias específicas.

• Incluir información sobre los riesgos asociados al manejo de sustancias químicas en

los guiones de las prácticas con alumnos.

5.5 CÓMO CONSEGUIR LAS “HOJAS DE DATOS DE SEGURIDAD”

Puedes conseguir las “hojas de datos de seguridad”:

a) Solicitándola al proveedor.

b) A partir de las bases de datos que se facilitarán a todos los responsables de lugares de

trabajo donde se manipulen sustancias químicas.

c) También puede consultarse en la propia web diferentes direcciones donde es posible

buscar, consultar y descargar MSDS, al margen de la base de datos que este instalada.




ix




1

PRÁCTICA Nº 01

HIDROCARBUROS

I. OBJETIVOS

• Verificar las propiedades físicas y químicas más importantes de los hidrocarburos

alifáticos.

• Formular las reacciones que caracterizan a los hidrocarburos.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1 HIDROCARBUROS: Son compuestos formados exclusivamente por átomos de carbono

e hidrógeno. Se obtienen a partir del petróleo o del gas natural mediante destilación

fraccionada. Se dividen en: alifáticos, cíclicos y aromáticos. El carácter de aromaticidad se

debe a la existencia de dobles enlaces conjugados en anillos cíclicos.

2.2 HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS: Son compuestos orgánicos constituidos por

Carbono e Hidrógeno, en los cuales los átomos de Carbono forman cadenas abiertas. Los

hidrocarburos alifáticos de cadena abierta se clasifican en alcanos, alquenos y alquinos.

2.2.1 Hidrocarburos alifáticos saturados: Los hidrocarburos alifáticos saturados

responden a la fórmula general CnH2n+2, donde n es el número de átomos decarbono. Se nombran según el número de átomos de carbono de la cadena,

terminados en -ano. Se dividen en: alcanos y cicloalcanos.

a. Alcanos: Son moléculas orgánicas formadas únicamente por átomos de carbono e

hidrógeno, sin funcionalización alguna, es decir, sin la presencia de grupos

funcionales como el carbonilo (–CO), carboxilo (–COOH), amida (–CON=), etc.

Esto hace que su reactividad sea muy reducida en comparación con otros

compuestos orgánicos, y es la causa de su nombre no sistemático: parafinas (del latín,

poca afinidad).b. Cicloalcanos: son hidrocarburos saturados, cuyo esqueleto es formado únicamente

por átomos de carbono unidos entre ellos con enlaces simples en forma de anillo. Su

fórmula genérica es CnH2n. Su reactividad (con excepción de los anillos muy

pequeños ciclo pentano y ciclo butano) es casi equivalente a la de los compuestos de

cadena abierta.

2.2.2 Hidrocarburos alifáticos insaturados: es un hidrocarburo en que algún átomo

de carbono no está unido a otros cuatro átomos por enlace simple, sino que tiene

algún enlace doble o triple.




2

a. Alquenos: son hidrocarburos que tienen doble enlace carbono-carbono en su

molécula, y por eso son denominados insaturados. La fórmula general es CnH2n.

Se puede decir que un alqueno no es más que un alcano que ha perdido dos átomos

de hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos.

b. Cicloalquenos: son hidrocarburos cuyas cadenas se encuentran cerradas y cuentan

con al menos un doble enlace covalente, como es el caso del ciclopropeno. Al ser

cadenas cerradas, se presenta la instauración de dos átomos de hidrógeno, además,

por presentar enlaces covalentes dobles, cada enlace de estos supone dos

instauraciones menos.

c. Alquinos: son hidrocarburos alifáticos con al menos un triple enlace entre dos

átomos de carbono.

Se trata de compuestos meta-estables debido a la alta energía del triple enlace

carbono-carbono. Su fórmula general es CnH2n-2.

2.3 ALCANOS: Son los hidrocarburos más simples, ya que sólo contienen carbono e

hidrógeno unidos por enlaces simples.

Tabla N°1.1: Nombre principal y del Radical

Fórmula Nombre Radical Nombre

CH4 Metano CH3- Metil-(o)

CH3-CH3 Etano CH3-CH2- Etil-(o)

CH3-CH2-CH3 Propano CH3-CH2-CH2- Propil-(o)

CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- Butil-(o)

CH3-(CH2)3-CH3 Pentano CH3-(CH2)3-CH2- Pentil-(o)

CH3-(CH2)4-CH3 Hexano CH3-(CH2)4-CH2- Hexil-(o)

CH3-(CH2)5-CH3 Heptano CH3-(CH2)5-CH2- Heptil-(o)

CH3-(CH2)6-CH3 Octano CH3-(CH2)6-CH2- Octil-(o)

Tabla N°1.2: Nombres de hidrocarburos

Nº de C Nombre Nº de C Nombre

9 Nonano 30 triacontano

10 Decano 31 henitriacontano

11 Undecano 32 dotriacontano

12 Dodecano 40 tetracontano

13 Tridecano 41 hentetracontano

14 tetradecano 50 pentacontano

15 pentadecano 60 Hexacontano

16 hexadecano 70 Heptacontano

17 heptadecano 80 Octacontano

18 octadecano 90 Nonacontano




3

19 nonadecano 100 Hectano

20 Icosano 200 Dihectano

21 henicosano 300 Trihectano

22 Docosano 579 nonaheptacontapentahectano

2.3.1 Características

Hidrocarburos saturados

• Fórmula general es CnH2n+2

• Se encuentran en el gas natural (alcanos gases), en el petróleo (alcanos

líquidos), en el asfalto (alcanos sólidos)

• Se nombran con el sufijo-ano

• El radical se llama con el sufijo -il o -ilo

2.3.2 Síntesis: el principal método para la obtención de alcanos es la hidrogenación dealquenos. El catalizador puede ser Pt, Pd, Ni.

2.3.3 Propiedades

a. Físicas:

• C1 -C4 : gases

• C5 -C15 : líquidos

•

C16 y más: sólidos• Son insolubles en agua, se disuelven en disolventes orgánicos (apolares) como

el benceno, tetracloruro de carbono, cloroformo y otros alcanos.

b. Químicas:

• Son poco reactivos (los menos reactivos de los hidrocarburos y de los

compuestos orgánicos).

• Enlaces C-C y C-H tipo sigma, el carbono presenta hibridación sp3 (geometría

tetraédrica).

• Enlaces covalente no polares, la electronegatividad de C y H es muy parecida:

X(H) = 2,2

X(C) = 2,55

• Presentan isomería conformacional.

- Alternada - es más estable, interacción mínima de los átomos

- Eclipsada - tiene más energía, es menos estable

• Se pueden formar radicales libres por ruptura homolítica.




4

2.3.4 Reacciones

A. Halogenación: (Sustitución por radicales): Los alcanos reaccionan con los

halógenos, principalmente cloro y bromo; la reacción es fotoquímica, es decir

necesita presencia de luz, pudiendo realizarse también en la oscuridad a altastemperaturas (de 250 °C o mayor).La halogenación es una reacción de sustitución,

logrando sustituirse en la molécula del alcano, átomos de hidrógeno por átomos de

halógeno.

R – H + X 2 h ν ó ∆

→ R – X + H XA L C A N O H A L Ó G E N O H A L O G E N U R O H I D R Á C I D O

B. Combustión: A partir de determinada temperatura los átomos de carbono de la

molécula se combinan violentamente con el oxígeno convirtiéndose en moléculas dedióxido de carbono (CO2) y los átomos de hidrógeno en agua líquida (H2O). Es una

reacción exotérmica.

CnH2n+2 + + O2 n CO2 + (n+1) H2O

CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O + Energía

En la combustión incompleta (no hay suficiente oxígeno) se forma también

monóxido de carbono (CO).

C H 4 + O 2 C O + 2 H 2 O

C. Craqueo (pirolisis): Se produce cuando se calientan alcanos a altas temperaturas

en ausencia de Oxígeno. Se rompen los enlaces C-C y C-H, formando radicales

que se combinan entre sí formando otros alcanos de mayor y menor número.

D. Ciclación: Los alcanos a temperaturas entre 500 y 700 °C, logran deshidrogenarse en

presencia de catalizadores especiales que son Cr 2O3 ó Al2O3; los alcanos de seis a diez

átomos de carbono dan hidrocarburos aromáticos monocíclicos.

Ciclación del hexano




5

Ciclación del heptano




6

III. PARTE EXPERIMENTAL

a. Materiales b. Reactivos

Tubos de ensayo

Gradilla

Pipetas

Pizeta

Cápsula de porcelana

•

Fósforos

Heptano p.a C7H16

Bencina Comercial

Diclorometano p.a CH2Cl2

• Solución de KMnO4(ac) al 0,05 % p/v

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Experimento Nº 1.- Determinación de propiedades físicas

Muestra: Heptano y Bencina comercial

Evaluar las siguientes propiedades físicas: Olor, Color, Estado físico.

a. Solubilidad en diclorometano

• En un tubo de ensayo añadir 1 mL de heptano y otro mL con bencina

• Luego agregar 1 mL de diclorometano (CH2Cl2), agitar 15 s y observar después de

cinco minutos.

b. Solubilidad en Agua

• En un tubo de ensayo añadir 1 mL de heptano y otro mL con bencina

• Luego agregar 1 mL de agua, agitar15 s y observar después de cinco minutos.

Experimento Nº 2 Combustión

• En una capsula de porcelana colocar 0,5 mL (10 gotas) de heptano y en otra capsula con 10

gotas de bencina

• Con mucho cuidado acercar la llama de cerillo y observar.

• En base a su combustión indicar las reacciones debidamente balanceadas

Experimento Nº 3 Reacción de Von Bayer (Prueba con permanganato de potasio)

•

En un tubo de ensayo añadir 1 mL de heptano• A otro tubo de ensayo agregar 1 mL de bencina comercial (gasolina, petróleo, etc.)

• Después a cada tubo de ensayo añadirle 1,0 mL de KMnO4 (ac) del 0,05% p/v

• Agitar y observar si hubo algún cambio

• Después de 2 min de reposo calentar suavemente (evitar la ebullición) inclinando el tubo unos

45 °; hasta observar algún cambio en alguno de los tubos.

• Reposar por 1 min, para anotar las observaciones correspondientes.




7

V. REPORTE DE RESULTADOS

Experimento N º 1

• Registre sus observaciones.

• Complete las siguientes tablas.

Tabla N° 1.3: Propiedades Físicas

Propiedades Físicas Heptano Bencina comercial

Olor

Color

Estado físico

Solubilidad H2O

CH2Cl2

Experimento Nº 2 Combustión

• La combustión fue completa o incompleta .Fundamente su respuesta.

• Formule la ecuación de combustión del heptano y la bencina

• Que residuos quedan en la capsula de porcelana.

• Fundamente el motivo de los residuos (gris a café).

Experimento Nº 3 Reacción de Von Bayer (Reacción con permanganato de potasio)

•

Al añadir a los tubos de ensayo las muestras problema, ¿que observamos?

• Al agregar el permanganato en solución. ¿Qué observamos?

• Cuando añadimos ligero calentamiento (no ha ebullición). ¿Qué sucede?

• Realice las reacciones positivas correspondientes (recordar que el ión permanganato tiene su

acción según el medio donde se desarrolla el cambio, ya que se comporta como oxidante bajo,

intermedio y muy fuerte, esto en disolución)

VI. CUESTIONARIO

1. Defina y ponga un ejemplo para cada término:

a. Alcano

b. Hidrocarburo Saturado

c. Hidrocarburo insaturado

d. Compuesto Hidrofóbico

e. Hidrocarburo Aromático

f. Compuesto Hidrofílico

g. n-alcanoh. Grupo metileno

l. Conformación molecular

m. Conformación Eclipsada

n. Proyección de Newman

o. Regla de Markonikoff

p. Conformación Alternada

q. Composición molecular

r. Sustancia Electrófilos. Sustancia Nucleófila




8

i. °API

j. SAE

k. Constitución molecular

t. Hibridación sp, sp2 y sp3

u iso-alcano

v neo-alcano

2. Explique tres motivos por los cuales tienen poca actividad los alcanos (parafinas), comparando

con los hidrocarburos insaturados

3. ¿Cómo se diferencia experimentalmente los hidrocarburos saturados de los no saturados en el

laboratorio?

4. ¿Qué impurezas están acompañadas en la síntesis por el método de Wurts para hidrocarburos

alifáticos?, explicar dos métodos para separarlos

5. Escribe la fórmula estructural de cada uno de los siguientes alcanos

a. 6-Isopropil-2,5-dimetiloctano d. 4-Etil-4-metilocteno

b. 4-tert-butil-3-metilnonino e. 2,3-Dimetilhepta-3-eno

c. Pentacosino f. 5,5-Dietil-2-metil-4-propildecino

6. Nombrar los siguientes alcanos ramificados.

7. Da los nombres IUPAC de los siguientes compuestos:




9

8. Resuelva

a) Al quemar 0,739 g de tolueno se forma 2,471 g de CO 2 y 0,578 g de H2O. ¿Cuál es la

composición centesimal?

Considerando que a 100 °C y 722 mm Hg en un matraz de 325,6 cm3 de capacidad contiene

0,932 g de sustancia como vapor. Hallar la fórmula molecular del tolueno

b) Un alcano al quemarse se produjo cinco moles de agua, ¿cuál es la fórmula condensada de

dicho alcano?

c) ¿Cuántos carbonos tiene el alcano que al quemarse requiere 7/2 de oxígeno (O2)?

d) El 3,3,4,4-tetrabormo-2,5-dimetilhexano se trató con dos moles de cinc en polvo, ¿cuál es el

compuesto que se obtuvo?

d) Durante la combustión de 4,3 g de un hidrocarburo se formó 13,2 g de CO2. La densidad

relativa del hidrocarburo con el hidrógeno es igual a 43. Deducir la formula molecular.

9. Resumir las reacciones de adición que se llevan a cabo en alquenos y alquinos en laboratorio




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PRÁCTICA Nº 2

ALCOHOLES

I. OBJETIVOS

• Comprobar experimentalmente algunas propiedades físicas y químicas de los alcoholes.

• Describir las diferencias observadas en el comportamiento químico, de alcoholes primarios,

secundarios y terciario; y formular las ecuaciones correspondientes.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO.

2.1 Definición: Los alcoholes son aquellos compuestos orgánicos en cuya estructura se

encuentra el grupo hidroxilo (-OH), unido a un carbono que solo se acopla a otro

carbono o a hidrógenos. Pueden ser alifáticos (R-OH) o aromáticos (Ar-OH) estos

últimos se conocen como fenoles. Son un grupo de compuestos muy importantes, no solo

por su utilidad industrial, de laboratorio, teórica, o comercial, si no también, porque se

encuentran muy extensamente en la vida natural. Cuando en la molécula del alcohol hay

más de un grupo hidroxilo se les llama polioles o alcoholes polihídricos. Si son dos grupos

hidroxilos se llaman glicoles, tres gliceroles, cuatro tetraoles y así sucesivamente.

2.2 Propiedades físicas: Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente en suestructura. El alcohol está compuesto por un alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico

(sin afinidad por el agua) del tipo de un alcano y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con

afinidad por el agua) similar al agua. De estas dos unidades estructurales, el grupo -OH da

a los alcoholes sus propiedades físicas características y el alquilo es el que las modifica,

dependiendo de su tamaño y forma.

El grupo –OH es muy polar y lo que es más importante, es capaz de establecer puentes de

hidrógeno con sus moléculas compañeras o con otras moléculas neutras.

Propiedades• El punto de fusión y ebullición de los alcoholes, como en los hidrocarburos, crece

con el aumento del tamaño de la molécula. En términos generales los alcoholes con 12 o

menos átomos de carbono en la estructura son líquidos a temperatura ambiente y con más

de 12 son sólidos.

• La solubilidad en agua (con raras excepciones) se reduce con el aumento del peso

molecular, de esta forma el metanol, etanol y propanol son solubles en agua en cualquier

proporción, a partir de 4 o más átomos de carbono la solubilidad comienza a

disminuir de modo que, a mayor peso molecular, menor solubilidad. A partir del

hexanol son solubles solamente en solventes orgánicos.




11

• La densidad de los alcoholes aumenta con el número de carbonos y sus

ramificaciones. Es así que los alcoholes alifáticos son menos densos que el agua

mientras que los alcoholes aromáticos y los alcoholes con múltiples moléculas de –OH,

denominados polioles, son más densos.

2.3 Propiedades químicas: Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, esto gracias

al efecto inductivo, que no es más que el efecto que ejerce la molécula de –OH como

sustituyente sobre los carbonos adyacentes. Gracias a este efecto se establece un dipolo.

La estructura del alcohol está relacionada con su acidez

Metanol > alcohol primario > alcohol secundario > alcohol terciario (>: mayor acidez)

2.4 Clasificación:

2.4.1 De acuerdo al carbono enlazado

a.

Primario: un alcohol es primario, si el átomo de hidrógeno (H) sustituido por el

grupo oxidrilo (–H) pertenece a un carbón (C) primario, es decir un carbono con

unido a 2 átomos de hidrógeno:

R

CH3 R

CH2OH H3C

CH2OH

Etanol o alcohol etílico

b. Secundario: el átomo de hidrógeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH)

pertenece a un carbón (C) secundario, es decir un carbono unido a 1 átomo de

hidrógeno:

c. Terciario: el átomo de hidrógeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH)

pertenece a un carbón (C) terciario, es decir un carbono solo:

2.4.2 Según el número de grupos hidroxilos que contenga el compuesto:

a. Mono alcohol o Monol: Son alcoholes que tienen un solo grupo hidroxilo (-OH),

y son aquellos que pueden clasificarse como alcoholes primarios, secundarios y

terciarios.




12

a. Polialcoholes: Son compuestos que tienen dos o más grupos hidroxilos (–H).

Glicerina o glicerol: (1,2,3-propanotriol)

2.5 Nomenclatura

• Regla 1. Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contenga el grupo

–OH.

• Regla 2. Se numera la cadena principal para que el grupo –OH tome el localizador más

bajo. El grupo hidroxilo tiene preferencia sobre cadenas carbonadas, halógenos, dobles y

triples enlaces.

• Regla 3. El nombre del alcohol se construye cambiando la terminación “o” del alcano

con igual número de carbonos por “ol”.• Regla 4. Cuando en la molécula hay grupos funcionales de mayor prioridad, el alcohol

pasa a ser un mero sustituyente y se llama “hidroxi”. Son prioritarios frente a los

alcoholes: ácidos carboxílicos, anhídridos, ésteres, haluros de alquilo, amidas, nitrilos,

aldehídos y cetonas.

• Regla 5. El grupo –OH es prioritario frente a los alquenos y alquinos. La numeración

otorga el localizador más bajo al –OH y el nombre de la molécula termina en “ol”.

2.6 Reacciones

2.6.1 Reacciones de oxidación: Los alcoholes primarios se reducen a ácidos

carboxílicos cuando se emplean oxidantes enérgicos como el Na2Cr 2O7 o H2CrO4,

mientras que los alcoholes secundarios se oxidan a cetonas. Para reducir los

alcoholes primarios a aldehídos se emplea el reactivo de Collins (CrO3 + piridina).




13

2.6.2 Reacciones que implican la ruptura del enlace entre el carbono y el grupo OH.

a. Deshidratación de alcoholes

b. Reacciones con HBr y HCl: Los alcoholes reaccionan con los ácidos hidrácidos

para dar haluros de alquilo. Esta reacción esta favorecida (S N1) para los

alcoholes terciarios y algunos secundarios.

El rendimiento disminuye cuando se pasa a los alcoholes primarios (S N2).

Algunas veces para que el HCl reaccione con alcoholes primarios y algunos

secundarios se necesita la presencia de un ácido de Lewis como el ZnCl2

H3CCH2OH + HCl

ZnCl2→ H3CCH2Cl + Zn(OH)2

A la mezcla HCl/ZnCl2 se le denomina Reactivo de Lucas y se puede utilizar

como un ensayo para determinar qué tipo de alcohol se trata. Los alcoholes

terciarios reaccionan inmediatamente, los alcoholes secundarios tardan 2-5

minutos en reaccionar, los alcoholes primarios reaccionan muy lentamente y

pueden tardar horas.

2.6.3 Reacciones que implican la ruptura del enlace entre el oxígeno y el

hidrógeno del grupo hidroxilo.

a. Reacciones de esterificación de Fischer.

Esta reacción tiene el inconveniente de que se trata de un equilibrio pero se puede

favorecer la formación del éster transformando el ácido en el cloruro de ácido.

b. Reacciones con metales para formar alcóxidos: Los alcoholes

reaccionan con estos metales igualmente como lo hace el agua, pero con

menos violencia, para formar lo que se conoce como alcóxidos

(equivalentes a los hidróxidos que forma el agua).




14

Los alcoholes primarios reaccionan con más fuerza que los secundarios, y estos a

su vez, con más que el terciario.

c. Deshidrogenación de los alcoholes

Los alcoholes primarios y secundarios cuando se calientan en contacto con

ciertos catalizadores, pierden átomos de hidrógeno para formar aldehídos o

cetonas. Si esta deshidrogenación se realiza en presencia de aire (O) el hidrógeno

sobrante se combina con el oxígeno para formar agua.




15



•

Tubos de ensayo

•

Gradilla

• Vasos de precipitado.

• Matraz Erlenmeyer

• Pipetas

•

Pizeta

• Cocinilla eléctrica

• Alcoholímetro

• Picnómetro

•

Termómetro para destilación

• Termómetro para el destilado

• Etanol absoluto p.a C2H5OH puro

•

2-propanol p.a CH3 CH(OH)CH3 puro• terc-butanol p.a (CH3 )3COH puro

• Solución CuSO4(ac) 0,1M

• Solución de NaOH(ac) al 40 % p/v

• Sodio metálico Na(s)

• Glicerina p.a HOCH2 -CHOH-CH2 OH.

• Dicromato de potasio K 2Cr 2O7 0,1 M

• Permanganato de potasio KMnO4 0,05 % p/v

•

Ácido sulfúrico 20 % v/v

• Diclorometano p.a CH2Cl2

c. Equipo d. Muestras

• Equipo de destilación simple

• Balanza Analítica

• Vino artesanal o bebida fermentada (chicha)


Experimento Nº 1: Propiedades físicas de los alcoholesLas muestras de alcoholes son las siguientes:

• Alcohol primario: Etanol absoluto p.a C2H5OH

• Alcohol secundario: 2-propanol p.a CH3CH(OH)CH3

• Alcohol terciario: terc-butanol p.a (CH3)3COH

• Evaluar las siguientes propiedades físicas: Olor, Color, Estado físico y solubilidad con agua y

diclorometano.

• De cada alcohol use 0,5 mL (10 gotas) y disuelva con 1 mL (20 gotas), de los solventes agua

y diclorometano.

Experimento Nº 2: Diferencia entre monoles y polioles

• Colocar en dos tubos 1 mL de Solución de CuSO4(ac) 0,1M .

• Adicionar a ambos tubos 5 gotas de Solución de NaOH(ac) al 40 % p/v

• Observar la formación de un precipitado, agitar.

• Al primer tubo agregar 1 mL Alcohol primario: Etanol absoluto p.a C2H5OH.

Agitar y observar los que sucede

•

Al segundo tubo agregar unas 5 gotas de glicerina p.a. HOCH 2-CHOH-CH2OH. Agitar yobservar los cambios que se produce.




16

• Anotar los sucesos anteriores, indicando su forma de precipitados, disoluciones color,

intensidad transparencia u opalescencia.

Experimento Nº 3.- Acidez de los alcoholes: Reaccion con sodio metálico

•

Colocar en tres tubos de ensayo por separado, las muestras de alcohol.o Primer tubo: 0,5 mL (10 gotas) de alcohol primario + Na Metálico

o Segundo tubo: 0,5 mL (10 gotas) de alcohol secundario + Na Metálico

o Tercer tubo: 0,5 mL (10 gotas) de alcohol terciario + Na Metálico

• Compare el tiempo que demora en reaccionar cada uno de ellos. Durante los cinco primeros

minutos tomar el tiempo a temperatura ambiente; luego someterlo a baño María de 70 °C por

medio minuto.

• Anotar sus observaciones y plantear las reacciones de cada caso.

Experimento Nº 4.- Oxidación de los alcoholes

A) Oxidación con dicromato de potasio en medio ácido sulfúrico

• Colocar en tres tubos de ensayo por separado.

o 1er tubo: 0,5 mL del Etanol + 1 mL de H2SO4 al 20 % v/v y agitar.

o 2do tubo: 0,5 mL del iso-propanol + 1 mL de H2SO4 al 20 % v/v y agitar.

o 3er tubo: 0,5 mL del tert -butanol + 1 mL de H2SO4 al 20 % v/v y agitar.

• A cada uno de los tres tubos anteriores agregar 1 mL de K 2Cr 2O7 0,1 M, agitar y esperar

cinco minutos a temperatura ambiente; luego someterlo a baño María de 70 °C por mediominuto y observar los cambios en cada caso.

• Anotar sus observaciones y plantear las reacciones correspondientes.

B) Oxidación con permanganato de potasio en medio ácido sulfúrico

• Colocar en tres tubos de ensayo por separado.

o 1er tubo: 0,5 mL del Etanol + 1 mL de H2SO4 al 20 % v/v y agitar.

o 2do tubo: 0,5 mL del iso-propanol + 1 mL de H2SO4 al 20 % v/v y agitar.

o 3er tubo: 0,5 mL del tert -butanol + 1 mL de H2SO4 al 20 % v/v y agitar.

•

A cada uno de los tres tubos anteriores agregar 1 mL de KMnO4 0,05 % p/v, agitar y

esperar cinco minutos a temperatura ambiente; luego someterlo a baño María de 70 °C por

medio minuto y observar sus cambios en cada caso.


Experimento Nº 5.- Obtención de Etanol (DEMOSTRATIVA)

• En un balón de destilación colocar 250 mL de vino o chicha.

• Determine la correcta manera de armar el equipo de destilación, prender la cocinilla

eléctrica cuidando que la temperatura no pase de 80 ºC (Revisar el punto de ebullición del




17

etanol a condiciones normales).

• Obtener un 25 % de la muestra original aproximadamente.

• Observar la sustancia obtenida; color, su estado físico, etc.

• Medir el grado alcohólico, haciendo los cálculos necesarios, usando la metodología del

picnómetro con enrase automático o en su caso un picnómetro con termómetro, debe también

tomar la temperatura del destilado obtenido.


Experimento Nº1. Propiedades Físicas

• Anote sus observaciones y complete la siguiente tabla.


Propiedades Físicas Alcohol primarioetanol

Alcohol secundario2-propanol

Alcohol terciario terc-butanol

OlorColorEstado físico

Solubilidad CH2Cl2H2O

Experimento Nº 2: Diferencia entre monoles y polioles

• Cuando se agregó la Solución de NaOH(ac) al 40% a ambos tubos, ¿qué se formó?

• Reaccionan los tubos ¿Porque? Fundamente su respuesta.

• Cuando se le agrega etanol al primer tubo. ¿Qué observas?

• Cuando se agrega glicerina al segundo tubo ¿Qué sucede?

• Escriba las reacciones para ambos tubos.

Experimento Nº 3: Acidez de los alcoholes puros con sodio metálico

Para el alcohol primario, secundario y terciario

• ¿Cuál fue el tiempo para que se produzca la reacción?

•

¿Qué gas se forma?

• Escriba la ecuación balanceada

• ¿Cuál es la diferencia en las tres reacciones? Fundamente su respuesta.

Experimento Nº 4: Oxidación de los alcoholes

A) Oxidación con dicromato de potasio en medio ácido sulfúrico

• Cuando se agrega y se agita la solución de ácido sulfúrico con los alcoholes; se nota algún

cambio de temperatura, color, estado

•

1er

tubo: se agregó el K 2Cr 2O7 0,1 M y se esperó 5 min, se produjo algún cambio de color.¿Por qué?




18

• 2do tubo: se agregó el K 2Cr 2O7 0,1 M y se esperó 5 min, se produjo algún cambio de color.

¿Por qué?

• 3er tubo: se agregó el K 2Cr 2O7 0,1 M y se esperó 5 min, se produjo algún cambio de color.

¿Por qué?

• El tubo o tubos que no se observó un cambio apreciable a temperatura ambiente y se le

sometió a calentamiento a baño María de 70 °C; logro cambiar. ¿Por qué?


B) Oxidación con permanganato de potasio en medio ácido sulfúrico

• Cuando se agrega y se agita la solución de ácido sulfúrico con los alcoholes; se nota algún

cambio de temperatura, color, estado

• 1er tubo: se agregó el KMnO4 0,05 % p/v y se esperó 5 min, se produjo algún cambio de

color. ¿Por qué?

• 2do tubo: se agregó el KMnO4 0,05 % p/v y se esperó 5 min, se produjo algún cambio de

color. ¿Por qué?

• 3er tubo: se agregó el KMnO4 0,05 % p/v y se esperó 5 min, se produjo algún cambio de

color. ¿Por qué?

• El tubo o tubos que no se observó un cambio apreciable a temperatura ambiente y se le

sometió a calentamiento a baño María de 70 °C; logro cambiar. ¿Por qué?

• Anotar sus observaciones y plantear las reacciones de cada caso

Experimento Nº 5.- Obtención del Etanol por destilación

• ¿Porque se agrega sal al vino o bebida fermentada antes de destilar? Fundamente su

respuesta.

• ¿Porque debemos de controlar la temperatura? Fundamente su respuesta.

• ¿Qué características tiene el producto (destilado) obtenido en el proceso de destilación?

• ¿Cuál es el Grado de alcohol del producto obtenido?

•

Escribir la fórmula del alcohol obtenido en la destilación.




19

Tabla N° 2.2: Correcciones del grado alcohólico en función de la temperatura

Temperatura

medida T a °C

Grado alcohólico aparente medido a T a °C

8 9 10 11 12 13 14

GAV (% vol) A 20°C

15

S U M A R

0,73 0,77 0,83 0,89 0,95 1,02 1,09

16 0,60 0,63 0,67 0,72 0,77 0,82 0,88

17 0,46 0,48 0,51 0,55 0,59 0,62 0,67

18 0,31 0,33 0,35 0,37 0,40 0,42 0,45

19 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,23

21

R E S T A R

0,17 0,18 0,19 0,19 0,20 0,22 0,23

22 0,34 0,36 0,37 0,39 0,41 0,44 0,47

23 0,51 0,54 0,57 0,60 0,63 0,66 0,70

24 0,70 0,73 0,77 0,81 0,85 0,89 0,94

25 0,89 0,93 0,97 1,02 1,07 1,13 1,19

*International alcoholometric tables (recomendación N° 22). Ed. International Organisation of LegalMetrology (OIML) 1972 (tablas de referencia en vigencia)




20

Grafica N° 2.1. Determinación del grado alcohólico con la densidad del Destilado

Las cifras dadas en porcentaje en volumen a 60 ° Farenheit por EE.UU., Bureu de Normas.




21

Tabla N° 2.3. Conversión De Gravedad Específica A Porcentaje Alcohólico

%Alcohol

GravedadEspecifica

%Alcohol

GravedadEspecifica

%Alcohol

GravedadEspecifica

%Alcohol

GravedadEspecifica

00 1,0000

01 0,9985 26 0,9698 51 0,9323 76 0,874602 0,9970 27 0,9687 52 0,9303 77 0,872003 0,9956 28 0,9676 53 0,9283 78 0,869304 0,9942 29 0,9665 54 0,9263 79 0,866605 0,9928 30 0,9653 55 0,9242 80 0,863806 0,9915 31 0,9642 56 0,9221 81 0,861007 0,9902 32 0,9630 57 0,9200 82 0,852808 0,9890 33 0,9617 58 0,9178 83 0,855309 0,9878 34 0,9604 59 0,9156 84 0,852410 0,9866 35 0,9591 60 0,9134 85 0,849411 0,9854 36 0,9577 61 0,9112 86 0,846412 0,9843 37 0,9563 62 0,9089 87 0,843413 0,9832 38 0,9548 63 0,9066 88 0,840214 0,9821 39 0,9533 64 0,9043 89 0,837115 0,9810 40 0,9518 65 0,9020 90 0,833816 0,9800 41 0,9502 66 0,8997 91 0,830517 0,9789 42 0,9486 67 0,8973 92 0,827018 0,9779 43 0,9469 68 0,8949 93 0,823519 0,9769 44 0,9452 69 0,8924 94 0,819820 0,9760 45 0,9435 70 0,8900 95 0,816021 0,9750 46 0,9417 71 0,8875 96 0,812122 0,9740 47 0,9399 72 0,8850 97 0,807923 0,9729 48 0,9381 73 0,8824 98 0,8036

24 0,9719 49 0,9362 74 0,8799 99 0,798925 0,9708 50 0,9343 75 0,8773 100 0,7939

• Las cifras son precisas sólo para las lecturas tomadas a 60 ° Farenheit. Para lecturas a otras

temperaturas, utilice la tabla de corrección

• Ejercicio 01: Convertir 98,6°F; Fahrenheit a Celsius

98,6 - 32 = 66,6 luego 66,6 * 5/9 = 333/9 = 37 °C

• Ejercicio 02: Convertir - 4 °F; Fahrenheit a Celsius

- 4 - 32 = - 36 luego - 36 * 5/9 = - 180/9 = - 20 °C

VI. CUESTIONARIO

1. Defina brevemente cada uno de los siguientes términos y ponga un ejemplo.

a. Alcohol primario f. Glicol

b. Alcohol secundario g. Ión alcóxido

c. Fenol h. Destilación Fraccionada

d. Diol i. Grado Alcohólico Gay Lussac

e. Alcohol terciario j. Fenoxido




22

2. El butanol a diferencia del butano, pronosticar y fundamentar si es soluble en el agua.

3. a) Experimentalmente como se comprueba la acidez del fenol

b) Fundamente porque el grupo hidroxilo es más ácido en alcoholes alifáticos que aromático

4. Diga el nombre sistemático (IUPAC) de cada uno de los siguientes alcoholes y clasifíquelos en

primarios, secundarios o terciarios.

5. Escribe la fórmula semidesarrollada para cada uno de los siguientes alcoholes, si algún nombre es

incorrecto proporcionar el correcto:

a. 2-propanol d. Alcohol isoamilico

b. 3-propanol e. 2,3,4-trimetil-3-pentanol

c. 2,2-dimetil-etanol f. 2,4-dibromo-3-metil-1-butanol

6. Las reacciones que se indican a continuación ocurren más fácilmente con hexanol o fenol:

(Fundamentar su respuesta)

a) Esterificación directa.

b) Halogenación7. Explique qué ensayos químicos utilizaría para diferenciar los siguientes pares de compuestos.

Describa, en cada caso, qué haría y qué observaría.

* 1-butanol y 2-butanol * 2-butanol y 2-metil-2-butanol

8. En la destilación industrial del etanol, que significa los términos: Cabeza, Cuerpo y Cola




23

PRÁCTICA Nº 3

ALDEHIDOS Y CETONAS

I. OBJETIVOS

• Determinar algunas propiedades físicas de un aldehído y de una cetona.

• Comprobar experimentalmente algunas propiedades químicas de los compuestos

carbonílicos y formular sus ecuaciones..

• Diferenciar aldehídos de cetonas en función de su reactividad.


2.1 Grupo funcional Carbonilo

El grupo funcional conocido como grupo carbonilo, un átomo de carbono unido a un

átomo de oxigeno por un doble enlace (C=O) se encuentra en compuestos llamados

aldehídos y cetonas. En los aldehídos, el grupo carbonilo se une a un átomo de hidrógeno y a

un radical Alquilo, con excepción del formaldehído o metanal.

Según el tipo de radical hidrocarbonado unido al grupo funcional, Los aldehídos pueden ser:

alifáticos, R-CHO, y aromáticos, Ar-CHO

En las cetonas, el carbonilo está unido a dos radicales alquílicos que pueden ser iguales o

diferentes. La fórmula abreviada de una cetona es RCOR.

El grupo carbonilo se encuentra unido a dos radicales hidrocarbonados: si éstos son

iguales, las cetonas se llaman simétricas, mientras que si son distintos se llaman asimétricas.

Las cetonas se clasifican en: alifáticas, R-CO-R’, aromáticas, Ar-CO-Ar, y mixtas; R-CO-Ar,

según que los dos radicales unidos al grupo carbonilo sean alifáticos, aromáticos o uno de cada

clase, respectivamente.

Como ambas estructuras contienen el grupo carbonilo, la química de los aldehídos y cetonas

también es parecida. Los aldehídos y las cetonas son muy reactivos, pero los primeros suelen

ser los más reactivos.

2.2 Propiedades Físicas

Los compuestos carbonílicos presentan puntos de ebullición más bajos que los alcoholes de

su mismo peso molecular. No hay grandes diferencias entre los puntos de ebullición de aldehídos

y cetonas de igual peso molecular.




24

Los compuestos carbonílicos de cadena corta son solubles en agua y a medida que aumenta la

longitud de la cadena disminuye la solubilidad.

Salvo el formaldehido que es un gas, casi todos los aldehídos son líquidos. Los miembros

inferiores son de olor agradable, muchos otros se emplean en la fabricación de perfumes y sabores

artificiales.

2.3 Propiedades Químicas de los Aldehídos y Cetonas

Las reacciones químicas de los aldehídos y cetonas son función del grupo carbonilo. Por su

mayor electronegatividad, el oxígeno atrae el par electrónico más hacia él alejándolo del

carbono. En consecuencia, la distribución electrónica del enlace no resulta simétrica; el

oxígeno es ligeramente negativo y el carbono ligeramente positivo. El grupo carbonilo puede

representarse como dos formas resonantes, una neutra y otra con doble carga de la siguientemanera

Al examinar los productos que se forman cuando los reactivos se adicionan al doble enlace:

carbono-oxígeno, el fragmento positivo del reactivo siempre se adiciona al oxígeno y el fragmento

negativo se une al carbono.

2.4 Nomenclatura

2.4.1 Aldehídos

El sistema de nomenclatura corriente consiste en emplear el nombre del alcano

correspondiente terminado en “al”.

Cuando el grupo CHO es sustituyente se utiliza el prefijo “formil”. También se utiliza el

prefijo “formil” cuando hay tres o más funciones aldehídos sobre el mismo compuesto.

En esos casos se puede utilizar otro sistema de nomenclatura que consiste en dar el nombre

de carbaldehído a los grupos CHO (los carbonos de esos CHO no se numeran, se considera

que no forman parte de la cadena).

Este último sistema es el idóneo para compuestos con grupos CHO unidos directamente a ciclos.

2.4.2 Cetonas

Para nombrar las cetonas tenemos dos alternativas:

• El nombre del hidrocarburo del que procede terminado en -ona .Como

sustituyente debe emplearse el prefijo oxo-.

• Citar los dos radicales que están unidos al grupo carbonilo por orden alfabético

y a continuación la palabra cetona.




25

• Si en la cadena se encuentran dos ó más grupos carbonilo se pondrá prefijos de

cantidad di, tri, etc.

2.5 Reacciones de identificación de Aldehídos y cetonas

2.5.1 Prueba del Yodoformo: Reacción positiva para metilcetonas y alcoholes precursores

del tipo estructural R-CH(OH)-CH3 , (R=H, alquilo o arilo). El único aldehído que da

prueba positiva es el acetaldehído.

2.5.2 Reacción de Tollens: Reacción positiva para aldehídos, negativa para cetonas. Se

efectúa solamente en caso de obtener prueba positiva con ácido crómico para evitar

falsas positivas. El reactivo es una disolución amoniacal de nitrato de plata. Con

frecuencia la plata se deposita sobre el vidrio del recipiente originando un espejo.

2.5.3 Reacción de Fehling: El reactivo está formado por dos soluciones llamadas A y B. La

primera es una solución de sulfato cúprico; la segunda de hidróxido de sodio y una sal

orgánica llamada tartrato de sodio y potasio (Sal de Seignette).

Cuando se mezclan cantidades iguales de ambas soluciones, aparece un color azul

intenso por la formación de un complejo formado entre el ion cúprico y el tartrato.

Agregando un aldehído y calentando suavemente, el color azul desaparece y aparece

un precipitado rojo de óxido cuproso (Cu2O). Las cetonas no dan esta reacción.

4.5.4 Reacción de Lieben o del haloformo: Se basa en la reactividad de los H2 del C-α

en aldehídos y cetonas. Dan esta reacción todos los aldehídos y cetonas que tienen 3

Hidrógenos en el C-α. Permite obtener derivados halogenados como iodoformo o

cloroformo.




26

Se parte de un alcohol, pero éste es primero oxidado a aldehído por el Iodo

2.6 Reacciones de aldehídos y Cetonas

Las reacciones de los aldehídos y cetonas son esencialmente de tres tipos; adición

Nucleofílica, oxidación y reducción.

2.6.1 Adición Nucleofílica:

La reacción más característica de los aldehídos y las cetonas es la Adición Nucleofílica

sobre el carbonilo

• Adición Nucleofílica de alcoholes

2.6.2 Oxidación: Los aldehídos oxidan fácilmente y se convierten en el ácido carboxílico

respectivo, en contraste con las cetonas que son difíciles de oxidar, en presencia de

los agentes oxidantes habituales de gran poder como el permanganato de potasio,dicromato de potasio y otros.

Esta propiedad permite diferenciar un aldehído de una cetona




27



• Tubos de ensayo

• Gradilla

• Vasos de pp.

• Pipetas

• Pizeta

• Pinza para tubo de ensayo

c. Equipo

• Baño maría

• Formaldehido p.a. H-CHO

• Acetona p.a CH3-(CO)-CH3

• Etanol absoluto p.a C2H5OH

• Cloroformo p.a CH2Cl2

• Fehling A: Solución CuSO4(ac)

•

Fehling B: Solución de Tartrato de sodio y potasio +

Solución NaOH(ac)

• Permanganato de potasio KMnO4 2,0 % p/v

• Ácido sulfúrico 20 % v/v

•

Solución de NaOH(ac) 10 % p/v

• Reactivo de Lugol (I2 + KI)

IV PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Experimento Nº 1.- Propiedades físicas de aldehídos y cetonas

Las muestras a trabajar son los siguientes:

• Aldehído: Formaldehido p.a. H-CHO y

• Cetona: Acetona p.a CH3-(CO)-CH3

Evaluar las propiedades físicas de las muestras: Olor, Color, Estado físico y la Solubilidad de las

muestras, debe emplear (0,5 mL) de los compuestos carbonílicos con diclorometano (1 mL) y el

agua destilada (1 mL).

Experimento Nº2: Reacción de Oxido -Reducción

A) Reacción con el reactivo de Fehling en medio alcalino

a. Aldehído

• Colocar en un tubo de ensayo 1 mL de Fehling A + 1 mL de Fehling B.

•

Añadir 1 mL del formaldehido. Calentar en baño María de 70 °C

b. Cetona

• Colocar en un tubo de ensayo 1 mL de Fehling A + 1 mL de Fehling B.

• Añadir 1 mL de la acetona. Calentar en baño María de 70 °C.

B) Reacción con el reactivo de permanganato de potasio en medio ácido sulfúrico

a. Aldehído

• Colocar en un tubo de ensayo 1 mL KMnO4 2,0 % p/v + 1 mL de H2SO4 20 % v/v

•

Añadir 1 mL del formaldehido. Calentar en baño María de 70 °C por cinco minutos.




28

b. Cetona

• Colocar en un tubo de ensayo 1 mL KMnO4 2,0 % p/v + 1 mL de H2SO4 20 % v/v

• Añadir 1 mL de la acetona. Calentar en baño María de 70 °C por cinco minutos.

Experimento Nº 3: Reacción de Lieben

• Colocar 1 mL de acetona + 2 mL de agua para diluir.

• Alcalinizar con 5 gotas de solución NaOH(ac) 10 % p/v

• Añadir el reactivo de Lugol gota a gota.

• Calentar el tubo de ensayo a baño maría hasta 70 °C.

• Centrifugar el precipitado y determinar sus propiedades.

V REPORTE DE RESULTADOSExperimento Nº1: Propiedades físicas de los aldehídos y cetonas

• Anote sus observaciones y complete la siguiente tabla.


Propiedades Físicas Aldehído :Formaldehido Cetona: AcetonaOlorColorEstado físico

Solubilidad CH2Cl2

H2O

Experimento Nº2: Reacción de Oxido -Reducción

Licor de Fehling Permanganato en medio ácido

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Formol

Acetona

A)

Reacción con el reactivo de Fehling en medio alcalino• ¿Qué sucede al llevar los tubos de ensayo a baño María? ¿Producen ambos la reacción?

• ¿Qué color es el precipitado? ¿Qué me indica que la reacción es positiva?

• Realizar la ecuaciones y balancearlas

B) Reacción con el reactivo de permanganato de potasio en medio ácido sulfúrico

• ¿Qué sucede al llevar los tubos de ensayo a baño María? ¿Producen ambos la reacción?

• ¿Qué color es el cambio? ¿Qué me indica que la reacción es positiva?

• Realizar la ecuaciones y balancearlas




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Experimento Nº 3: Reacción de Lieben

• Que sucede al agregar el reactivo de Lugol.

• ¿Qué me indica esta reacción

• Realizar la ecuación y balancearla

VI CUESTIONARIO

1. Defina cada uno de los términos siguientes y ponga un ejemplo.

a. Cetona

b. Aldehído

c. Forma enólica

d. Oxima

e. Fenilhidrazona

f. Acetal

g. Hemiacetal

h. Prueba de Tollens

i. Reacción de con KMnO4 en medio neutro

j. Reacción de Fehling2. Nombre las siguientes cetonas y aldehídos. En el caso de que sea posible, diga el nombre

común y el nombre sistemático de la IUPAC.

a. CH3CO-(CH2)4-CH3 b. CH3-(CH2)5-CHO

c. CH3-CH2 -CH2-CHO d. CH3CH2CHBr-CH2CH(CH3)CHO

e. CH3-CO-CH3 f. CH3-CH2-CO-CH2-CHO

3. ¿Cuál de los siguientes compuestos da positiva la prueba de Tollens? (Recuerde que en la

prueba de Tollens el medio ha de ser ligeramente básico y acuoso.). Hacer la reacción

Química.a. CH3 CH2CH2COCH3 b. CH3 CH2CH2CH2 CHO

c. CH3 CH=CH-CH=CH-OH

4. Escribe los nombres IUPAC de cada uno de los siguientes aldehídos y cetonas:

a. Propionaldehído b. Formaldehído

c. Acetona d. β-clorobutiraldehído

5. ¿Por qué en la oxidación de las Cetonas se requiere oxidantes fuertes? Fundamente su

respuesta.

6. ¿Qué reacciones permiten diferenciar a los aldehídos de las cetonas en forma experimental?

7. ¿Cuál es la diferencia entre aldehídos y cetonas con respecto a su estructura?. Fundamente.

8. Haga las reacciones de como diferenciaría la presencia de un aldehído de una cetona de

muestras desconocidas, considerar que ambos serian líquidos incoloros.




30

PRÁCTICA Nº 4

ACIDOS CARBOXILICOS Y ESTERES

I. OBJETIVOS

• Estudiar las propiedades físicas y químicas de los ácidos carboxílicos y sus derivados.

• Diferenciar un ácido Carboxílico de los demás compuestos oxigenados

• Diferenciarlos derivados de ácido carboxílico de los demás compuestos oxigenados


Los ácidos carboxílicos constituyen un grupo de compuestos, caracterizados porque poseen un

grupo funcional llamado grupo carboxilo o grupo carboxi (-COOH). En el grupo funcional

carboxilo coinciden sobre el mismo carbono un grupo hidroxilo (-OH) y carbonilo (-C=O). Se

puede representar como-COOH oó -CO2H.Donde el -OH es el que sufre casi todas las

reacciones: pérdida de protón (H+) o reemplazo del grupo -OH por otro grupo.

• Pueden ser mono carboxílicos o di, tri, tetra y más.

• Compuestos orgánicos más ácidos.

•

Muy abundantes en la naturaleza (sus derivados también)

• Los ácidos grasos son biomoléculas que contienen grupo carboxilo, se obtienen por hidrólisis

de la grasa.

• Su fórmula general es CnH2nO2.

2.1. Ácidos grasos

Los ácidos grasos son ácidos orgánicos monoenoicos, que se encuentran presentes en las grasas,

raramente libres, y casi siempre esterificando al glicerol y eventualmente a otros alcoholes. Son

generalmente de cadena lineal y tienen un número par de átomos de carbono. La razón de estoes que en el metabolismo de los eucariotas, las cadenas de ácido graso se sintetizan y se




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degradan mediante la adición o eliminación de unidades de acetato. No obstante, hay excepciones,

ya que se encuentran ácidos grasos de número impar de átomos de carbono en la leche y grasa de

los rumiantes, procedentes del metabolismo bacteriano del rumen, y también en algunos lípidos de

vegetales, que no son utilizados comúnmente para la obtención de aceites.

Los ácidos grasos como tales (ácidos grasos libres) son poco frecuentes en los alimentos, y

además son generalmente producto de la alteración lipolítica. Sin embargo, son

constituyentes fundamentales de la gran mayoría de los lípidos, hasta el punto de que su

presencia es casi definitoria de esta clase de sustancias.

2.1.1. Ácidos grasos saturados

La longitud de la cadena va desde los cuatro carbonos del ácido butírico a los 35 del

ácido ceroplástico. Si se considera un ácido graso al butírico y no al acético, es porque el

primero es relativamente abundante en la grasa de la leche, mientras que el segundo no se

encuentra en ninguna grasa natural conocida. Los ácidos grasos saturados más comunes son los

de 14, 16 y 18 átomos de carbono. Dada su estructura, los ácidos grasos saturados son sustancias

extremadamente estables desde el punto de vista químico.

Tabla N° 1: Ácidos Grasos Saturados más Comunes

Estructura Nombre común Se encuentra enC 4:0 Acido butírico leche de rumiantesC 6:0 Ácido caproico leche de rumiantesC 8:0 cido caprílico leche de rumiantes, aceite de cocoC 10:0 Ácido cáprico leche de rumiantes, aceite de cocoC 12:0 cido láurico aceite de coco, aceite de nuez de palmaC 14:0 Ácido mirístico coco, nuez de palma, otros aceites vegetalesC 16:0 Acido palmítico abundante en todas las grasasC 18:0 Acido esteárico grasas animales, cacao

2.1.2. Ácidos grasos insaturados

Los ácidos grasos insaturados tienen en la cadena dobles enlaces, en un número que va de 1

a 6. Los que tienen una sola instauración se llaman monoinsaturados, quedando para el resto eltérmino de poliinsaturados, aunque evidentemente también puede hablarse de diinsaturados,

triinsaturados, etc.

En los ácidos grasos habituales, es decir, en la inmensa mayoría de los procedentes del

metabolismo eucariota que no han sufrido un procesado o alteración químicos, los dobles enlaces

están siempre en la configuración cis.

Según las normas de la IUPAC, utilizadas de forma general, la cadena de los ácidos

grasos se numera a partir del carbono del carboxilo, que es entonces el número 1. La posición de

los dobles enlaces se indica utilizando la letra griega D, delta mayúscula. Ahora bien, en las ramas

científicas que consideran los ácidos grasos desde el punto de vista biológico y no puramente




33

Los ácidos grasos poliinsaturados son fácilmente oxidables, tanto más cuanto mayor sea el

número de dobles enlaces. A partir de tres insaturaciones, son francamente inestables, y las

grasas en las que abundan solamente pueden utilizarse en buenas condiciones en la industria

alimentaria tras su hidrogenación.

2.1.4. Ácidos grasos menos frecuentes

En la mayoría de las grasas comunes, la longitud de la cadena de los ácidos grasos

saturados y monoinsaturados es de 18 átomos de carbono como máximo, y de 24 carbonos

para los saturados de hasta 35 carbonos de longitud. También en los aceites de pescado,

procedentes del metabolismo de las ceras que acumula el zooplacton, se encuentran diversos

ácidos grasos monoinsaturados largos.

Tabla N°4: Ácidos Grasos Saturados Raros

Estructura Nombre común Se encuentra en

C 20:0 Ácido araquídico aceite de cacahuete

C 22:0 Ácido behénico ceras

C 24:0 Ácido lignocérico aceite de cacahuete

C 26:0 Ácido cerótico cera de abejas

2.2 Propiedades

2.2.1. Propiedades físicas

• Hierven a temperaturas muy superiores que los alcoholes, cetonas o aldehídos de

pesos moleculares semejantes.

• Forman puentes de hidrógeno con el agua, y los de peso molecular más pequeño

(de hasta cuatro átomos de carbono) son miscibles en agua. A medida que aumenta

la longitud de la cadena de carbono disminuye la solubilidad en agua.

• Los ácidos carboxílicos son muy solubles en los alcoholes, porque forman

enlaces de hidrógeno con ellos.

•

Un ácido carboxílico se puede disociar en agua para dar un protón y un ióncarboxilato.

• Estado de agregación de los ácidos carboxílicos:

C1 a C3 son líquidos fluidos.

C4 a C6 líquidos oleosos. Más de C6 sólidos.




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2.2.2. Propiedades químicas

Aunque los ácidos carboxílicos contienen también al grupo carbonilo, sus reacciones

son muy diferentes de las de las cetonas y los aldehídos. Las cetonas y los aldehídos reaccionan

normalmente por adición nucleofílica del grupo carbonilo, pero los ácidos carboxílicos y sus

derivados reaccionan principalmente por sustitución nucleofílica de acilo, donde un nucleófilo

sustituye a otro en el átomo de carbono del acilo (C=O).

2.3. Nomenclatura

Los ácidos carboxílicos se nombran con la ayuda de la terminación -oico o -ico que se une al

nombre del hidrocarburo de referencia y anteponiendo la palabra ácido.

La nomenclatura sistemática de los ácidos carboxílicos se hace un tanto diferente cuando el

grupo carboxílico se encuentra directamente unido a una estructura cíclica. En este caso se

mantiene el prefijo ácido y se utiliza el término carboxílico como sufijo del nombre del ciclo. La posición Nº 1 en el ciclo es asignado al átomo de carbono del anillo al cuál se une el grupo

carboxilo.




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2.4. Métodos de obtención

•

Oxidación de aldehídos, alquenos, alquinos y cetonas con oxidantes enérgicos• A partir de Reactivos de Grignard con Dióxido de carbono

• Adición catalítica de CO a alquenos e hidrólisis

• Hidrólisis de derivados de ácidos

2.4.1. Reacciones

La reacción más característica de los ácidos carboxílicos y que la diferencia de los

aldehídos y cetonas es la Reacción de Sustitución Nucleofílica, mediante la cual los ácidos

carboxílicos se convierten en sus derivados.

2.4.2. Conversión a cloruros de ácidoLos principales reactivos que se emplean son el cloruro de tionilo (SOCl2) y el cloruro de

oxalilo (COCl)2.

2.4.3. Conversión a anhídridos

La reacción de un cloruro de ácido (más reactivo) con un ácido carboxílico permite

obtener anhídridos de ácido con buen rendimiento.

2.4.4. Conversión a ésteres

La reacción de un ácido carboxílico con un alcohol da lugar a un éster, siendo una

reacción catalizada por ácido. Se puede conseguir un mejor rendimiento en la producción

de ésteres transformando el ácido en un cloruro de ácido que es más reactivo, y luego hacerlo

reaccionar con el alcohol.

2.4.5. Conversión a amidas

La reacción de un ácido carboxílico con amoniaco, aminas primarias y aminas

secundarias da lugar a las correspondientes amidas primarias, secundarias y terciarias. Al igual

que en la esterificación se consigue un mejor rendimiento empleando un cloruro de ácido enlugar del correspondiente ácido carboxílico.




36

2.4.6. Reacciones de reducción

Los ácidos carboxílicos se pueden reducir a aldehídos previa transformación en cloruro de

ácido y alcoholes primarios mediante el empleo de hidruros.

2.4.7. Reacciones de Halogenación

Los ácidos reaccionan con los halógenos en presencia de fósforo produciéndose la

sustitución de un hidrógeno α por un átomo de halógeno. Esta es la reacción de Hell - Vollhard-

Zelinski.

2.4.8. Reacciones de neutralización

Los ácidos carboxílicos como ácidos que son reaccionan con las bases dando lugar a la

formación de sales.

2.5. Importancia Industrial

• Se usan en alimentación.

• Industrialmente en limpieza, para la obtención de ésteres.

• El ácido metanoico (ácido fórmico) no sólo se encuentra en las hormigas, donde actúa como

feromona de alarma, sino también en las plantas. Así, las ortigas son irritantes debido a que

cuando se tocan inyectan ácido fórmico.

Este ácido se prepara a gran escala por reacción de hidróxido sódico en polvo con CO a

presión

• El ácido etanoico (ácido acético) se forma en la naturaleza por oxidación enzimática (bacterias

Acetobacter) del etanol producido por fermentación. Este ácido y su anhídrido son productos

industriales de gran consumo y se utilizan en la manufactura de monómeros para

polimerización.




37

2.7. Esteres

Los ésteres son compuestos orgánicos derivados de ácidos orgánicos o inorgánicos oxigenados en

los cuales uno o más protones son sustituidos por grupos orgánicos alquilo (simbolizados por R‟).

2.7.1. Síntesis

Los ácidos carboxílicos reaccionan con alcoholes, en presencia de un catalizador ácido,

formando ésteres y agua (reacción de esterificación de Fischer).

Las reacciones de esterificación se efectúan bajo catálisis ácida, puesto que en ausencia de ácidos

fuertes estas reacciones proceden de forma muy lenta. Si está presente una cantidad catalítica de

ácido el equilibrio se alcanza al cabo de unas horas, calentando a reflujo una mezcla del ácido

carboxílico y del alcohol. Para desplazar el equilibrio hacia la formación del éster se añade un

exceso del ácido carboxílico o del alcohol. También se puede aumentar la proporción de éster en elequilibrio eliminando el agua formada en la reacción.

2.7.2. Hidrólisis ácida y básica de ésteres

Los ésteres se hidrolizan formando ácidos carboxílicos y alcoholes cuando se les

calienta en medios ácidos o básicos. La hidrólisis de los ésteres es la reacción inversa a la

esterificación.

2.7.3. Transesterificación

Los ésteres reaccionan con alcoholes en medios ácidos o básicos formando nuevos

ésteres sin necesidad de pasar por el ácido carboxílico.

Esta reacción al igual que la hidrólisis es reversible y requiere exceso de alcohol para

desplazar los equilibrios. Los mecanismos de la transesterificación son equivalentes a los de la

hidrólisis.

a. Transesterificación en medio ácido

b. Transesterificación en medio básico




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a. Materiales

• Tubos de ensayo

• Gradilla

• Pipetas

• Pizeta


• Varilla de vidrio

• Papel indicador de pH

• Mortero y pistilo

• Microespátula metálica

•

Luna de reloj

b. Reactivos

• Ácido etanoico p.a CH₃-COOH

• Ácido oxálico p.a HOOCCOOH(s)

• Ácido benzoico p.a C6H5COOH(s)

• Ácido salicílico p.a C6H4OHCOOH(s)

• Etanol Absoluto p.a C6H5OH

• Diclorometano CH2Cl2

• Solución de NaOH(ac) al 10%

• Solución de NaOH(ac) al 40%

• Ácido Sulfúrico al 20 % v/v

•

n-propanol • Bicarbonato de sodio sólido NaHCO3

c. Equipo

• Baño maría

d. Muestras

• Aceite comestible doméstico

• Vinagre de manzana

• Jugo de Toronja

• Aspirina (ácido acetisalicílico)


Experimento Nº 1: Propiedades físicas de los acido carboxílicos


• Ácido etanoico

• Acido benzoico

• Acido oxálico

• Ácido salicílico

Evaluar las siguientes propiedades físicas de cada uno de ellos: Olor, Color, Estado físico ySolubilidad en agua como en diclorometano.

Experimento Nº 2.- Determinación del pH de los ácidos carboxílicos

Tenemos las siguientes muestras:

o Jugo de toronja

o Vinagre de manzana

o Aspirina (ácido acetisalicílico)

• Humedecer la punta de la varilla de vidrio con el jugo de toronja y colocar la muestra en el

centro del papel pH.




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• Humedecer el otro extremo de la varilla en el vinagre de manzana y colocarla en el centro de

la otra sección del papel pH.

• Moler la pastilla de aspirina luego colocarla en una luna de reloj, para así agregarle 1 mL de

agua destilada, y humedecer el otro extremo de la varilla en la solución de aspirina y colocarla

en el centro de la otra sección del papel pH.

Experimento Nº 3.- Formación de sales y su reconocimiento

En cuatro tubos de ensayo colocar lo siguiente:

• Primer tubo: 0,5 mL de ácido acético + 2 mL agua + 2 gotas de fenolftaleína

• Segundo tubo: 0,5 g acido oxálico + 2 mL agua + 2 gotas de fenolftaleína

• Tercer tubo: 0,5 g ácido benzoico + 2 mL agua + 2 gotas de fenolftaleína

• Cuarto tubo: 0,5 g de ácido salicílico + 2 mL de agua + 2 gotas de fenolftaleína

•

Agregar 2 mL de Solución de Hidróxido de sodio NaOH(ac) al 10% a cada tubo de ácidocarboxílico, esperando la aparición de una coloración ligeramente rosada, debida a la

neutralización de los ácidos y así la obtención de la neutralización (formación de una sal

neutra)

Experimento Nº 4: Saponificación

• Colocar en un tubo de ensayo 3 mL de aceite y 3 mL de etanol; agitar enérgicamente

• Agregar 6 mL de Solución de Hidróxido de sodio NaOH(ac) al 40%.

• Agitar fuertemente y colocarlo en un baño maría durante 30 min.

Experimento Nº 5: Obtención de ésteres alifáticos

a. Obtención del Acetato de Propilo:

• En un tubo de ensayo colocar 0,5 mL de Ácido etanoico glacial. CH3COOH(L)

• Agregar 1 mL de n-propanol C3H7OH

• Agregar 1 mL Solución de ácido sulfúrico H2SO4 al 20 % v/v

• Calentar suavemente sin que se produzca ebullición para añadirlo a una capsula de

porcelana que contiene una cucharilla de bicarbonato de sodio en sólido

• Percibir el olor que se desprende.

b. Obtención del Acetato de Etilo:

• En un tubo de ensayo colocar 0,5 mL de Ácido etanoico glacial CH₃COOH

• Agregar 1mL de Etanol Absoluto p.a C2H5OH

• Agregar 1mL Solución de ácido sulfúrico H2SO4 al 20 % v/v

• Calentar suavemente sin que se produzca ebullición para añadirlo a una capsula de

porcelana que contiene una cucharilla de bicarbonato de sodio en sólido

• Percibir el olor que se desprende.




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• ¿Qué producto se formó?

• ¿Qué aroma presenta?

• Escribir la ecuación y balancearla

b. Obtención del Acetato de Etilo:

• ¿Qué función cumple el ácido sulfúrico en la reacción?

• ¿Qué producto se formó?

• ¿Qué aroma presenta?

• Escribir la ecuación y balancearla

VI. CUESTIONARIO

1. Defina cada uno de los siguientes términos y ponga un ejemplo.

a. Ácido carboxílico

b. Constante de disociación ácidac. Éster alifático

d. Ácido graso

e. Ácido dicarboxílico

f . Éster aromático

g. Lactona

h. Sustitución nucleofílica en el grupo acilo

i. Poliéster j. Saponificación

k. Anhídrido

l. Tioéster

m. Anhídrido mixto

n. Transesterificación

2. Diga los nombres comunes de los siguientes compuestos:

a. Ph–CH2CH2CH2CH2 –COOH

b. CH3CH2CH2CH2CH(CH3)–COOHc. HOOC–CH2CH2CH(CH3)CH2 –COOH

d. (CH3)2CHCH2CH2CH2CH2 –COONa

e. (CH3)2CHCH2CH2CH2CHBr–COOHf. CH3CH(NH2)CH2CH2CH2CH2 –COOH

3. Represente las estructuras de los siguientes compuestos:

a. ácido metanoico

b. ácido ftálico

c. formiato de magnesio

d. ácido malóneico

e. ácido monocloroacético

f. cloruro de etilo

g. Tridecanoato de zinc

h. antifúngico para el «pie de atleta»)

4. a. ¿Qué ácido es el responsable del sabor agrio de los limones y otros vegetales

b. ¿Cuál es el nombre común del ácido ascórbico?

5. Compare la fuerza de la acidez del ácido ascórbico (pKa = 4,71) con la del ácido acético.

6. Prediga los productos de las siguientes reacciones:

a. fenol + anhídrido acético

b. fenol + anhídrido acético fórmico

c. anilina + anhídrido ftálico

d. anisol + anhídrido succínico y cloruro de aluminio.




42

7. Cuando se realiza la formación de sales con los ácidos monocarboxílicos, dicarboxílicos y

tricarboxílicos; diagnosticar y demostrar con un cuadro de solubilidad si en solución acuosa

los iones siguientes serán solubles:

a) Na+1

b) Ca+2

c) Ag+1

d) Fe+3

8. Para la saponificación de las grasas, hay técnicas que indican añadir etanol antes de la soda o

potasa caustica, que es lo que hace que la saponificación sea más rápida. Explique lo sucedido




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PRÁCTICA Nº 5

AMINAS Y AMIDAS

I. OBJETIVOS

• Estudiar las características físicas más importantes de la función amina.

• Estudiar las propiedades químicas de las aminas relacionándolas con su estructura.

• Realizar reacciones de diferenciación entre aminas primarias, secundarias y terciarias.

• Estudiar experimentalmente las propiedades físicas y químicas de las amidas.


2.1 AMINAS

Las Aminas son compuestos que se obtienen cuando los hidrógenos del amoníaco son

reemplazados o sustituidos por radicales alcohólicos o aromáticos.

El átomo de nitrógeno de la molécula de amoniaco contiene un par electrónico libre, de manera

que la forma de esta molécula, considerando en ella al par de electrones no enlazantes, es

tetraédrica ligeramente distorsionada. El par aislado de electrones no enlazantes ocupa una de las

posiciones tetraédricas. El ángulo del enlace H -N- H del amoniaco es de 107°, y tanto la forma

de la molécula como el valor anterior se pueden explicar admitiendo una hibridación sp3en el

átomo de nitrógeno. El par electrónico libre provoca una compresión del ángulo que forman entre

sí los orbitales híbridos sp3 reduciéndolo de109°a107°grados.

Si son reemplazados por radicales alcohólicos tenemos a las aminas alifáticas. Si son sustituidos

por radicales aromáticos tenemos a las aminas aromáticas.

2.1.1 Propiedades físicas

Las aminas son compuestos polares ya que presentan enlaces N-H pueden formar enlaces

puente de hidrógeno entre ellas.

Tienen puntos de ebullición más altos que los compuestos no polares de masa molecular

semejante. Tienen puntos de ebullición menor que los alcoholes y ácidos de masa molecular

comparable. La propiedad más característica de las aminas es su olor a pescado

descompuesto. Algunas diaminas son especialmente pestilentes y sus nombres comunes

describen correctamente sus olores.




44

• Si aumenta el número de carbonos su punto de ebullición es mayor

•

Con respecto a su solubilidad, las primeras son muy solubles en agua, luego va

disminuyendo con la cantidad de átomos de carbón.

2.2 Propiedades Químicas

Las aminas a diferencia del amoníaco arden en presencia de oxígeno por tener átomos de

carbono.

Poseen un leve carácter ácido en solución acuosa.

Las aminas al ser de carácter básico, son consideradas bases orgánicas. Por lo tanto pueden

reaccionar con ácidos para formar sales.

2.3 Clasificación

Las aminas se pueden clasificar según el número de grupos alquilo que están unidos al

nitrógeno. Si sólo hay uno, la amina es primaria. Si hay dos grupos, la amina es secundaria y si

hay tres es terciaria.

2.4 Nomenclatura

a. Las aminas se pueden nombrar mencionando primero los grupos alquilo unidos al

nitrógeno, seguidos del sufijo -amina. Se pueden emplear los prefijos di y tri para describir

dos o tres sustituyentes idénticos.

Si la amina lleva radicales diferentes, se nombran alfabéticamente.




45

b. Las aminas con estructura más complicada se pueden nombrar llamando al grupo -NH2

como amino. El grupo amino se nombra como cualquier otro sustituyente, con un

localizador que indique su posición en la cadena o anillo de átomos.

c. Se pueden nombrar a las aminas de manera semejante a la de los alcoholes. Para ello, se elige

como cadena principal la que contenga un mayor número de átomos de carbono y el

compuesto se nombra sustituyendo la terminación -o de alcano por la terminación -amina. La

posición del grupo amino y de los sustituyentes o cadenas laterales se indica mediante los

correspondientes localizadores. Se emplea el prefijo N-para cada cadena alifática que se

encuentre sobre el átomo de nitrógeno.

2.5 Reacciones

2.5.1 Reacción de diferenciación de las aminas

Las aminas 1°, 2° y 3° pueden reaccionar con el ácido nitroso. Esta reacción se

aprovecha para poder distinguirlas.

a.

Aminas primarias:

b. Aminas secundarias:

c. Aminas terciarias:

En este caso, las aminas terciarias no reaccionan ante el reactivo ácido nitroso.

2.6 AMIDAS

Otro grupo importante de compuestos nitrogenados son las amidas, estos compuestos contienen

oxígeno además de carbono, hidrógeno y nitrógeno. Una amida es un compuesto orgánico cuyo

grupo funcional es de tipo RCONR‘R“, siendo CO el grupo funcional carbonilo, N un átomo de

nitrógeno, y R, R‘, R”radicales orgánicos o átomos de hidrógeno.

Se puede considerar como un derivado de un ácido carboxílico por sustitución de grupo oxidrilo

(-OH) del ácido por un grupo -NH2 , -NHR ó -NRR‘ llamado grupo amino.




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En síntesis, se caracterizan por tener un átomo de nitrógeno con tres enlaces unido al grupo

carbonilo.

Las amidas más sencillas son derivados del amoníaco.

2.6.1 Propiedades físicas

• A condiciones ambientales (20 ºC y 1 atm), la metanamida, HCONH2 es la única

amida líquida, las demás son sólidas.

• Las amidas ligeras (hasta seis átomos de carbonos) se disuelven en el agua debido a

su mayor polaridad y porque las moléculas de la amida con las moléculas de agua se

unen por enlace puente de hidrógeno.

• Luego la solubilidad disminuye con el elemento del número de carbonos (o masa

molecular), debido a la disminución de la polaridad de la amida. Las amidas

superiores se disuelven en solventes orgánicos y no en el agua.

•

Tienen mayor punto de ebullición que los ácidos carboxílicos del cual provienen,debido a la capacidad para establecer enlace puentes de hidrógeno y a fuerzas de

London mucho más intensas.

• Una amida primaria tiene mayor punto de ebullición que una amida N-sustituida, ésta

a su vez tiene mayor punto de ebullición que las amidas N,N - disustituidas. Al

aumentar el número de carbonos, los enlaces intermoleculares son más intensos, es

por ello que las amidas pesadas tienen mayor punto de ebullición que las de menor

masa molecular.

2.6.2 Propiedades Químicasa. Basicidad

Las amidas son básicas, debido a la interacción mesómera entre el doble enlace

carbonílo y el par de electrones del átomo de nitrógeno. La carga positiva parcial que

resulta sobre el átomo de nitrógeno disminuye su basicidad y la protonación de las amidas

que solo tienen lugar, en condiciones fuertemente ácidas, ocurre sobre el átomo de oxígeno,

ya que así la carga catión resultante queda deslocalizada, lo que ocurriría si el catión se

formase por protonación del nitrógeno.

2.7 Clasificación

Existen tres tipos de amidas conocidas como primarias, secundarias y terciarias, dependiendo del

grado de sustitución del átomo de nitrógeno; también se les llama amidas sencillas, sustituidas o

disustituidas respectivamente.




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2.8 Nomenclatura

Las amidas se nombran como derivados de ácidos carboxílicos sustituyendo la terminación -ico del

ácido por -amida.

Las amidas son grupos prioritarios frente a aminas, alcoholes, cetonas, aldehídos y nitrilos.

Las amidas actúan como sustituyentes cuando en la molécula hay grupos prioritarios, en estecaso, preceden el nombre de la cadena principal y se nombran como carbamoil-.

Cuando el grupo amida va unido a un ciclo, se nombra el ciclo como cadena principal y se

emplea la terminación -carbamida para nombrar la amida.

2.9 Reacciones2.9.1 Hidrólisis

Es la reacción de una amida con el agua en medio ácido o básico, obteniéndose el ácido

carboxílico correspondiente. Como las amidas son los derivados más estables de los ácidos

carboxílicos se necesitan condiciones drásticas (alta concentración de ácidos o bases fuertes)

para su hidrólisis (HCl 16 M o NaOH al 40% en masa).

a. Medio ácido

La reacción transcurre con ruptura del enlace carbono - nitrógeno lo cual permite la

formación de ácido carboxílico y una molécula de amoniaco o una molécula de amina, la

cual luego se transforma en una sal de amonio o sal de la amina, debido al medio ácido.

b. Medio Básico

La hidrólisis básica de las amidas produce una sal de ácido orgánico y amoníaco o

aminas, según el tipo de amida.




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2.9.2 Deshidratación

Permite obtener nitrilos mediante la acción de agentes deshidratantes como el pentóxido

difósforo (P2O5 ) u oxicloruro de fósforo (POCl3) sobre las amidas primarias.

2.9.3 Reducción

Permite obtener aminas mediante la acción de agentes reductores como el LiAlH4

CH3 –CH2-CONH2 +LiAlH4 → CH3-CH2-CH2 NH2

2.9.4 Reacción de Biuret

La reacción debe su nombre al Biuret, una molécula formada a partir de dos moléculas

de urea (H2 N-CO-NH-CO-NH2 ), que es la más sencilla que da positiva esta reacción,

común a todos los compuestos que tengan dos o más enlaces peptídicos consecutivos en

sus moléculas.

El reactivo de Biuret contiene CuSO4 en solución acuosa alcalina (gracias a la presencia

de NaOH o KOH). La reacción se basa en la formación de un compuesto de color

violeta, debido a la formación de un complejo de coordinación entre los iones Cu 2+ y

los pares de electrones no compartidos del nitrógeno que forma parte de los enlaces

peptídicos.

2.10 Importancia Industrial

• La urea es una amida que en combinación con el formaldehído, sirve para la preparación de

un grupo de materias plásticas termoendurecidas denominadas aminoplásticas, que tienen

diversas aplicaciones, desde la fabricación de botones hasta electrodomésticos.

• Otro grupo de amidas bien conocido y apreciado es el de las sulfonamidas, RSO2 NH2, más

conocidas como sulfamidas, fármacos de gran eficacia quimioterapéutica que fueron

desplazadas por la aparición de los antibióticos y que han vuelto a recuperar su importancia

progresivamente.

• Desde el punto de vista industrial tiene gran interés las fibras poliamídicas que comprenden

varios tipos de nylon y se caracterizan por la presencia del grupo amídico -CO-NH-. Se

obtienen por policondensación de ácidos dicarboxílicos de cinco o seis átomos de carbono

y diamina pura de cinco o seis átomos de carbono.

• La formamida, HCONH2, es un líquido que suele utilizarse en el laboratorio como

disolvente, la acetamida, CH3 CONH2 , es un sólido que se emplea en la elaboración de los

somníferos




49


3.1 AMINAS


• Tubos de ensayo

• Gradilla

• Pipetas

• Pizeta

• Amina primaria:

• Amina secundaria: Dietanolamina

• Amina terciaria: Trietanolamina

• Diclorometano p.a CH2Cl2

• Solución de FeCl3(ac) al 5%

3.2 AMIDAS


• Tubos de ensayo

•

Gradilla

• Pipetas

• Pizeta



• Papel filtro

• Cápsula de porcelana


• Mechero de alcohol

• Acetamida p.a. CH3-CO-NH2 (s)

•

Urea p.a CO(NH₂)₂(s)• Diclorometano p.a CH2Cl2

• Etanol Absoluto p.a C2H5OH

• Solución de NaOH(ac) al 10% p/v

• Solución de NaOH(ac) al 40% p/v

• Solución de HCl(ac) 10 % v/v

• Solución de H2SO4(ac) al 20 % v/v

• NaHCO3(s) sólido

c. Equipos

• Baño María.


4.1 PARA AMINAS

Experimento Nº 1.- Determinación de propiedades físicas de las aminas


o Amina primaria:

o Amina secundaria: Dietanolamina.

o Amina terciaria: Trietanolamina

Evaluar las siguientes propiedades físicas de cada uno de ellas:

• Olor, Color, Estado físico.

• Solubilidad en agua y diclorometano

• Usar 0,5 mL (10 gotas) de la muestra y 1 mL del solvente (H 2O – CH2Cl2).




50

Experimento Nº 2.- Reacción con el FeCl3 (ac) 5 %

En dos tubos de ensayo colocar lo siguiente:

• Primer tubo: 0,5 mL de la amina primaria + 1 mL H2O agitar y luego agregar 5 gotas

de FeCl3(ac) al 5% p/v inclinando el tubo en ángulo de 45°, una vez formado el

precipitado en la superficie, se le agita para mezclar los componentes.

• Segundo tubo: 0,5 mL de Dietanolamina + 1 mL H2O agitar y luego agregar 5 gotas

de FeCl3(ac) al 5% p/v inclinando el tubo en ángulo de 45°, una vez formado el

precipitado en la superficie, se le agita para mezclar los componentes..

• Tercer tubo: 0,5 mL de Trietanolamina + 1 mL H2O agitar y luego agregar 5 gotas de

FeCl3(ac) al 5% p/v inclinando el tubo en ángulo de 45°, una vez formado el precipitado

en la superficie, se le agita para mezclar los componentes.

4.2 PARA AMIDAS

Experimento Nº 3.- Determinación de propiedades físicas de las amidas


o Acetamida

o Urea

Evaluar las siguientes propiedades físicas de cada uno de ellos:

• Olor, Color, Estado físico.

• Solubilidad en agua y diclorometano

• Usar 0,25 g de la muestra y 1 mL del solvente (H 2O – CH2Cl2)

Experimento Nº 4: Hidrólisis alcalina de las amidas

• Colocar en un tubo de ensayo ½ cucharilla de acetamida.

• Agregue 3 mL de solución de hidróxido de sodio NaOH(ac) al 10% p/v

• Coloque en la boca del tubo una tira de papel filtro humedecido con ácido clorhídrico

10 % v/v.

• Llevar al mechero por unos minutos y observar los vapores blancos que desprende

Experimento Nº 5: Hidrólisis Ácida de las amidas• Colocar en un tubo de ensayo ½ cucharilla de acetamida.

• Agregue 1 mL de solución de ácido sulfúrico H2SO4(ac) al 20 % v/v. Calentar en baño

María de 80 °C por 3 minutos

• Luego agregarle 1 mL de etanol absoluto p.a C2H5OH. Calentar por 1 minuto en baño

María de 80 °C, percibir el olor que se desprende realizando el siguiente paso.

• El producto obtenido colocarlo en una cápsula de porcelana, que contenga 2 g (una

cucharilla) de bicarbonato de sodio NaHCO3(s), este reaccionará con el exceso de

ácido y liberará CO2 además de dispersar el aroma del éster cuyo olor se podrá percibir

(fragante).




51


5.1 DE AMINAS

Experimento Nº1: Propiedades Físicas de las aminas

Anote sus observaciones y complete la siguiente tabla.

Tabla N° 1: Propiedades Físicas de las aminas

Propiedades Físicas Amina Primaria Dietanolamina Trietanolamina

Olor

Color

Estado físico

SolubilidadCH2Cl2

H2O

Experimento Nº 2: Reacción con el FeCl3 (ac) 5 % p/v.

Primer tubo: con la Amina Primaria

• Cuando se agrega FeCl3 (ac) al 5%. ¿Que se forma? Anote las características de

precipitado.

• Completar la reacción que plantea por este cambio y balancearla

Segundo tubo: con la Dietanolamina


precipitado.

• Completar la reacción que plantea por este cambio y balancearla

Tercer tubo: con la trietanolamina


precipitado.

• Completar la reacción que plantea por este cambio y balancearla.

5.2 DE AMIDAS

Experimento Nº3: Determinación de propiedades físicas de las amidas


Tabla N° 1: Propiedades Físicas de las amidas

Propiedades Físicas Acetamida Urea

Olor

Color

Estado físico

SolubilidadCH2Cl2

H2O




52

Experimento Nº 4: Hidrólisis alcalina de las amidas

• ¿Qué vapores se desprende?

• ¿Qué me indica la reacción?

• Completar la reacción que planeta por este cambio y balancearla

Experimento Nº 5: Hidrólisis Ácida de las amidas

• ¿Qué olor se desprende de la reacción?

• Qué función cumple el ácido sulfúrico en la reacción?

• Completar la reacción que planeta por este cambio y balancearla.

VI. CUESTIONARIO


a. Acilación de una amina g. Reordenamiento de Hofmann

b.

Amina primaria h. Sulfonamidac. Amina terciaria i. Azida

d. Amina heterocíclica aromática j. Óxido de amina terciaria

e. Sal de amonio cuaternario k. Diazoación de una amina

f. Reacción de acoplamiento diazo l. Sulfamidas

2. Escribe el nombre de los siguientes grupos funcionales, dar un ejemplo y dar el nombre de un

producto comercial que los use como ingrediente en su composición:

a. –NH2

b. –R–CO–

c. –CO–NH–

3. ¿Cuál es la acción de las sales de amonio cuaternario para que sean usadas como tenso

activos muy usados para desinfección de áreas industrializadas?

4. Definir el orden de reactividad de los derivados de los ácidos carboxílicos y fundamente el

motivo:

Ésteres; Amidas; Haluros de ácido.

5. Plantee las diferencias físicas y químicas entre un ácido, haluro de ácido, éster y una amida.

¿Por qué las Amidas de bajo peso molecular son solubles en agua?

6. ¿Qué son los alcaloides?

a. Escribe el nombre común de tres e indica en que se usa en productos comercializados

7. Explique usos industriales de las Amidas

8. Mediante que reacción se diferencia la presencia de una amina, amida y sal de amonio. Indicar

cuales serían los productos de la reacción en cada caso, las que son positivas

9. Cuando las Amidas reaccionan con el hipoclorito ó hipobromito de sodio en que se

transforman explique con reacción.




54

Los azúcares presentan estructura cíclica. El grupo carbonilo es un grupo muy reactivo y

forma hemiacetales al reaccionar con un grupo -OH propio o de otra molécula. En el caso de que

la cadena del azúcar sea lo suficientemente larga (4-6 átomos de carbono), uno de los grupos

hidroxilo de la misma molécula puede reaccionar con el grupo carbonilo para formar un

hemiacetal cíclico, que se halla en equilibrio con la forma de aldehído o de cetona libre Los éteres

de hidroxilo hemiacetálico reciben el nombre de glucósidos.

A. Estereoisomería delos monosacáridos

Todos los monosacáridos poseen uno o más átomos de C asimétricos, es decir, por un

lado presentan un H y por el otro lado un OH; por tanto, pueden mostrar actividad óptica:

dextro (D), rota la luz polarizada hacia la derecha o levo(L)hacia la izquierda.

2.3.2 Disacáridos

Es la combinación de 2 azúcares simples o monosacáridos. Los disacáridos son glúcidos

formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos

monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente

conocido como enlace glucosídico, tras una reacción de deshidratación que implica la pérdida

de un átomo de hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro monosacárido, con la

consecuente formación de una molécula de H2O, de manera que la fórmula de los disacáridos no

modificados es C12 H22 O11.




55

2.3.3 Oligosacáridos

Al hidrolizarse dan de tres a diez moléculas de monosacáridos. Cadena corta de

azúcares. Contienen hasta 10 moléculas de monosacáridos. Al hidrolizarse producen dos

monosacáridos (iguales o diferentes).

Los oligosacáridos se encuentran con frecuencia unidos a proteínas, formando las

glicoproteínas, como una forma común de modificación tras la síntesis proteica.

2.3.4 Polisacáridos

Los polisacáridos son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos. Los

polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos. Según sus funciones biológicas pueden clasificarse como polisacáridos de reserva (almidón o glucógeno) y

polisacáridos estructurales (celulosa).

a. Amilosa

b. Amilopectina

c. Celulosa




56

2.4 Reacciones de reconocimiento

2.4.1 Ensayo de Molisch

Es la reacción universal para cualquier carbohidrato, esta reacción se basa en la acción

hidrolizante y deshidratante del ácido sulfúrico sobre los hidratos de carbono, en esta reacción el

ácido sulfúrico cataliza la hidrólisis de los enlaces glucosídicos de la muestra y la deshidratación a

furfural (en las pentosas) o hidroximetilfurfural (en las hexosas), estos furfurales se condensan

con el alfa naftol del reactivo de Molisch (reacción de Molisch) dando un producto coloreado.

2.4.2 Ensayo de Fehling

Se basa en el carácter reductor de los monosacáridos. Si el glúcido que se investiga es

reductor, se oxidará dando lugar a la reducción del sulfato de cobre (II), de color azul, a óxido decobre (I), de color rojo-ladrillo. El poder reductor que pueden presentar los azúcares proviene

de su grupo carbonilo, que puede ser oxidado a grupo carboxilo con agentes oxidantes suaves.

Si el grupo carbonilo se encuentra combinado no puede presentar este poder reductor.

2.4.3 Ensayo de Benedict

Esta reacción es específica para azúcares con grupos reductores libres

(C=O).Todos los monosacáridos poseen un grupo reductor libre. Los disacáridos maltosa y

lactosa tienen grupos reductores libres, pero la sacarosa no los posee, ya que se pierden los

grupos reductores de sus componentes cuando ésta es formada .Se basa en la capacidad del

carbohidrato de reducir el Cu+2 en un medio alcalino a Cu+1

en forma de Cu2O lo que

proporciona la coloración positiva de la reacción.

2.4.5 Ensayo con Lugol

Este método se usa para identificar polisacáridos. El almidón en contacto con unas

gotas de reactivo de Lugol (disolución de yodo y yoduro potásico) toma un color azul-violeta

característico.




59

Experimento Nº 3: Absorción del algodón

En tres tubos de ensayo colocar lo siguiente

• Primer tubo: algodón + 2 mL de agua

• Segundo tubo: algodón + 2 mL de acetona p.a.

• Tercer tubo: algodón + 2 mL de heptano

• Después de 10 minutos retirar el algodón de cada tubo

• Anotar las características de cada algodón

Experimento Nº 4: Hidrólisis de la Sacarosa.

En tres tubos de ensayo colocar lo siguiente

• Primer tubo: Colocar 3 mL de solución de sacarosa al 5 % + 1 mL de agua

• Segundo tubo: Colocar 3 mL de solución de sacarosa al 5 % + 1 mL solución de NaOH(ac) 10

% p/v.• Tercer tubo: colocar 3 mL de solución de sacarosa al 5 % + 1 mL solución de HCl(ac) al 10%

v/v.

• Llevar a baño María de 80 °C a los tres tubos por 10 minutos

• Retirar del baño maría

• Agregar 2 mL del reactivo de Fehling (1 mL de Fehling A + 1 mL de Fehling B).


Experimento Nº1: Reacción específica. Glúcidos reductores

• ¿Cuál de los dos tubos reacciono primero? .Fundamente su respuesta

• ¿Porque la fructuosa también reacciona? Fundamente su respuesta.

• ¿Qué color fue el precipitado, y cuál fue el producto?

• Escribir las ecuaciones y balancearlas.

Experimento Nº 2: Acción del yodo


Tabla N°1: Presencia de la Estructura helicoidal de la Amilosa

Etapa Presencia del colorPresencia de la Estructura

HelicoidalAlmidón + 2 gotas de reactivo de Lugol

Después del calentamiento

Después de enfriamiento

Experimento Nº3:

• ¿Qué características presentan cada uno de ellos? Fundamenta tu respuesta.

•

¿Cuál crees tú que disolvió al algodón? Fundamenta tu respuesta.




60

Experimento Nº4: Hidrólisis de la Sacarosa

• ¿Cuál de los tres tubos reacciona? Fundamenta tu respuesta.

• ¿En qué medio reacciona la sacarosa?

• ¿Qué color fue el precipitado obtenido?

• Escribir las ecuaciones y balancearlas

VI. CUESTIONARIO

1. Defina cada uno de los siguientes términos y ponga un ejemplo de cada uno de ellos

a. aldosa

b. cetosa

c. ácido aldárico

d. glicósidoe. azúcar

f. anómeros

g. epímeros

h. furanosa

i. proyección de Haworth

j. monosacárido.

k. disacárido

l. ribonucleósido

m. Desoxirribonucleótido

n. osazona

o. Aminoazúcar

p.

enlace glicosídicoq. ácido aldónico

r. aglicón

s. eritro y treo

t. piranosa

u. polisacárido

v. ribonucleotido

w. azúcar reductor

2. La glucosa es el monosacárido más abundante. De memoria, represente la glucosa en:

a. La proyección de Fischer de cadena abierta.

b. La conformación de silla más estable del anómero piranosa más estable.

c. La proyección de Haworth del anómero piranosa más estable.

3. Clasifique los siguientes monosacáridos. (Ejemplos: o-aldohexosa. L-cetotetrosa.)




61

4. La fructosa es la cetosa que se obtiene a partir del reordenamiento enodiol de la glucosa en el

que se desplaza el grupo carbonilo al C2.

a. Proponga un mecanismo para el reordenamiento enodiol que transforme la o-glucosa en

o-fructosa.

b. R epresente los anómeros α y β de la D-fructofuranosa.

5. Diga el nombre sistemático completo de cada una de las siguientes estructuras:

6. Cuando la fructosa reacciona con el reactivo de Tollens, los productos mayoritarios son los

iones carboxilato del ácido manónico y ácido glucónico.

a. Proponga un mecanismo para indicar cómo se isomeriza la fructosa a una mezcla de

glucosa y manosa en presencia del reactivo de Tollens.

b. Explique por qué el agua bromada es mejor que el reactivo de Tollens para la

oxidación de las aldosas a ácidos Aldónicos

7. Describa y esquematice la acción del yodo con la amilopectina y la amilosa, que colores dan

en cada caso

8. ¿Las condiciones necesarias para la hidrolisis de la celulosa y el almidón son las mismas,

para la obtención de alcoholes?¿En que se diferencian?




62

PRÁCTICA Nº 7

POLÍMEROS

I. OBJETIVOS

• Obtener un polímero lineal por calentamiento.

• Obtener un polímero entrecruzado.


Un polímero es una molécula muy grande (macromolécula) constituida por la unión repetida de

muchas unidades moleculares pequeñas (monómeros), generalmente orgánicas, unidas entre sí por

enlaces covalentes y que se formó por reacciones de polimerización.

2.1. Clasificación

2.1.1. Según su composición

a. Homopolímeros: formados a partir de un solo tipo de monómero

b. Heteropolímeros: formados por dos o más monómeros distintos.

Cuando están formados solo por dos tipos de monómeros, reciben el nombre de

copolímeros.

2.1.2. Por su origen

a. Polímeros naturales: polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos, caucho, lignina, etc.

b. Polímeros semisintéticos: se obtienen por transformación de polímeros naturales.

Ejemplo: caucho vulcanizado, etc.

c. Polímeros sintéticos: se obtienen industrialmente. Ejemplos: nailon, poliestireno,

PVC, polietileno, etc.




63

2.1.3. Según su estructura

a. Lineales: formados por monómeros difuncionales. Ejemplos: Polietileno, poliestireno,

kévlar.

b. Ramificados: formados por monómeros trifuncionales. Ejemplo: Poliestireno (PS).

c. Entrecruzados: cadenas lineales adyacentes unidas linealmente con enlaces

covalentes. Ejemplo: Caucho.

d. Reticulados: con cadenas ramificadas entrelazadas en las tres direcciones del espacio.

Ejemplo: Epoxi.

2.1.4. Por su comportamiento mecánico y térmico

a. Termoplásticos: después de ablandarse o fundirse por calentamiento, recuperan sus

propiedades originales al enfriarse, en general son polímeros lineales y solubles en

disolventes orgánicos. Ejemplos: derivados polietilénicos, poliamidas (o nailon),

sedas artificiales, celofán, polietileno, poloprileno, PVC (Cloruro de Polivinilo).

b. Termoestables: después del calentamiento se convierten en sólidos más rígidos que

los polímeros originales. Este comportamiento se debe a que con el calor se

forman nuevos entrecruzamientos que provocan una mayor resistencia a la fusión.

Suelen ser insolubles en disolventes orgánicos y se descomponen a altas

temperaturas. Ejemplos: baquelita, ebonita, etc.

c. Elastómeros: Los elastómeros son una familia de polímeros que tiene la capacidad de

alcanzar un grado de deformación mayor que el de otros polímeros y materiales.

Sustancias naturales o sintéticas dotadas de gran elasticidad, las macromoléculas tienen

una disposición de arrollamiento, que permite estirarse cuando se le aplica una fuerza de

tracción que cuando para, recobra su forma inicial.




64

Termoplásticos Termoestables Elastómeros

Calor Funde No funde No funde

Disolventes Solubles Insolubles Insolubles, se inchan

Estructura Lineales Entrecruzados Poco entrecuzados

Cristalinidad Amorfos o cristalinos Amorfos Amorfos

Propiedades

mecánicas

Rígidos a T < Tg

E ≈ 103 MPa

Rígidos, ε = 4 %

E ≈ 103 MPa

ε = 100- 1000 %

E bajos 0 103 MPa

Procesado Sin reacción Química Con reacción Química Con reacción Química

EjemplosPE, PP, PVC,

Políamidas,Poliésteres

Resinas epoxi, Resinas

Fenol-Formaldehido

Caucho, Polibutadieno

Poliisoopreno

2.2. Polimerización2.2.1. Polimerización por adición:

Los monómeros se adicionan unos con otros, de tal manera que el producto polimérico

contiene todos los átomos del monómero inicial.

Los monómeros tienen insaturaciones (dobles o triples enlaces) que pasan a sencillos en el

polímero.

Un ejemplo de esto es la polimerización del etileno (monómero) para formar el

polietileno, en donde todos los átomos que componen el monómero forman parte del

polímero.

Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura homolítica del enlace:

Iniciación: CH2 = CH2 + catalizador → •CH2 CH2•

Propagación o crecimiento: 2 •CH2 CH2• → •CH2 CH2 CH2 CH2•

n CH2CH2 → (CH2CH2)

Terminación: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien

se unen dos cadenas con un terminal neutralizado.




65

2.2.2. Polimerización por condensación: en este caso, no todos los átomos del monómero

forman parte del polímero. Para quedos monómeros se unan, una parte de éste se pierde.

Se produce por reacción entre dos monómeros diferentes, cada uno de ellos con dos

grupos funcionales, uno en cada extremo de la molécula. La unión entre los monómeros

supone la eliminación de una molécula pequeña, normalmente agua.

La reacción transcurre en varias etapas, y los polímeros que se forman son más pequeños

que los de adición. Son además, heteropolímeros.

• Formación de poliamidas(nylon 6,6, kévlar,etc)

• Formación de poliésteres(PET, baquelita, etc).

2.3. Clasificación Internacional de plásticos

Número Imagen Abreviación Nombre del polímero

1PETE o

PETTereftalato de polietileno

2 HDPE Polietileno de alta densidad

3PVC o

VCloruro de polivinilo

4 LDPE Polietileno de baja densidad

5 PP Polipropileno

6 PS Poliestireno

7Otros o

O

Otros plásticos, incluye acrílicos, acrilonitrilos,

estireno butadieno acrilonitrilo, fibra de vidrio,

nylon, policarbonato y ácido poliláctico




66

2.4. Paraformaldehído

El paraformaldehído es el polioximetileno más pequeño, el producto de polimerización de

formaldehído con un grado típico de polimerización de 8-10 unidades. Comúnmente tiene un

ligero olor a formaldehído debido a la descomposición. El paraformaldehído es un poli-

acetal.

Se obtiene un sólido blanco, polímero lineal que por calentamiento se despolimeriza,

liberando aldehído fórmico, que puede reconocerse con el reactivo de Schiff.

2.6. Usos

El paraformaldehído puede emplearse para las mismas aplicaciones que las soluciones deformaldehído. Las sustituye con ventaja cuando se trabaja con concentraciones elevadas de

formaldehído y en la fabricación de resinas con elevado contenido en sólidos. Se utiliza

principalmente para la fabricación de muchos tipos de resinas: ureicas, melamínicas,

fenólicas, etc., con aplicaciones en la industria del mueble, textil, papel, pinturas, fundición,

etc. También para la fabricación de productos utilizados en medicina, agroquímica

(herbicidas), automoción.




67


a. Materiales

• Vaso de precipitados de pp

• Pinza

• Pizeta

• Pinza para vaso de precipitado


• Luna de reloj

• Fósforos


b. Reactivos

• Ácido acético solución

• Bicarbonato de sodio

• Cola blanca poli vinílica (acetato de

polivinilo)

• Tetraborato de sodio (bórax)

• Colorante a elección (azul de metileno,

tartrazina, etc.)

• Formaldehído p.a

IV.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Experimento Nº 1: Obtención de paraformaldehído

• En una luna de reloj colocar 1 mL de formaldehído.

• En un vaso de precipitado de 250 mL colocar aproximadamente 200

mL de agua destilada.

• Colocarlos como indica la figura.

• Llevar a calentamiento moderado hasta que en la luna de reloj se

forme un sólido blanco, asegurarse que este bien seco.

•

Tomar una pequeña porción del sólido con ayuda de la microespátula metálica, y colocarlo a

llama directa.

• Observar la combustión.

Experimento Nº 2: Obtención de un Polímero entrecruzado

• Prepara una disolución de cola blanca al 50% y observa sus propiedades. Pon 2 cucharadas en

un vasito de precipitados.

• Añade una o dos gotas de colorante a la disolución de la cola.

• Prepara una disolución de tetraborato de sodio al 4% y añade una cucharada de ésta a la

disolución de cola blanca removiendo con la varilla hasta obtener una especie de masilla.

(También puede añadirse gota a gota con el cuentagotas para ver los cambios que se van

produciendo)

• Saca el polímero del recipiente y déjalo encima de la mesa sobre una lámina de plástico o

sobre papel encerado. Observa las propiedades del producto que has obtenido.

• Realiza un estudio de las propiedades mecánicas del polímero obtenido:

– Estíralo suavemente y después fuertemente. ¿Qué sucede? – Prueba si un trozo pequeño se aplana cuando lo aprietas.




69

VI. CUESTIONARIO


a. polímero de adición k. temperatura de transición vítrea

b. polímero de condensación l. poliamida

c. polímero atáctico m. temperatura de fusión cristalina

d. polímero isotáctico n. poliuretano

e. polimerización radicalaria o. copolímero

f. polimerización catiónica p. polímero sindiotáctico

g. polímero cristalino q. polimerización aniónica

h. polímero amorfo r. monómero

i. plastificante s. poliéster

j. vulcanización t. policarbonato

2. El poliisobutileno es uno de los componentes del caucho butílico que se utiliza para hacer

tubos internos.

a. Represente la estructura del poliisobutileno.

b. ¿Se trata de un polímero de adición o de condensación?

c. ¿Qué mecanismo (catiónico, aniónico, radicalario) será el más apropiado para la

polimerización del isobutileno?

3. El poli (carbamato de trimetileno) se utiliza para la obtención de cuero sintético de alta

calidad. Tiene la siguiente estructura:

a. ¿Qué tipo de polímero es el poli (carbamato de trimetileno)?

b. ¿Es un polímero de adición o de condensación?

c. Represente los productos que se formarían si se hidrolizara completamente el polímero en

condiciones ácidas o básicas.

4. El poli (tereftalato de butileno) es un material plástico hidrofóbico ampliamente utilizado en

los sistemas de ignición de los automóviles.

a. ¿Qué tipo de polímero es el poli(tereftalato de butileno)?

b. ¿Es un polímero de adición o de condensación?

c. Sugiera qué monómeros se deberían utilizar para sintetizar este polímero y cómo se

llevaría a cabo la polimerización.




70

5. El polietilenglicol, o Carbowax [(-o-CH2-CH2-)n]' es muy utilizado como homogeneizador,

agente espesante y aditivo de empaquetamiento en los alimentos.

a. ¿Qué tipo de polímero es el polietilenglicol?

b. El nombre sistemático del polietilenglicol es poli (óxido de etileno)¿Qué monómero se

utilizaría para obtener polietilenglicol?

c. ¿Qué condiciones (iniciador radicalario, catalizador ácido, catalizador básico. etc.) se

utilizarían en esta reacción?

d. Proponga un mecanismo de polimerización, llegando hasta el tetrámero.

6. El policloropreno, comúnmente conocido como Neopreno®, es muy utilizado en piezas de

goma que han de estar en contacto con gasolina u otros disolventes.

a. ¿Qué tipo de polímero es el policloropreno?

b. ¿Qué monómero se utiliza para obtener este caucho sintético?

7. El polioximetileno (poliformaldehído) es el plástico Delrin autolubricante, fuerte, que se

utiliza en los engranajes.

a. Represente la estructura del poliformaldehído.

b. El formaldehído polimeriza utilizando un catalizador ácido. Utilizando H+ como

catalizador, proponga un mecanismo para la polimerización, hasta obtener el trímero.

8. Utilice ecuaciones químicas para explicar cómo los siguientes accidentes pueden estropear la

ropa y producir heridas en la piel.

a. Un químico industrial derrama H2SO4 en sus calcetines de Nylon® y no los lava

rápidamente.

b. Un estudiante derrama NaOH en sus pantalones de poliéster.




71

PRÁCTICA Nº 08

PROPIEDADES COLIGATIVAS: MEDICION DE LA TEMPERATURA

I. OBJETIVOS

• Medir la temperatura de diferentes sustancias que se encuentran en distintos ambientes.

• Verificar el descenso del punto de congelación de una mezcla.

• Verificar la elevación del punto de ebullición de una disolución.


8.1 PROPIEDADES COLIGATIVAS

En química se llaman propiedades coligativas a aquellas propiedades de una disolución que

dependen únicamente de la concentración. Generalmente expresada como concentración

equivalente, es decir, de la cantidad de partículas de soluto por partículas totales, y no de la

composición química del soluto.

8.1.1 Descenso de la presión de vapor de la disolución

La solución no volátil presenta una gran interacción entre soluto y solvente, por lo tanto su

presión de vapor es pequeña, mientras que los

líquidos volátiles tienen interaccionesmoleculares más débiles, lo que aumenta la

presión de vapor. Si el soluto que se agrega es

no volátil, se producirá un descenso de la

presión de vapor, ya que este reduce la

capacidad del disolvente a pasar de la fase

líquida a la fase vapor. El grado en que un soluto no volátil disminuye la presión de vapor es

proporcional a su concentración.

Este efecto es el resultado de dos factores:1. La disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre.

2. La aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del

disolvente, dificultando su paso a vapor.

8.1.2 Descenso crioscópico

El soluto obstaculiza la formación de cristales sólidos, por ejemplo el líquido

anticongelante de los que hacen descender su punto de congelación.

http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Equivalente


http://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_sustancia

http://es.wikipedia.org/wiki/Soluto

http://es.wikipedia.org/wiki/Composici%C3%B3n_qu%C3%ADmica

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http://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_sustancia



http://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica




74

Hay una temperatura mínima que un objeto puede tener. La escala Kelvin está diseñada de

forma que este límite es la temperatura 0. La relación entre las diferentes escalas de temperatura es

la siguiente:

K = 273,15 +°C °C = (5/9)*(oF-32)

°F = (9/5)*°C+32

En el cero absoluto no hay movimiento y no hay calor, cuando todo el movimiento atómico y

molecular se detiene y es la temperatura más baja posible. El cero absoluto tiene lugar a 0 Kelvin, –

273,15 grados Celsius o –460 grados Fahrenheit. Todos los objetos tienen una temperatura más alta

que el cero absoluto y por lo tanto emiten energía térmica o calor.

Si queremos entender qué significa la temperatura a nivel molecular debemos recordar que la

temperatura es la energía media de las moléculas que componen una sustancia. Los átomos y las

moléculas no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energías

entre ellas. En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a

diferentes velocidades - algunas se mueven rápido y otras más lentamente. A veces estas moléculas

colisionan entre sí. Cuando esto tiene lugar las moléculas que se mueven más deprisa transfieren

parte de su energía a las que se mueven más despacio, haciendo que las más rápidas se ralenticen y

las más lentas se aceleren. Si ponemos más energía en el sistema, la velocidad media de las

moléculas se incrementa, lo que hace que se produzca energía térmica o calor. Por lo tanto,

temperaturas altas corresponden a sustancias que tienen un movimiento medio molecular mayor. Nosotros, por supuesto, no podemos sentir ni medir el movimiento de cada molécula, solo el

movimiento medio de todas ellas.

En un objeto frío las moléculas se mueven lentamente y en uno caliente se mueven deprisa.

Cuando dos objetos se ponen en contacto sus movimientos moleculares medios se igualan y cuando

esto ocurre se dice que han alcanzado equilibrio térmico.

8.2.3 Tipos de termómetros

El termómetro es un instrumento que se utiliza para medir la temperatura. Fue

inventado en el año 1592 por Galileo Galilei. Existen distintos tipos de termómetros:

A) Termómetro de vidrio o de líquidos:

Hechos con vidrio sellado, muestra la temperatura por medio del nivel al que llega el

mercurio o alcohol en una escala graduada. Estos líquidos se dilatan y contraen debido a

los cambios de temperatura. Generalmente, la escala de medición que usa es Celsius,

aunque también se puede expresar en grados Fahrenheit. Actualmente los termómetros

contienen alcohol con una sustancia que le da color, debido al riesgo que implica la

manipulación con mercurio.




76

SENSORES DE TEMPERATURA

8.3 ANTICONGELANTE

Los anticongelantes son compuestos que se añaden a los líquidos para reducir su punto de

solidificación, logrando de esta forma que la mezcla resultante se congele a una temperatura más baja.

Una aplicación típica es añadirlos a la gasolina y al diésel para evitar su solidificación en invierno, así

como al agua del circuito de refrigeración de los motores para que funcionen expuestos a temperaturas

extremas. Otra aplicación es inhibir la corrosión de los sistemas de refrigeración que a menudo

contienen una gama de metales electroquímicamente incompatibles (aluminio, hierro fundido, cobre,

soldaduras de plomo, etcétera). En ocasiones se prefiere el término «agente coligativo» para aludir

tanto a los anticongelantes como a los «anti ebullición» que también se emplean en climas cálidos para

aumentar el punto de ebullición.

A) Metanol

Hasta finales de los años 1930 el metanol fue el anticongelante más ampliamente usado.

Aunque eficaz al evitar que el refrigerante se congele, su bajo punto de fusión y

capacidad calorífica hacían que enfriara considerablemente menos que el agua sola.

Además, la concentración de metanol tendía a reducirse con el tiempo debido a su mayor

tendencia a evaporarse respecto al agua con el que era mezclado.

B) Etilenglicol

(Sinónimos: etanodiol, glicol de etileno, glicol) es un compuesto químico que pertenece

al grupo de los dioles. El etilenglicol es un líquido transparente, incoloro, ligeramenteespeso como el almíbar y leve sabor dulce. Por estas características organolépticas se

suele utilizar distintos colorantes para reconocerlo y así disminuir las intoxicaciones por

accidente. A temperatura ambiente es poco volátil, pero puede existir en el aire en forma

de vapor. Se fabrica a partir de la hidratación del óxido de etileno (epóxido cancerígeno).

Se utiliza como anticongelante en los circuitos de refrigeración de motores de combustión

interna, como difusor del calor, para fabricar compuestos de poliéster, y como disolvente

en la industria de la pintura y el plástico. El etilenglicol es también un ingrediente en

líquidos para revelar fotografías, fluidos para frenos hidráulicos y en tinturas usadas enalmohadillas para estampar, bolígrafos, y talleres de imprenta.

http://es.wikipedia.org/wiki/Glicol

http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_qu%C3%ADmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Diol

http://es.wikipedia.org/wiki/Alm%C3%ADbar

http://es.wikipedia.org/wiki/Etileno

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1ncer

http://es.wikipedia.org/wiki/Anticongelante

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor

http://es.wikipedia.org/wiki/Poli%C3%A9ster

http://es.wikipedia.org/wiki/Pintura_(material)

http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico

http://es.wikipedia.org/wiki/Fotograf%C3%ADa

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http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_qu%C3%ADmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Glicol




77

C) Propilenoglicol (Glicol de propileno)

El propilenglicol, por otra parte, es considerablemente menos tóxico,

pudiendo llegar a etiquetarse como «anticongelante no tóxico». Se

usa como anticongelante allí donde el etilenoglicol sería

inapropiado, como por ejemplo, en sistemas de procesamiento de alimentos o en las

cañerías domésticas, así como en muchos otros escenarios. También puede usarse en

alimentos, medicamentos y cosméticos, a menudo como agente aglutinante. El

propilenoglicol es «generalmente considerado seguro» por la Food and Drug

Administration para usos alimenticios. Sin embargo, el anticongelante basado en

propilenoglicol no puede considerarse seguro en caso de ingestión. Si esto sucede, debe

recibirse atención por parte de los servicios médicos de emergencia.

D) Otros desarrollos

En los años 1980 el inventor Jack Evans descubrió las ventajas de usar un refrigerante sin

agua. Su formulación definitiva es una mezcla de etilenoglicol y propilenoglicol. Este

refrigerante tiene un alto punto de ebullición de 188°C y no

es corrosivo, solucionando muchos de los problemas del

agua, incluyendo la congelación.

La mayoría de las fórmulas anticongelantes comerciales

incluyen compuestos inhibidores de la corrosión y un

colorante (habitualmente verde, rojo o azul fluorescente) para facilitar su identificación. Suele usarse una dilución

1:1 con agua, obteniéndose un punto de congelación de

aproximadamente -40 C. En zonas más cálidas se usan diluciones más débiles.

Las soluciones anticongelantes de glicol deberían reemplazarse habitualmente con una

mezcla nueva cada dos años. Muchos coches modernos incluyen anticongelantes de

ácidos orgánicos (como Dex-Cool), que tiene una vida de servicio de cinco años. Aunque

siguen conteniendo glicol, estas soluciones pueden no ser compatibles con los

anticongelantes inorgánicos convencionales con glicol (es decir, con silicatos, boratos ofosfatos) y, si se cambia de uno a otro tipo, el sistema de refrigeración deben aclararse

completamente con agua limpia. Los anticongelantes orgánicos suelen contener un

colorante rojo o rosa para diferenciarlo de los inorgánicos (azules o verdes). Algunos de

los más modernos anticongelantes orgánicos se promocionan como compatibles con

todos los demás tipos de anticongelantes, y suelen ser de color verde o amarillo.

http://es.wikipedia.org/wiki/%C2%B0C

http://es.wikipedia.org/wiki/%C2%B0C




78



• Tubos de ensayo

• Gradilla

• Beaker de 250 mL

• Pizeta

• Beaker 100mL

• Plancha Eléctrica

• Termómetros de –10 a 110 °C

• Anticongelante Comercial

• Hielo triturado finamente

• NH4 NO3 sólido grado comercial

• Urea comercial

• CaCl2 sólido grado industrial

• Aguas destilada


Experimento Nº 1.- Medición de la Temperatura de un Líquido, Solución Líquida y un Sólidoa) En un beaker de 250 mL agregar aproximadamente 100 mL de agua destilada; medir la

temperatura, con ayuda de un termómetro, esperar 2 min, hasta que el valor se estabilice.

b) En otro beaker de 50 mL agregar Anticongelante comercial aproximadamente 30 mL (mezcla

del 30 % de etilenglicol + propilenglicol en agua); medir la temperatura, con ayuda de un

termómetro digital, esperar 2 min, hasta que el valor se estabilice

c) En beaker de 250 mL colocar hielo picado hasta la mitad y agitar suavemente con una varilla.

Medir con el termómetro por un tiempo de 2 min, hasta que la lectura se estabilice.

Experimento Nº 2 Medición de la temperatura de una mezcla• Al vaso de la experiencia N°1 (c) (hielo picado) añadir NH4 NO3 sólido aproximadamente

60 – 65 g, colocar el termómetro y medir la temperatura, agitar suavemente y esperar 2 a 5

min, hasta que la lectura se estabilice.

Experimento Nº 3: Variación de temperatura del sistema: Agua destilada + CaCl2

Al beaker con agua destilada de la experiencia N°1 (a) añadir CaCl2(S) aproximadamente 50 g,

colocar el termómetro y medir la temperatura, agitar suavemente y esperar 2 min, hasta que la

lectura se estabilice. Registre el valor leído.

Separe en dos porciones (en un Beaker de 50 mL y un tubo de prueba)

• Elevación del punto de ebullición

• En un beaker de 50 mL añadir aproximadamente 25 mL de la solución anterior.

Con cuidado colóquelo sobre la cocinilla eléctrica para que pueda hervir durante 10 min; en

el octavo minuto coloque el termómetro correspondiente y lea el valor de la temperatura de

ebullición alcanzado, de esta solución

•

Descenso del punto de congelación

• Coloque en un tubo de prueba aproximadamente cuatro mL (solución Agua destilada +

CaCl2), y sumérjalo en el baño de hielo preparado en la experiencia N°2 (mezcla




79

refrigerante hielo picado + NH4 NO3), durante 10 min, para tomar la temperatura coloque

el termómetro en el octavo minuto, hasta que se estabilice el valor de la lectura.

• Anotar ambos resultados

Experimento Nº 4 Variación de la temperatura del sistema: Anticongelante + H2O destilada

Al beaker de 50 mL de la experiencia N°1 (b) (Anticongelante) añadir agua destilada

aproximadamente 15 mL, mezcle y luego coloque el termómetro para medir la temperatura, agite

suavemente y espere 2 min, hasta que la lectura se estabilice.

• Elevación del punto de ebullición

En un beaker de 50 mL añadir aproximadamente 30 mL de la solución anterior. Con cuidado

colóquelo sobre la cocinilla eléctrica para que caliente y pueda hervir durante 10 min; en el

octavo minuto coloque el termómetro correspondiente y lea el valor de la temperatura de

ebullición de esta dispersión.

•

Descenso del punto de congelación• En un tubo de ensayo coloque aproximadamente unos cuatro mL de la dispersión

(Anticongelante + Agua destilada), para sumergirla en el baño de hielo o mezcla

refrigerante preparada (Hielo picado + NH4 NO3), durante 10 min, tome la temperatura a

partir del octavo minuto, hasta que se equilibre la lectura observada.

• Anotar ambos resultados


Experimento N º 1.- Medición de la Temperatura de un Líquido, Solución Líquida y unSólido


• Complete la siguiente tabla.

Tabla N° 1: Temperatura de Líquido, Soluciones y un solido

It. MUESTRA Temperatura alos 2 min (°C)

CARACTERISTICAS

01 H2O destilada

02 ANTICONGELANTE03 HIELO picado

Experimento Nº 2.- Mezclar de compuestos



Tabla N° 2: Temperatura de la Mezcla ensayada

It. MEZCLA Temperatura alos 2 min (°C)

CARACTERISTICAS

01 HIELO picado + NH4NO3 (2:1)




80

Experimento Nº 3.- Variación de temperatura del sistema: Agua destilada + CaCl 2 Elevación

del punto de ebullición y depresión del punto de congelación de AGUA

DESTILADA + CaCl2



Tabla N° 3: SISTEMA: AGUA DESTILADA + CaCl2

It. MEZCLA Temperatura alos 2 min (°C)

CARACTERISTICA

01 H2O + CaCl2 (2:1)

02 Beaker con H2O + CaCl2 (2:1),calentamiento a ebullición por 10 min

03Tubo de ensayo con H2O + CaCl2 (2:1),

en baño de hielo + NH4NO3 por 10

min

Experimento Nº 4: Variación de temperatura del sistema: ANTICONGELANTE + AGUA

DESTILADA

Elevación del punto de ebullición y depresión del punto de congelación de

ANTICONGELANTE + AGUA DESTILADA



Tabla N° 4: SISTEMA ANTICONGELANTE + AGUA DESTILADAIt. MEZCLA con termómetro por 2 min Temperatura a

los 2 min (°C)CARACTERISTICAS

01 Anticongelante + Agua destilada (2:1)

02 Beaker de Anticongelante + H2O (2:1),calentamiento a ebullición por 10 min

03Tubo de ensayo con Anticongelante +H2O (2:1), en baño de hielo + NH4NO3

por 10 min¿Qué ocurre en ambos casos, porque la variación de temperatura? Explique:

Fundamenta tu respuesta:

VI. CUESTIONARIO

1. Defina y ponga un ejemplo para cada término:

a. Temperatura b. Temperatura Absoluta

c. Mezcla frigorífica d. Termocupla

e. Anticongelante f. Radiador

g. Termómetro h. K Eb

i. Propiedad coligativa de los líquidos j. K fk. Energía de enlace l. Energía de dispersión o solución




81

m. Calorías n. Joule

o. BTU p. Ergios

2. ¿Cuál es la temperatura más baja que se puede obtener con una salmuera o dispersión saturada de:

a. NaCl b. KOH

c. NH4 NO3 d. NaNO3

3. ¿Cuál sería el soluto que haga hervir el agua por debajo de los 100 °C?

4. ¿Cuál es la diferencia entre temperatura y sensación térmica?

5. ¿Por qué si la temperatura corporal es 36 °C, tenemos sensación de calor cuando la temperatura

ambiental es también de 36 °C?

6. ¿Por qué a mayor altura es menor el punto de ebullición de los líquidos?

7. Cuando un vehículo viaja por las rutas de la sierra alta en el Perú, donde la variación de

temperatura ambiental es de –10 a 5 °C; le añaden anticongelante al sistema de enfriamiento

(RADIADOR) del motor de combustión, ¿porque no se congela el agua cuando está el vehículo

en descanso o apagado hasta el día siguiente?

8. En similar circunstancia que el caso anterior pero en esta ocasión en la época de verano o intenso

calor, también se le agrega anticongelante al agua del Radiador; ¿a qué se debe su uso de este en

época de mucho calor?

9. ¿Qué tipo de termómetro emplearías para averiguar la temperatura de un refrigerador? ¿Por qué?

10. Cierta caja de cereal cubierto con chocolate, declara en su etiqueta, que el valor energético que

aporta a nuestro organismo por cada 100 g, es de 1 613 kJ. Teniendo en cuenta que una personade tu edad quema al correr 25 kJ por minuto:

a. ¿Cuánto tiempo calculas que podrías estar corriendo (sin quemar reservas) habiendo

consumido 100 g de dicho cereal?

b. Sería suficiente desayuno dicha cantidad de cereales para afrontar una clase de educación

física de una hora dedicada a actividades de carrera y saltos en la que quemamos 30 kJ/min

c. ¿Y si completas tu desayuno, además, con un vaso de leche entera que aporta 500 kJ, podrás

recorrer una hora de carrera? ¿Cuánto tiempo lo harías?

d. ¿Consideras importante consumir un buen desayuno por las mañanas para poder afrontar tuactividad diaria? Valora si tu desayuno es adecuado para realizar actividades diarias. Valora

cuantas calorías consumes por la mañana en el desayuno y estima cuanto de ellas desgastas.

11. ¿Por qué la ropa de invierno suele ser oscura y la de verano clara? Fundamente.

12. Si guardamos agua, jugos o refrescos en el refrigeradora.

a. ¿Qué bebida se enfriará más rápidamente, una envasada en lata de hojalata o una envasada en

vidrio?

b. ¿Cuál se calentará antes una vez fuera del refrigerador?




82

PRÁCTICA Nº 09

CALORÍMETRIA Y CAPACIDAD CALORIFICA

I. OBJETIVOS

• Determinar el calor específico de un líquido en relación con el agua.

• Calcular la Constante del calorímetro.

• Calcular el calor específico de un metal puro y de un material compuesto, empleando la

constante del calorímetro

II. FUNDAMENTO TEÓRICO.

2.1 DEFINICIONESA. CALOR

El calor es una forma de energía, como lo es la electricidad y la luz. El calor está compuesto

por fotones individuales en los límites del 7x10-5 a 5x10-5, de longitud de onda, como la luz,

la absorción y emisión de calor involucran transiciones de electrones entre dos estados de

energía. Mientras mayor sea la diferencia, mayor será ,1a energía y más alta la frecuencia de

los fotones.

La absorción y emisión de fotones de calor por los átonos y moléculas tiene relación con el

movimiento molecular, y este aumenta con la temperatura que mide las energías cinéticasMoleculares. Todas las sustancias necesitan calor para elevar su temperatura, desprendiendo

la misma cantidad de calor cuando se enfrían a la temperatura inicial. El calor como toda

forma de energía puede transformarse en otra forma de energía, en todas estas

transformaciones la cantidad de energía es equivalente

B. CALORIA

La unidad utilizada para medir la cantidad calor es la caloría que se define como la cantidad

calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado. Hay

una unidad mayor que es la kilocaloría (kcal) que equivale a 1000 calorías

C. ENTALPIA

Del griego enthalpein, que quiere decir calentar. Se denota con el símbolo H, se define como

la energía interna más el producto de la presión y el volumen del sistema: H = E + PV . Esta

función es particularmente útil al analizar el flujo de calor en procesos que ocurren a presión

constante (o casi constante). Cuando ocurre un cambio a presión constante el cambio de

entalpia ∆H, está dado por la relación: ∆ H = ∆ ( E + PV )

D. CALORIMETRIA: La medición del flujo de calor es la calorimetría; el calorímetro es un

dispositivo empleado para medir el flujo de calor. Es posible determinar en forma

experimental el valor de ∆ H midiendo el flujo de calor que acompaña a una reacción




83

química a presión constante. En general es posible obtener la magnitud del flujo de calor

midiendo la magnitud del cambio de temperatura que produce el flujo de calor.

E. CAPACIDAD CALORIFICA Y CALOR ESPECÍFICO

Cuanto más calor gana un objeto, más se calienta. Todas las sustancias cambian de

temperatura cuando se les calienta, pero la magnitud del cambio de temperatura producido

por una cantidad determinada de calor varia de una sustancia a otra. El cambio de

temperatura que experimenta un objeto cuando absorbe cierta cantidad de calor se determina

mediante su capacidad calorífica, que se denota con C

La capacidad calorífica de un objeto es la cantidad de calor requerido para elevar su

temperatura 1 K (o 1°C). A mayor capacidad calorífica, mayor calor se requerirá para

ocasionar un incremento determinado en la temperatura.

En el caso de sustancias puras, la capacidad calorífica de un mol de una sustancia se conoce

como su capacidad calorífica molar, Cm .

La capacidad calorífica molar, se define como la cantidad de calor que necesita un mol de

una sustancia para elevar su temperatura en un grado centígrado, a presión constante se

representa por “Cp”, es igual a:

Cp = cal/ (mol-grado).

la capacidad calorífica de un gramo de una sustancia se conoce como su capacidad calorífica

específica, o simplemente como calor especifico.

F. CALOR ESPECIFICO.- Es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura

de un gramo de sustancia, un grado centígrado.Sí un cuerpo sufre un cambio temperatura sin reacción química o variación de estado,

absorbe o desprenda una cantidad igual a su capacidad calorífica multiplicada por la

variación de temperatura:

N° de calorías absorbidas = masa (gramos) x cal/g-grado x ºC

N° de calorías absorbidas= masa (moles) x cal/mol-grado x ºC

El calor específico de una sustancia se determina experimentalmente midiendo el cambio de

temperatura, ∆T que sufre una masa, m, conocida de la sustancia cuando gana o pierde una

cantidad específica de calor, q.




84


a. Materiales

• Beaker de 250 mL

• Beaker de 400 mL forma alta

• Calentador eléctrico de inmersión

• Termómetro digital

• Termómetro con mercurio o alcohol

• Probeta graduada de 100 mL

• Reloj

b. Reactivos

• Agua destilada

• Aceite o glicerina

• Plomo metálico en viruta

• Perlas de vidrio

c. Equipo

• Calorímetro

•

Balanza Analítica


Experimento Nº 1: Calor especifico de Líquidos.

Absorción de calor de una muestra de agua destilada y de una muestra problema.-

• Pese 100 g de agua destilada en un vaso de 250 mL.

• Anote la temperatura del agua antes de aplicar el calor.

•

Coloque el vaso en una cocinilla y caliente moderadamente sobre una rejilla con centrocerámico, teniendo un termómetro sumergido en el agua.

• Mantenga el calentamiento hasta que la temperatura del agua se incremente en 10ºC.

• Anote el tiempo transcurrido para que el agua aumente su temperatura en 10 °C. Registre este

valor expresado en segundos

• Repita el experimento utilizando 100 g. de aceite de cocina o glicerina.

• Anote el tiempo (s) requerido para que el aceite o la glicerina aumente su temperatura en 10ºC

•

Haga los cálculos para determinar el calor específico del aceite o glicerina teniendo en cuentaque la cantidad calor suministrada por el calentador es proporcional al tiempo de calefacción.

Experimento Nº 2: Determinación de la constante del calorímetro

Para fines de este experimento utilizaremos como calorímetro simplemente un vaso DEWAR

(Thermos). Como este es un calorímetro ideado, se podría perder calor en el ambiente. Esta pérdida

de calor se puede medir y debe considerarse, como factor de corrección para los cálculos. La

pérdida de calor en el ambiente siempre que hay un cambio de temperatura de 1,0 °C en el

calorímetro se llama constante del calorímetro y tiene por unidades cal/grado.




85

• Pese 200 gramos de agua en un vaso DEWAR (RECIPIENTE QUE SE USA PARA

MANTENER LA TEMPERATURA DE UN LIQUÍDO) que se empleara como

calorímetro.

• Pese nuevamente 200 g de agua en vaso de 400 mL y caliente esta agua 15 °C sobre la

temperatura ambiente. Agite el agua para que sea uniforme el calentamiento. Anote latemperatura del agua en el calorímetro y en el vaso.

• Vierta el agua caliente del vaso en el calorímetro. Agite el sistema y observe el aumento de

temperatura del calorímetro hasta que alcance el máximo. Anote esta temperatura.

• Calcule el calor que ha ganado el agua del calorímetro. Para hacer este cálculo considerar el

calor específico del agua destilada es de 1,00 cal/g-°C, (1,00 cal/g-grado).

Experimento Nº 3.- Determinación del calor específico del plomo

La capacidad calorífica de los sólidos se determinará midiendo el máximo calor transferido desde

un peso conocido de metal a determinado grado más alto de temperatura, a un peso conocido de

agua a un determinado grado más bajo de temperatura. En perfectas condiciones la perdida de calor

del metal igualará la ganancia en calor del agua. Este es el principio de los calorímetros.

• Pese 100 g de H2O en un calorimétrico (Dewar ≅ Thermos) de 400 mL y registre su

temperatura.

• Pese 50 g de perdigones o viruta de plomo en un vaso de 250 mL, añadir 100 mL de agua

destilada medidos en una probeta• Caliente el vaso con los perdigones en una cocinilla, hasta ebullición y mantenga este este

estado durante 10 minutos. Después medir la temperatura del vaso con los perdigones y anota.

• Elimine rápidamente el agua de los perdigones por decantación-

• Vierta solo los perdigones calientes en el calorímetro. Agite el agua en el calorímetro y

observe la elevación de temperatura hasta alcanzar un valor máximo y registre este valor.

• Con los datos obtenidos calcule el calor específico del plomo en su hoja de informe.

Experimento Nº4: Determinación del calor específico del vidrio

Seguir el mismo procedimiento que para la determinación del calor específico del plomo.


Experimento Nº1.- Calor especifico de los Líquidos.

Muestra Agua destilada Líquido Problema

Masa (g)

Tiempo (s)Calor Específico 1 cal/(g-°C)




86

=

CALCULOS LÍQUIDO PROBLEMA:

Experimento Nº 2: Determinar la constante del calorímetro

Sabiendo que ∆q = m • C • ∆T;

donde para el calorímetro se mantiene constante su masa y calor especifico = m • C

Por lo Tanto: ∆q CALIENTE + ∆q CALORIMETRO + ∆q FRÍA = 0; Entonces

m2 • CCALIENTE • (T3 – T2) + • (T3 – T1) + m1 • CFRIO • (T3 – T1) = 0

DATOS EXPERIMENTALES Valores

Peso del agua en el calorímetro m1 = g

Peso del agua en el vaso m2 = g

Temperatura del agua en el calorímetro T1 = °C

Temperatura alcanzada del agua en el vaso T2 = °C

Temperatura en equilibrio del agua en el calorímetro T3 = °C

Calor especifico del líquido (Agua) caliente (CCALIENTE) o fría (CFRIO) C = 1,00calg ∙°C

Constante del calorímetro = cal

g

CALCULOS:

Experimento Nº3: Determinación del calor específico del plomo

Sabiendo que ∆q = m • C • ∆T;

donde para el calorímetro se mantiene constante su masa y calor especifico = m • C






87


Peso del agua en el calorímetro m1 = g

Peso del metal o material a evaluar el vaso m2 = g


Temperatura del metal o material a evaluar en agua en el vaso T2 = °C

Temperatura en del agua en el calorímetro (Mezcla METAL + AGUA) T3 = °C

Calor especifico del líquido (Agua fría = CFRIO) C = 1,00calg ∙°C

Constante del calorímetro = cal°C

CALOR ESPECIFICO DEL PLOMOcalg ∙°C

CALCULOS:

Experimento Nº4: Determinación del calor específico del vidrio

Seguir el mismo procedimiento que para la determinación del calor específico del plomo.

VI. CUESTIONARIO

1. De qué modo podría mejorar las propiedades calorimétricas de un vaso DEWAR como el

empleado en la práctica?

2. Los investigadores Pierre Dulong y Alexis Petit determinaron al calor específico de la mayoría

de metales conocidos. Encontraron que al multiplicar el calor específico de un elemento porsu peso atómico, el producto era constante, aproximadamente, 6. También sugirieron que

cuando se dividía la constante 6,4 entre el calor específico de un metal el cociente era el peso

atómico del elemento. Con los calores específicos hallados compruebe sí esta suposición es

cierta.

3. a) ¿Cuáles son las unidades de la capacidad calorífica molar?

b) ¿Cuáles son las unidades del calor especifico?

c) Si conoce el calor especifico del cobre ¿Qué información adicional necesita para calcular

la capacidad calorífica de una pieza de tubería de cobre en particular?




88

4. Dos objetos sólidos, A y B, se colocan en agua hirviendo y se permite que alcancen la

temperatura del agua. Luego, se sacan y se colocan cada uno en un vaso de precipitados que

contiene 1000 g de agua a 10,0 °C. El objeto A incrementa la temperatura del en 3,5°C, el

objeto B incrementa la temperatura del agua en 2,60 °C.

a) ¿Cuál objeto tiene la mayor capacidad calorífica?

b) ¿Qué puede usted decir acerca de los calores específicos de A y B?

5. Se sabe que cierta resistencia de calefacción suministra 1000 cal/min. Si esta resistencia se

coloca en 500 g de agua en un recipiente aislado

a) ¿Cuántas calorías suministrará la resistencia en 2 minutos?

b) ¿Cuál será la elevación de temperatura en 2 minutos?

6. Se calientan masas iguales de aceite de oliva y agua en recipientes idénticos durante el mismo

intervalo de tiempo y sobre la misma plancha de calefacción. Sí la temperatura del agua se

incrementa en 5 °C ¿Cuál será la variación aproximada de temperatura del aceite de oliva, sí

su calor específico es 0,47 cal/g-grado?

7. Una bañera contiene 1,0x105 g de agua a 25 °C. ¿Qué cantidad de agua a 60 °C debe añadirse

para preparar un baño caliente a 40 °C?

8. ¿Qué temperatura se registrará si se mezclan 50 g de agua a 20 °C y 250 g de agua, a 40 °C?

7. Por qué se emplearon pesos iguales de 1íquidos en la experiencia N° 2?

8. Se colocan en agua hirviendo tres muestras de aluminio, cobre, y plomo. A continuación se

separa cada una de las muestras y se colocan en un recipiente con 100 g de agua a 20 °C.¿Qué metal producirá una mayor variación de temperatura en el agua fría? Los calores

específicos del A1, Cu, Pb, son respectivamente: 0,21; 0,09; 0,03 cal/g-grado

9. Se calientan en agua hirviendo unas arandelas metálicas, cuya masa total es 200 g y a

continuación se colocan en 100 g. de agua a 20 °C. La temperatura final de esta mezcla es 25

°C

a) ¿Cuál es el calor específico del metal?

b) De que metal podrían estar constituidas las arandelas.

10.

A que temperatura debe estar una masa de hierro de 100 g para que introducida en 100 g. deagua a 20 °C ésta comience a hervir.




89

PRÁCTICA Nº 10

CALOR LATENTE DE DISOLUCION Y CALOR DE REACCION

I.

OBJETIVOS

• Determinar el calor de disolución de dos dispersiones diferentes.

• Determinar el calor de una reacción de desplazamiento simple.

• Determinar el calor de neutralización


Cada sustancia posee no sólo una composición definida, sino también tiene un determinado

contenido energético. Durante las reacciones químicas, hay una redistribución de los átomos que

origina una nueva composición química y al mismo tiempo hay un cambio del contenido de

energía. La diferencia de energía entre las sustancias inicial y los productos de la reacción, es

transformada en una cantidad equivalente de otras, formas de energía: térmica, eléctrica, lumínica,

etc.

Para la mayoría de las reacciones químicas es característica la transformación de energía química

en energía térmica: desprendimiento de calor (reacción exotérmica; o absorción de calor (reacción

endotérmica).

Durante la reacción química la redistribución de átomos, supone una ruptura de los enlaces quemantienen unidos a los átomos en las moléculas de los reaccionantes y formación de nuevos

enlaces en las moléculas de los productos. La energía requerida para romper un enlace, y la energía

liberada cuando se forma un enlace es definida y característica para cada enlace. Por lo tanto, la

energía de las moléculas del producto puede ser mayor o menor que la energía de las moléculas de

las reaccionantes. De allí, que los cambios químicos siempre van acampanados por cambios de

energía. Estos cambios de energía se conocen como calores de reacción, resultado del rompimiento

y constitución de enlaces químicos. La termoquímica trata del estudio de los calores de reacción.

Las reacciones químicas no sólo están regidas por la ley de la conservación de la masa, sinotambién por la ley de la conservación de la energía, y el calor de reacción es la diferencia entre el

contenido calórico de los productos y de los reaccionantes. A este contenido de energía se

denomina entalpia, se representa por H sí las condiciones experimentales son; temperatura y

presión constante H llamada diferencia de entalpia resultante de un cambio químico es igual a la

entalpia de los productos ( HPRODUCTOS) menos la entalpía de los reaccionantes (HREACCIONANTES):

H = HPRODUCTOS – HREACCIONANTES

En una reacción exotérmica hay desprendimiento de energía, el contenido calórico de los productos

es menor que el de los reaccionantes:




90

HPRODUCTOS<HREACCIONANTES

Por lo tanto: HREACCIÒN< O (es decir negativa).

Ejemplo:

CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O(L)∆H = – 213 kcal/ mol

En una reacción endotérmica hay absorción de energía, y el contenido calórico de los productos es

mayor que el de los reaccionantes:

HPRODUCTOS>HREACCIONANTES

Por tanto: HREACCIÒN> 0 (es decir positiva)

Ejemplo:

H2(g) + Se(s) → H2Se ∆H = + 18,5 kcal/mol

Medición de los calores de reacción.- El calor de reacción se mide en un calorímetro. El principio

es determinar la elevación o disminución de temperatura producidos en una masa conocida de agua(se ha elegido al agua porque se conoce su calor especifico con precisión) o de cualquier sustancia

cuyo calor específico se conozca. El calor de reacción se obtiene directamente con: la masa de

agua, la variación de su temperatura y de su calor específico. Se efectúa un experimento inicial para

determinar la cantidad de calor que se necesita para causar una elevación de 1 °C en la temperatura

del calorímetro. La energía calorífica necesaria es la llamada constante del calorímetro. Entonces

se colocan los reaccionantes en cantidad conocida.




91



• Pizeta


• Espátula metálica

• Luna de reloj

• Pinza para beaker

• Rejilla

• Beaker de 400 mL forma alta

• Probeta 50 mL para ácido

• Probeta 50 mL para hidróxido

• Cloruro de calcio sólido

• Urea sólida

• Cinc en viruta

• Solución de HCl 6,0 M

• Solución de HCl 0,5 N

• Solución NaOH 0,5 N

c.

Equipo• Calorímetro


• Termómetros digitales


*DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DEL CALORÍMETRO

• Pese 200 g de agua y añádalo al calorímetro

• Tome la temperatura del agua en el calorímetro

• En un Beaker pese 200 g de agua, mida su temperatura y anote. Coloque en la cocinilla

eléctrica para que incremente su temperatura 15 °C

• Agregue el agua calentada al calorímetro donde se encuentra el agua fría inicial, luego tome la

temperatura máxima alcanzada de la mezcla de agua fría y caliente.

• Considere el calor específico del agua como 1 cal/(g • °C)

• Calcule con estos datos la Constante del calorímetro

EXPERIENCIA Nº 1: CALOR DE DISOLUCIÓN DEL CaCl2 • Con el valor de la constante del calorímetro hallada anteriormente trabaje las siguientes

experiencias (Recuerde que el procedimiento fue el mismo de la práctica Nº 09)

• Emplee el mismo calorímetro. Añade 50 mL de agua

• Mida la temperatura del agua y anote.

• Pese 10 g de cloruro de calcio en un beaker y agréguelo en el agua del calorímetro, agite la

solución para que la temperatura sea uniforme en toda la mezcla. Por un tiempo de tres

minutos como mínimo, hasta estabilizar la temperatura

• Anote la temperatura máxima alcanzada de la disolución.




92

•

Calcule el calor de disolución de una mol de cloruro de calcio

Para los cálculos el calor especifico de la solución inicial es: 0,8 cal/(g • °C).

EXPERIENCIA Nº 2: CALOR DE DISOLUCIÓN DE LA UREA (H2N–CO–NH2)

•

Seguir el mismo procedimiento de la experiencia N°01 esta vez, utilizando 10 gramos de

UREA.

• Calcule el calor de disolución de un mol de urea.

Para los cálculos el calor especifico de la solución inicial es: 0,8 cal/(g • °C).

EXPERIENCIA Nº 3: CALOR DE REACCIÓN Desplazamiento Simple: HCl(ac) + Zn(s)

En esta experiencia determinaremos el calor producido por la reacción entre el zinc con el ácido

clorhídrico (6M).

•

Emplee el valor constante del calorímetro

• Pese aproximadamente un gramo de zinc granulado o en polvo.

• Anadir al calorímetro 50 mL de la solución de HCl 6,0 M

•

La solución de HCl tiene ρ = 1,1 g/mL y un calor específico de 0,75cal/g °C

aproximadamente.

• Tome la temperatura de la solución acida en el calorímetro.

• Añade el zinc pesado al calorímetro que contiene la solución de HCl 6,0 M

• Determine la máxima temperatura obtenida en el calorímetro.

• Determine el calor de reacción por mol de Zn.

EXPERIMENTO Nº 4.- Calor de Neutralización

La reacción entre un ácido y una base se denomina, reacción de neutralización, es una reacción

exotérmica, desprende calor (calor de neutralización).

Cuando se neutraliza cualquier acido fuerte con una base fuerte sucede siempre la reacción:

H3O+1 + OH-1 ⇐⇒ 2 H2O

El calor de neutralización, representa el calor de formación del agua, a partir de sus iones H3O+1 y

OH –1 y es independiente de1 ácido y de la base usado sobre todo si se emplea soluciones diluidas.

El valor del calor de neutralización para ácidos y bases fuertes es de 13,7 kcal/mol de agua

formada.

• Mide en una probeta 50 mL de solución de HCl 0,5 N y viértala en el calorímetro.

• En otra probeta mide 50 mL de so1ucion de NaOH 0,5 N

• Tome la temperatura inicial de las dos soluciones.

•

Vierta rápidamente la solución básica en el calorímetro que contiene la solución acida, y

mezcle las dos soluciones con un agitador.




93

•

Anote la temperatura más alta que alcance la solución.

• Para cálculos suponer que ρ = 1,0 g/mL, y que la capacidad calorífica es de 1,0 cal/g °C

• Calcule el calor do neutralización molar.


Sabiendo que ∆q = m • C • ∆T; DETERMINAR LA CONSTANTE DEL CALORÍMETRO




Peso del agua en el calorímetro m1 = 200 g

Peso del agua en el vaso m2 = 200 g


Temperatura del agua en el vaso T2 = °C

Temperatura en equilibrio del agua en el calorímetro T3 = °C

Calor especifico del líquido (Agua) caliente (CCALIENTE) o fría (CFRIO) C = 1,00

Constante del calorímetro =

EXPERIMENTO N °1.- CALOR DE DISOLUCIÓN DEL CaCl2

It DATOS EXPERIMENTALES Valores

a) Volumen del agua destilada mL

b) Peso de la sal o muestra a dispersarse g

c) Temperatura del agua en el calorímetro °C

d) Temperatura máxima del agua en el calorímetro °C

e) Masa Total de la solución en el calorímetro g

f) Calor específico de la solución 0,80 cal/(g °C)

g) Constante del calorímetro cal/°C

h) Calor específico del CaCl2 evaluado: cal/(g °C)

i) Valor del calor específico molar del CaCl2 cal/(mol °C)

Anotar sus observaciones de lo ocurrido




94

EXPERIMENTO N °2.- CALOR DE DISOLUCIÓN DE LA UREA (H2N–CO–NH2)

It ACCI N Datos

a) Volumen del agua destilada mL

b) Peso de la sal o muestra a dispersarse g

c) Temperatura del agua en el calorímetro °C

d) Temperatura máxima del agua en el calorímetro °C

e) Masa Total de la solución en el calorímetro g

f) Calor específico de la solución 0,80 cal/(g °C)

g) Constante del calorímetro cal/°C

h) Calor específico de la Urea (H2 N–CO–NH2) evaluado: cal/(g °C)

i) Valor del calor específico molar de la Urea cal/molAnotar sus observaciones de lo ocurrido

EXPERIMENTO Nº 3.- CALOR DE REACCIÓN


a) Peso de zinc g

b) Temperatura del acido °C

c) Temperatura máxima de la reacción en el calorímetro °Cd) Densidad de la solución acida 1,10 g/mL

e) Calor especifico de la solución acida 0,75 cal/(g °C)

f) Constante del calorímetro cal/°C

g) Calor ganado por la disolución ácida: cal/(g °C)

h) Calor de la reacción de un mol de cinc cal/mol

i) Ecuación de la Reacción

Anotar sus observaciones de lo ocurrido




95

EXPERIMENTO Nº4 CALOR de Neutralización


a) Volumen de la solución ácida HCl 0,5 M mL

b) Volumen de la solución básica NaOH 0,5 M mL

c) Temperatura inicial de la solución ácida °C

d) Temperatura inicial de la solución básica °C

e) Temperatura máxima después de la reacción °C

f) Densidad de la solución acida 1,00 g/mL

g) Calor especifico de la solución acida 1,00 cal/(g °C)

h) Constante del calorímetro cal/°C

i) Calculo del calor de neutralización: cal(g °C)

j) Calor de neutralización por mol gramo: cal/molAnotar sus observaciones de lo ocurrido

VI. CUESTIONARIO

1. ¿Qué posibles errores experimentales pueden presentarse en las determinaciones

calorimétricas?

2. Iguales cantidades molares de MgSO4 y MgSO4▪7H2O se disuelven en la misma cantidad de

agua. Porque son diferentes los efectos caloríficos?

3.

En la formación de un mol de agua a partir de sus elementos se desprenden 86,35 kcal, y en la

formación de la misma cantidad de vapor de agua se desprenden 58,74 kcal. ¿Cómo se explica

esta diferencia?

4. Se da la siguiente ecuación

CO(g) + ½ O2(g) = CO2(g) ∆ H = – 76,5 kcal/mol

Explique a qué se refiere el efecto calorífico?

5. Los calores de formación del SiO2 y MgO son: ∆H = – 280,3 y ∆H = – 164,1kcal/mol

respectivamente. Determinar el calor de la reacción:

Mg(g)+ SiO2(s)= 2 MgO(s) + Si(s)

6. Calcular el calor de la reacción: SO2(g) + 1/2 O2(g) = SO3(g) si se sabe que los calores de

formación del SO2 y SO3 son respectivamente :

∆H = – 77 y – 91 kcal/mol

7. Calcular el calor de reacción por mol de H2S oxidado en la reacción:

2 H2S(g) + 3 O2(g)= 2 SO2(g) + 2H2O(g)

Siendo los calores de formación del SO2y H2O respectivamente= ∆H = –77 y –58,7 kcal/mol

y el del H2S es –8,4 kcal/mol.




96

8. Cuando 5,12 g CS2 se oxidaron de acuerdo con la reacción:

CS2(L) + 3 O2(g) = CO2(g) + 2 SO2(g)

Se liberaron 5,14 kcal. Calcular el calor de formación del CS2. Los calores de formación del

CO2 y SO2 son respectivamente:

∆H = 89,3 y – 77 kcal/mol.

9. Calcular el calor de combustión del C2H6, si su calor de formaciones igual a

∆H = – 24,20 kcal, y los calores de formación del agua y CO2 son respectivamente:

∆H= – 63,85 y – 92,43 kcal/mol.




97

PRACTICA Nº 11

EQUILIBRIO IONICO

SOLUCIONES AMORTIGUADORAS: BUFFER CITRATO

I. OBJETIVO

• Aplicar algunos conocimientos de equilibrio químico iónico.

• Preparar una disolución amortiguadora con un ácido débil y la sal correspondiente.

• Comprobar la capacidad reguladora en un producto de consumo masivo

II. FUNDAMENTO TEORICO

2.1 DISOLUCIONES REGULADORASSe considera que una disolución reguladora, amortiguadora o tampón (Buffer) es aquella que

está formada bien por una mezcla de un ácido débil y una sal que contenga la base conjugada del

ácido (Ejemplo ácido acético/acetato de sodio HAc/NaAc) o bien una base débil y una sal que

contenga el ácido conjugado de la base (Ejemplo amoniaco/cloruro de amonio NH3/NH4Cl).

Aunque los ácidos y bases fuertes también pueden actuar como disoluciones reguladoras de pH.

Cuando una disolución reguladora se diluye (hasta un cierto grado de dilución) el pH de la

misma se mantiene constante, del mismo modo que su valor de pH cambia solo muy ligeramente

con la adición de pequeñas cantidades de ácidos fuertes o de bases fuertes.Las disoluciones reguladoras tienen dos componentes, un componente ácido que deberá ser

capaz de neutralizar los iones hidroxilo de la base fuerte añadida y un componente básico para

neutralizar los iones hidronio del ácido fuerte añadido.

La especie ácida de la disolución reguladora se denomina “Reserva ácida” mientras que la

parte básica de la disolución reguladora se denomina “Reserva básica o alcalina”. La capacidad

amortiguadora depende de la cantidad (Concentración) de reserva ácida y de reserva alcalina que

tenga la disolución reguladora.

El pH de una disolución reguladora se puede calcular mediante la ecuación de Henderson-

Hasselbach, siempre y cuando la molaridad de ambos componentes de la disolución reguladora

supere el valor de K al menos en un factor de 100:

Disolución reguladora ácida Disolución reguladora básica

= + = +

Siendo Ca y Cb las concentraciones de la reserva ácida y básica respectivamente.




99

E q u i l i b r i o s Q u í m i c o s : K a , K b ; p K ; p H y p O H

AHKa↔ A− + H+ =

[A−][H+]

[AH] A− + H2O

Kb� AH + OH− =[AH][OH−]

[ −]

[H+] =

Ka [AH]

[A−] [OH−] =

Kb [A−]

[AH]

Multiplicamos – log10 Multiplicamos – log10

pH = pKa + log[A−]

[AH] pOH = pKb + log

[AH]

[A−]

Ecuación de Henderson-Hasselbach

pH + pOH = 14 pOH = 14 – pH

14 – pH = pKb + log[AH]

[A−]




100

III. MATERIAL Y REACTIVOS

a. Material b. Reactivos

• 6 vasos de 100 mL

• Varillas de vidrio

• Espátula

• Probetas de 10, 25 y 50 mL

• 2 matraz aforado de 100 mL

• 4 vaso de 250 mL

• 4 Vidrio de reloj

• Frasco Lavador

• Sólidos

• Ácido cítrico monohidratado C6H8O7

• Citrato de sodio di hidratado C6H5O7 Na3·2H2O

• Carbonato de sodio anhidro Na2CO3

• Bicarbonato sódico NaHCO3

• Disoluciones

• Solución 0,1M de ácido cítrico

• Solución 0,1M de citrato sódico

• Solución 0,2 M de carbonato de sodio

•

Solución 0,2 M de bicarbonato sódico• Solución 0,1 M de Ácido clorhídrico

• Solución 0,1 M de Hidróxido de sodio

c. Equipos

• Medidor de pH



EXPERIENCIA Nº 1.- Preparación de disoluciones reguladoras de diferentes pH

1.1 Disolución reguladora C6H8O7 / C6H5O7 Na3· (Ka = 7,4x10–3)

TAMPON CITRATO

A. Preparación de una disolución 0,1 M de C6H5O7Na3·2H20

Realizar los cálculos necesarios y preparar 100 mL de una disolución 0,1 M de citrato

de sodio C6H5O7 Na3·2H20 a partir del reactivo sólido. Indicar detalladamente que

material utiliza así como la forma de proceder para preparar dicha disolución.B. Preparación de una disolución 0,1 M de C6H8O7·H20

Realizar los cálculos necesarios y preparar 100 mL de una disolución 0,1 M de Ácido

cítrico C6H8O7·H20 a partir del reactivo sólido. Indicar detalladamente que material

utiliza así como la forma de proceder para preparar dicha disolución.

C. Preparación y medida del pH de la disolución reguladora Ácido cítrico/citrato

Poner en tres vasos de precipitado limpios, las cantidades de las disoluciones que se

indican a continuación:




101

Vaso 1: 25 mL de C6H8O7 ácido cítrico 0,1 M + 25 mL de C6H5O7 Na3 0,1 M



Agitar bien y determinar el pH experimentalmente, con el medidor de pH y comparar

con el calculado

Reservar la disolución del vaso 1 para la experiencia 2.1

1.2 Disolución reguladora Na2CO3 / NaHCO3· (Kb = 2,08x10–4) (OPCIONAL)

TAMPON CARBONATO-BICARBONATO

D. Preparación de una disolución 0,2 M de Na2CO3

Realizar los cálculos necesarios y preparar 100 mL de una disolución 0,2 M de

carbonato de sodio Na2CO3 a partir del reactivo sólido. Indicar detalladamente que

material utiliza así como la forma de proceder para preparar dicha disolución.

E. Preparación de una disolución 0,2 M de NaHCO3

Realizar los cálculos necesarios y preparar 100 mL de una disolución 0,2 M de

bicarbonato de sodio NaHCO3 a partir del reactivo sólido. Indicar detalladamente que

material utiliza así como la forma de proceder para preparar dicha disolución.

F. Preparación y medida del pH de la disolución reguladora Carbonato-Bicarbonato

Poner en tres vasos de precipitado limpios, las cantidades de las disoluciones que se

indican a continuación:

Vaso 4: 25 mL de Na2CO3 0,1 M + 25 mL de NaHCO3 0,1 M



Agitar bien y determinar el pH experimentalmente, con el medidor de pH y comparar

con el calculado

Reservar la disolución del vaso 4 para la experiencia 2.2

EXPERIENCIA Nº 2.- Influencia de la adición de ácidos sobre el pH de una disolución

reguladora

2.1 Adición de diferentes cantidades de ácido y base fuerte a una disolución reguladora

ácida

Tomar cuatro porciones de 10 mL del contenido del vaso 1 del apartado 1.1 (Disolución

reguladora Ác. Cítrico/Citrato) y añadir a cada porción las cantidades de las disoluciones que

se indican:

Porción 1: 3 mL de HCl 0,1 M, agitar y comprobar el pH


Porción 3: 3 mL de NaOH 0,1 M, agitar y comprobar el pH

Porción 4: 10 mL de NaOH 0,1 M, agitar y comprobar el Ph




102

2.2 Adición de diferentes cantidades de ácido y base fuerte a una disolución reguladora

básica

Tomar cuatro porciones de 10 mL del contenido del vaso 4 del apartado 1.2 (Disolución

reguladora Carbonato/Bicarbonato) y añadir a cada porción las cantidades de las

disoluciones que se indican:



Porción 7: 3 mL de NaOH 0,1 M, agitar y comprobar el pH

Porción 8: 10 mL de NaOH 0,1 M, agitar y comprobar el pH.

EXPERIENCIA N° 3.- Acción del Buffer citrato en una bebida comercial

Use cuatro vasos de precipitados de 100 mL y agregue a cada uno 10 mL de la muestra de bebida

comercial. Previamente mide el pH de la bebida, para ello prepare una mezcla 1:1. Luego procede

de la siguiente forma:

• Vaso 01: Agregar 5 mL del Buffer Ác. Cítrico/Citrato, mezclar y luego añadir 3 mL de ácido

clorhídrico 0,1 M, agitar y evaluar el pH con el pHmetro.

• Vaso 02: Agregar 5 mL de Agua destilada, mezclar y luego añadir 3 mL de ácido clorhídrico

0,1 M, agitar y evaluar el pH con el pHmetro.

• Vaso 03: Agregar 3 mL de ácido clorhídrico 0,1 M, mezclar y luego añadir 5 mL de Agua

destilada, agitar y evaluar el pH con el pHmetro.

• Vaso 04: Agregar 3 mL de ácido clorhídrico 0,1 M, mezclar y luego añadir 5 mL del Buffer

Ác. Cítrico/Citrato, agitar y evaluar el pH con el pHmetro.


EXPERIENCIA N° 1: Preparación de disoluciones reguladoras de diferentes pH

TAMPON ÁCIDO CÍTRICO/CITRATO

1. ¿Qué pH espera encontrar en las disoluciones de los vasos 1, 2 y 3?

2. Realice los cálculos pertinentes y compruebe si coinciden con sus resultados experimentales.3. Las tres disoluciones de los vasos 1, 2 y 3 presentan pH similares. ¿Es esto posible? Justifique

su respuesta.

4. ¿Qué intervalo de pH regulan estas disoluciones?

5. ¿Cuál de las disoluciones presenta mayor capacidad de tamponamiento?

6. ¿Presenta la misma capacidad de tamponamiento para ácidos que para bases? Justifique su

respuesta

TAMPON CARBONATO/BICARBONATO

1.

¿Qué pH espera encontrar en las disoluciones de los vasos 4, 5 y 6?




103

2. Realice los cálculos pertinentes y compruebe si coinciden con sus resultados experimentales.

3. Las tres disoluciones de los vasos 4, 5 y 6 presentan pH similares. ¿Es esto posible? Justifique

su respuesta.

4. ¿Qué intervalo de pH regulan estas disoluciones?

5. ¿Cuál de las disoluciones presenta mayor capacidad de tamponamiento?

6. ¿Presenta la misma capacidad de tamponamiento para ácidos que para bases? Justifique su

respuesta.

EXPERIENCIA N° 2: Influencia de la adición de ácidos sobre el pH de una disolución

reguladora

TAMPON ÁCIDO CÍTRICO/CITRATO

1. Calcular de forma teórica los pH de las porciones 1 y 3. Utilice para ello la constante de

acidez correspondiente (Ka (C6H

8O

7) = 7,4 × 10-3). Recalcular las concentraciones cuando sea

necesario.

2. Comparar los resultados con los obtenidos experimentalmente. Indicar si las disoluciones

siguen siendo reguladoras, justificando el aumento o disminución del pH que se produzca.

3. Las disoluciones de las porciones 2 y 4 ¿se consideran disoluciones reguladoras? Justifique su

respuesta. Calcule su pH e indique a que puede ser debido el pH encontrado

TAMPON CARBONATO/BICARBONATO

1. Calcular de forma teórica los pH de las porciones 5 y 7, haciendo uso de las constantes de

basicidad correspondiente {Kb (HCO3

–

) = 2,08x10 –4

}. Recalcular las concentraciones cuandosea necesario.

2. Comparar los resultados con los obtenidos experimentalmente. Indicar si las disoluciones

siguen siendo reguladoras y justificar el aumento o disminución de pH que se produce.

3. Las disoluciones de las porciones 6 y 8 se consideran disoluciones reguladoras? Justifique su

respuesta. Calcule su pH e indique a que puede ser debido el pH encontrado.

EXPERIENCIA N° 3.- Acción del Buffer citrato en una bebida comercial

1. Evalué si existe alguna variación en el valor de pH, al cambiar el orden de adición en las

mezclas preparadas: Primero cuando se añade primero el buffer Citrato y luego el ácidoclorhídrico y segundo cuando a la muestra se añade el ácido clorhídrico y al final el buffer

Citrato.

2. Evaluar el valor del pH con el pHmetro

3. Indique que las causas que originan que los valores de pH sean variables para estos casos

cuando actúan con una muestra de bebida comercial.




104

VI. CUESTIONARIO

1. Calcular el pH de una solución formada por 200 mL de solución de HAc 0,2 M y 200 mL de

solución de NaAc 0,3 M.

2. Indicar en cada uno de los siguientes casos si se trata de una solución ácida, básica o neutra:

a) [H+] > [OH – ] b) pH > pOH c) [H+] = 10 –9

d) pOH = 4 e) [H+ ] = [OH – ] f) [OH – ] = 10 –9

3. Calcular el pH en los siguientes casos; compare y extraiga conclusiones:

a. 1000 mL de solución de HCl 0,1 M; 300 mL de solución HCl 0,1 M

b. Solución de HCl 0,001 M; 0,002 M y 0,003 M

c. Solución 0,01 M de HCl; 0,01 M de H2SO4

d. Solución 0,1 M de HNO3; 0,1 M de HNO2 (Ka=4,5x10 –4); 0,1 M de HCN (Ka = 7,2x10 –10).

4. Un estudiante de química necesita una solución acuosa de pH 8,0. Para prepararla, decide

diluir HCl 1,0 M con agua destilada hasta que la [H+] se haga 1,0x10 –8 M. ¿Funcionará este

procedimiento? ¿Lo conseguiría diluyendo una solución 1,0 M de NaOH?

5. Una solución de HNO3 al 38% p/p tiene una densidad de 1,2 g/mL, calcular el pH y el pOH

resultantes de mezclar:

a. 10 mL de solución original + agua destilada hasta obtener 500 mL

b. 10 mL de la solución obtenida en a) + 20 mL de solución 0,12 M de H2SO4.

c. 10 mL de la solución obtenida en a) + 20 mL de solución 0,2M de NaOH.

6. 0,1276 g de un ácido monoprótico desconocido se disuelven en 25 mL de agua y se titularon

con una solución 0,0633 M de NaOH. El volumen de base para alcanzar el punto deequivalencia fue de 18,4 mL.

a. Calcular el peso molecular del ácido.

b. Después de agregar 10 mL de la base se determinó un pH de 5,87. Calcular la Ka

desconocido.

7. Especifique cuáles de los siguientes sistemas pueden constituir una solución buffer:

a) KCl/HCl b) NH4OH/NH4 NO3

c) NaH2PO4/Na2HPO4 d) KNO3/HNO3

e) KHSO4/H2SO4 f) KCOOH/HCOOHg) NaOH/NaCl h) NaOH/NH4OH

8. Se desea preparar una solución amortiguadora a pH 8,60. Cuáles de los siguientes ácidos

débiles deben escogerse y por qué:

a) HA (Ka = 2,7x10 –3) b) HB (Ka = 4,4x10 –6) c) HC (Ka = 2,6x10 –9)

9. Calcular el pH de las siguientes soluciones buffer:

a) Concentraciones finales de NH4OH y NH4Cl; 0,2 M y 0,1 M respectivamente.

b) Mezcla de 10 mL de NH4OH 0,1 M y 15 mL de NH4Cl 0,8 M.

c) 20,5 g de HAc (CH3COOH) más 17,8 g de NaAc (NaCH3COO) en 500 mL de solución.




105

PRÁCTICA Nº 12

IDENTIFICACIÓN DE METALES PESADOS EN MATRICES

AMBIENTALES

I. OBJETIVOS

• Separar e identificar ciertos cationes (metales pesados) basándose en principios

fisicoquímicos: formación de sustancias poco solubles, conceptos de solubilidad,

redisolución de precipitados (mediante cambios de pH o formación de complejos).

• Aplicar los conceptos de equilibrio iónico, para la identificación cualitativa de las especies

en una muestra de agua simulada.


Cuando se pretende investigar qué sustancias están presentes en una disolución, pero no sus

cantidades, decimos que estamos realizando un análisis cualitativo. Si el análisis tiene por objeto

identificar los cationes presentes en una mezcla se denomina análisis cualitativo de cationes.

Generalmente los cationes se clasifican en grupos en función de su comportamiento similar frente a

determinados reactivos.

Los metales pesados son un grupo de elementos químicos que presentan una densidad

relativamente alta (por lo menos cinco veces mayor que la del agua), pesos atómicos comprendidosentre 63,55 (Cu) y 200,59 (Hg) lo que incluye prácticamente a todos los elementos metálicos de

interés económico y cierta toxicidad para el ser humano. Algunos de estos metales pesados, cuando

están presentes en bajas concentraciones, pueden ser elementos esenciales para el ser humano por

formar parte, por ejemplo, de sistemas enzimáticos (Co, Zn) o de la hemoglobina (Fe), mientras

que en concentraciones elevadas pueden ser tóxicos. Además, hay una serie de elementos que en

alguna de sus formas puede representar un serio problema medioambiental y son estos los que se

denominan genéricamente “Metales Pesados”

Los metales pesados tóxicos más conocidos son: Cadmio (Cd), Plomo (Pb), Mercurio (Hg),Talio (Tl) y Cromo (Cr).

Se ha comprobado experimentalmente que ciertos iones se comportan de forma similar cuando se

tratan con un reactivo determinado, lo que permite separar estos elementos de los demás presentes

en la disolución y estos iones constituirán un grupo dentro de la marcha analítica de cationes.

En este experimento se llevarán a cabo una serie de reacciones relacionadas con los metales

pesados Cr, Ag, Pb y Hg.

Inicialmente, se identificara el cromo en la disolución. La otra muestra que contiene ahora los

metales Ag+, Pb2+ y Hg22+, se hace reaccionar con un reactivo específico (HCl) formándose un precipitado mezcla de cloruros.




106

En una disolución acuosa saturada de un compuesto iónico (MX), el equilibrio dinámico se define

por:

MX (s) ⇔ M+ (aq) + X- (aq)

Este compuesto poco soluble puede formarse a partir de dos sustancias solubles en disolución

acuosa pero para que esto ocurra el producto de las concentraciones molares de los iones que

forman parte del precipitado deben superar el valor de la constante del producto de solubilidad. Por

ejemplo, para la reacción anterior [M+(aq)][X-(aq)] > Kps

Los precipitados formados pueden luego re-disolverse ya sea por la adición de ácidos o mediante la

formación de compuestos complejos estables.


a. Reactivos: b. Material:

•

Hidróxido de sodio NaOH(ac) 2 M• Ácido clorhídrico HCl(ac) 2 M

• Peróxido de hidrógeno H2O2(ac) 3% v/v

• Sal di sódica del ácido

Etilendiamintetracetico Na2-H2EDTA(ac)

5%

• Cromato de potasio K 2CrO4(ac) 0,5 M

• Yoduro de potasio KI(ac) 0,5 M

•

Papel indicador en varillas (pH de 1-14)

•

Cápsula de porcelana• Tubos ensayo grandes

• Varilla vidrio

• Pipetas de 1 mL descartables

• Rejilla con centro cerámico

• Pinzas para tubo de ensayo

• Pinza para capsula


•

Mechero con alcohol


Cationes a analizar directamente en la disolución problema

Experimento N°1: Ensayo de amoníaco:

• Colocar 5 mL de la disolución original en una cápsula de porcelana, añadir 2 mL de NaOH (ac)

2 M hasta pH > 7, comprobar con papel indicador de pH. Calentar y colocar una tira de papel

indicador de pH humedecida con agua destilada sobre la capsula para recepcionar los vapores

que se desprenden. No sumergir

•

Si existe el ion amonio el papel vira a un pH alcalino (8,0 a 8,5). En medio básico el NH 4+ se

transforma en NH3 que cambia las coloraciones de la varilla indicadora.

Experimento N° 2: Ensayo de los metales:

Identificación de Cromo

• Si hay cromo (VI) en la disolución esta debe ser de color amarillo:

• Poner 3 mL de la disolución en un tubo de ensayo grande y añadir 1 mL HCl(ac) 2 M hasta pH

ácido. Comprobar con tiras de papel indicador.




107

• El color debe cambiar de amarillo a naranja por formación de dicromato.

• Añadir 10 gotas más de ácido clorhídrico HCl (ac) 2 M y luego agregar gota a gota peróxido de

hidrógeno al 3% v/v, hasta observar cambio de color

• Se origina un color azul intenso por formación de pentóxido de cromo (Cr 2O5), compuesto

inestable que desaparece al agitar.

• Seguir añadiendo peróxido hasta que aparece un color verde debido a la formación de Cr 3+ y

hervir por 1 minuto para eliminar el exceso de peróxido, añadir entonces 1 mL de Na2-

H2EDTA al 5% y calentar, aparecerá un color violeta debido a la formación del complejo Cr-

HEDTA

• Para observar con claridad esta coloración, añadir gota a gota solución de peróxido de

hidrogeno, hasta observar una nítida coloración violeta.

Experimento N°3: Identificación Plomo

• A 3 mL de la disolución problema se le añade 2 mL de ácido clorhídrico HCl(ac) 2 M hasta

precipitación completa. (turbidez blanquecina)

• Este precipitado estará formado por cloruro plomo poco soluble.

• Calentar el tubo de ensayo hasta ebullición por 2 minutos (Disolución del precipitado,

solución incolora).

• El cloruro de plomo es soluble en agua caliente. Para comprobar que el plomo esta en

disolución se realizan los ensayos siguientes: Para ello separar la muestra en dos porciones,

•

Al primer tubo de ensayo con la muestra (que debe estar todavía caliente), se adiciona 1 mL de

disolución de KI(ac) 0,5 M. Se formará un precipitado amarillo fino. Calentar a ebullición hasta

disolución del precipitado, enfriar con un chorro de agua, agitar hasta la aparición de un sólido

dorado brillante laminar (lluvia de oro)

• Al segundo tubo de ensayo se añade 1 mL de disolución de cromato potásico 0,5 M. La

aparición de un precipitado amarillo granular indica Pb. De obtener un dispersión naranja

añadir gota a gota disolución de hidróxido de sodio Na(OH) 2 M.


Experimento N°1: Ensayo de amoníaco:

• Anotar las observaciones

• Si el pH de la disolución es alcalino ¿Es posible la existencia de ión amonio en la disolución?

• ¿Qué reacción le ocurre al ión amonio en medio alcalino?

• ¿De qué son los vapores que se desprenden al calentar?

•

¿Por qué se elimina el amoníaco calentando?




108

Experimento N° 2: Ensayo de los metales N°1

Identificación de Cromo

• ¿Qué reacción tiene lugar cuando a la disolución que contiene cromo (VI) se le añade HCl 2

M?

• El peróxido de hidrógeno en medio ácido actúa como reductor, reduciendo el Cr (VI) a Cr

(III).

• Indicar que reacción tiene lugar. Después de añadir Na2-H2EDTA y calentar aparece un color

violeta ¿A qué es debida dicha coloración? ¿Por qué se calienta la disolución?

Experimento N°3: Ensayo de los metales N°2

Identificación de plomo

• Suponiendo que la disolución original contiene, Pb2+¿Cuál es la fórmula química del

precipitado que se forman al añadir HCl 2 M?• Al calentar el precipitado de cloruro se solubiliza solamente el plomo, utilizando los datos de

los Kps de las tablas, justifique este hecho. Ensayo del plomo:

• ¿Por qué es necesario añadir HCl 2M en el ensayo?

• ¿Cuál es la composición del precipitado formado en el primer tubo ensayo a)?. Escribe la

ecuación que represente el proceso.

• ¿Cuál es la composición del precipitado formado en el segundo tubo? Escribe la ecuación que

represente el proceso

VI. CUESTIONARIO

1. La entalpia de vaporización del agua es de 40,67 kJ/mol. La luz solar que llega a la superficie

terrestre suministra 168 W por metro cuadrado (1 W = 1 J/s).

a) Suponiendo que la evaporación del agua solo se deba a la energía proveniente del Sol,

calcule cuántos gramos de agua podrían evaporarse de 1,00 metro cuadrado del océano en

12 horas durante el día.

b) La capacidad calorífica específica del agua líquida es de 4,184 J/g °C. si la temperatura

inicial de 1,00 metro cuadrado de océano es d 26°C, ¿Cuál es su temperatura final

después de estar expuesto 12 horas a la luz solar, suponiendo que no hay cambios de fase

y que la luz solar penetra uniformemente a una profundidad de 10,0 cm?

2. Escriba los productos comunes que se forman cuando un material orgánico que contiene los

elementos carbono, hidrogeno, oxigeno, azufre y nitrógeno se descompone

a) En condiciones aeróbicas

b) En condiciones anaeróbicas

3. Escriba una ecuación química balanceada para describir la forma en que se eliminan los iones

de magnesio en el tratamiento del agua mediante la adición de cal apagada, Ca(OH)2.




109

4. Explique por qué la concentración del oxígeno disuelto en agua dulce es un indicador

importante de su calidad

5. ¿Cómo se ve afectada la solubilidad del oxígeno en el agua al aumentar la temperatura

6. ¿Cuál es la legislación aplicable a las descargas de aguas residuales dada por el ministerio de

Vivienda y construcción y que regula SEDAPAR en Arequipa – Perú?

7. ¿Quién se encarga de vigilar la aplicación de la normatividad de aguas residuales industriales

en sectores sensibles como el de la Industria de Curtiembre, Cementera, Cervecera y Papelera

vertidas al sistema de desagüe en Arequipa?

8. ¿Qué impacto genera la descarga de aguas contaminadas con cromo y plomo?

9. ¿Qué define la calidad del agua?

10. ¿Cómo influye el cambio climático en la calidad del agua?

11. ¿Cómo se puede lograr que la calidad del agua sea sostenible?




110

PRÁCTICA Nº 13

INVESTIGACION APLICADA

TEMA N° 1: AISLAMIENTO DE LIMONENO DE NARANJAS

I. OBJETIVOS

• Realizar la extracción de limoneno a partir de cascaras de naranja mediante un disolvente y

por destilación por arrastre de vapor

• Comprobar que en su estructura existen dobles enlaces carbono-carbono.


2.1 Destilación en Corriente de Vapor

La separación de líquidos o solidos volátiles insolubles en agua caliente, de una masa bruta

que los contiene, puede realizarse ventajosamente por DESTILACION EN CORRIENTE DE

VAPOR DE AGUA, caso particular el más utilizado de una técnica general de trabajo llamada

CODESTILACION.

Las destilaciones sencilla, fraccionada y a vacío, se pueden utilizar solamente para separar

compuestos miscibles. Si un líquido hierve cuando su tensión de vapor equilibra la presión exterior

dos líquidos inmiscibles entres si lo hacen conjuntamente cuando, por calefacción gradual, la suma

de las tensiones de vapor de ambas iguala la presión exteriorCon base a este hecho, gran número de compuestos orgánicos pueden destilarse temperaturas

inferiores a su punto de ebullición normal sin más que someterlos a una corriente de vapor de agua.

La sustancia puede recuperarse del destilado por simple decantación puesto que al ser inmiscibles

los dos líquidos, existe una neta separación entre fases. Esta técnica presenta la ventaja de que

permite la destilación de muchas sustancias insolubles en agua y que mezcladas con ellas, pueden

destilar a temperaturas inferiores a 100°C. Por ello se puede utilizar cuando se desea purificar un

compuesto de alto punto de ebullición y que descompone a su temperatura de ebullición o a una

temperatura inferior. En este sentido supone una alternativa a la destilación a vacío. Sin embargo,su mayor utilidad se presente en el aislamiento de compuestos a partir de sus fuentes naturales.

También se aplica con ventaja frente a otras técnicas en el aislamiento de productos de reacción

que están impurificados con una gran cantidad de productos resinosos.

2.1.1 Fundamento de la destilación en corriente de vapor

En una mezcla de dos líquidos inmiscibles x e y cada uno ejerce su propia tensión de vapor,

independientemente de la del otro. La presión total de la mezcla será en todo momento la suma de

las presiones de vapor de cada uno de los componentes puros (véase ecuación). Las tensiones de

vapor son totalmente independientes de las cantidades relativas de x e y existentes en la mezcla.




111

El punto de ebullición de la mezcla será aquella temperatura en la que la tensión de vapor

total PT sea igual a 760 mm. A menos que Px o Py sean igual a cero, esta temperatura será más baja

que los puntos de ebullición normales de x e y

PT = Px + Py

Puesto que la presión ejercida por un gas (a temperatura dada) es proporcional a la

concentración de sus moléculas, la relación de las tensiones de vapor de x e y en el punto de

ebullición de la mezcla será igual a la relación entre el número de moléculas de x y el número de

moléculas de y. En otras palabras, la proporción molar de los dos componentes en el destilado será

igual a la relación entre sus presiones de vapor. Por tanto, las cantidades relativas en peso de los

dos líquidos que se recogen son directamente proporcionales a la tensión de vapor de los dos

líquidos a la temperatura de destilación y a sus pesos moleculares

El limoneno pertenece a una clase de compuestos quimicos conocidos como terpenos. Los

terpenos tienen como unidad basica la del isopreno o 2-metil-1,3butadieno. El limoneno se

encuentra en muchos acietes esenciales, por ejemplo en: limones, naranjas, limas bergamota y

alcaravea. Los terpenos son una familia que se presenta en forma muy variada en muchas plantas,

Por ejemplo el geraniol, la mentona, el menteno, el pineno, etc., son aceites esenciales que se

encuentran en los geranios , la menta y el arbol de pino respectivamente. El limoneo posee un

carbono quiral, por lo que las formas (+) o (-) se presentan de manera natural. Sin embargo, los

arboles de naranjo producen solo uno de dichos enantiomeros. El alcanfor es un terpeno que puede

separarse de la esencia de manzanilla (Matricaria camomilla)), y puede reducirse para obtener elisoborneol y el borneol que se utiliza en la esencia de lavanda. Por otro lado, el terpeno llamado

canfeno puede extraerse del romero y su forma levogira se presenta en el citronelal o en la

valeriana

Figura:a) Estructura del limoneno b) estructura del isopreno




112


a. Materiales a. Reactivos

• Matraz redondo de dos bocas cap. 500

mL.

• Matraz generador de vapor

• Condensador o refrigerante

• Junta en Y para destilación

• Adaptador curvo para destilación

• Matraz Erlenmeyer de 50 mL

• Probeta de 100 o 50 mL

• Soportes universales

•

Pinzas con nuez• Manta de calentamiento

• Cuchillo de cocina

• Mangueras de látex

• Tapón de vidrio

•

Embudo de separación

• Agua destilada

• Pentano( o éter)

• Sulfato de sodio anhidro sólido

• Permanganato de potasio 0,1 M

• Ácido sulfúrico solución 20 % v/v

b. Muestra

• Cascara de naranja.


Experimento N°1: OBTENCION DEL LIMONENO

• Con el cuchillo de cocina se quita a tres naranjas, con todo y la pulpa blanca que lleva

adherida, cuidando de no presionar o tocar demasiado la cáscara para evitar la pérdida del

aceite esencial.




113

• Con las cáscaras se prepara un picadillo (o si se puede un puré) en un matraz redondo de dos

salidas y de 500 mL. En una de las bocas se ensambla un aparato de destilación, unión con el

refrigerante; en la otra boca se coloca la conexión para el ingreso de vapor de agua.

• Se utiliza una probeta para colectar el destilado.

• Se adiciona agua al matraz generador de vapor y se calienta procurando que la ebullición no

sea muy violenta y que el nivel del líquido en el interior del matraz se mantenga constante

durante el proceso de destilación.

• Debe destilarse tan rápido como sea posible de manera que se colecten 150-200 mL del

líquido turbio o aceitoso.

• El puré del matraz se desecha y el destilado se enfría el destilado se enfría a un embudo de

separación y se adiciona 5-10 mL de pentano (o éter) se agita vigorosamente y se deja reposar

para que las capas se separen.• La disolución de pentano se coloca en un pequeño matraz Erlenmeyer y se seca con 5 g de

Sulfato de sodio anhidro. La disolución se filtra o decanta en un recipiente previamente

pesado y el pentano se evapora con un baño de vapor. Se pesa nuevamente el matraz con el

limoneno, se mide el volumen.

Experimento N°2: ANALISIS DEL LIMONENO

Para comprobar la presencia de los dobles enlaces del limoneno, puede realizarse una pequeña

prueba con disolución acuosa de 0,5 mL KMnO4 0,1 M con 0,5 mL ácido sulfúrico 20 % v/v. La

disolución violeta de permanganato de potasio se vuelve de color café claro o incolora debido a quese oxidan y rompen los dobles enlaces C=C.


Experimento N°1: OBTENCION DEL LIMONENO

• ¿Cuántas unidades de isopreno intervienen para formar el limoneno? Identifíquelas.

• Existen 14 posibles isómeros para la misma fórmula C10H16 que difieren en la posición de los

dobles enlaces, dibuje sus estructuras.

•

¿El limoneno es una molécula polar o no polar?

• Identifique el centro quiral del limoneno.

• Durante la separación del limoneno a partir de su disolución acuosa ¿Qué capa lo contiene la

superior o la inferior ¿Por qué?

• El punto de ebullición del limoneno es 177 °C, entonces, ¿Por qué es posible separarlo de las

cáscaras del cítrico por destilación con agua?

• Investigue la estructura del canfeno y sugiere un posible método para extraer el canfeno del

romero.

•

La vitamina A es también un terpeno que puede separarse con hexano de la zanahoria de las

espinacas ¿Cuál es su estructura? ¿Cuántas unidades de isopreno se forman?




114

VI. CUESTIONARIO

1. Al disminuir uno de los componentes en la destilación con vapor. ¿Cómo evolucionará la

temperatura de la destilación?

2. El punto de ebullición de un compuesto para destilarlo por arrastre de vapor debe ser inferior o

superior al del agua?

3. ¿Cómo se ven afectados las tensiones de vapor de los componentes de una mezcla en función

de las cantidades relativas existentes en la misma?

4. Aplicaciones de la destilación en corriente de vapor de vapor.

5. ¿Qué desventajas se podrían citar de la destilación en corriente de vapor, como método de

separación y purificación?

6. A 90,3 °C la tensión de vapor del cloro benceno es de 230 mm y la del agua es de 530 mm.

Calcúlese el porcentaje en peso de cloro benceno en el destilado cuando este derivado

halogenado se somete a una destilación en corriente de vapor a la presión atmosférica.




115

PRÁCTICA Nº 13

INVESTIGACION APLICADA

TEMA N° 2: AISLAMIENTO DE CAFEINA A PARTIR DEL TE

I. OBJETIVOS

• Aislar la cafeína a partir de las hojas de té, usando disolución de carbonato de sodio,

neutralización y extracción con diclorometano

• Identificar la presencia de alcaloides en la cafeína.

II. FUNDAMENTO TEORICO

2.1

BASES XÁNTICAS

Las bases xánticas o púricas son alcaloides derivados de la purina. Concretamente, provienen

del anillo de la purina que se forma a través de la condensación de una pirimidina con un imidazol.

Poseen una estructura cristalina y su fórmula molecular es C3H4 N2. Las más importantes son las

metilxantinas: cafeína, teofilina y teobromina, conocidas respectivamente como 1,3,7-

trimetilxantina, 1,3-dimetilxantina y 3,7-dimetilxantina.

Las metilxantinas actúan como estimulante del Sistema Nervioso Central, facilitando la

memorización, la asociación de ideas y la percepción de los sentidos. El consumo de dosis elevadas

produce excitación, ansiedad e insomnio, temblor, hiperestesia (aumento exagerado de la

sensibilidad en general), hiporreflexia (diminución de los reflejos), alteraciones maníacas y

convulsiones.

También, pueden dar lugar a la aparición de dependencia: dolor de cabeza, irritabilidad y

somnolencia patológica.

2.2 LOCALIZACIÓN EN LA NATURALEZA

• Cafeína: proporción importante en las semillas de café y hojas de té. También en Nuez de

cola, hojas de mate y semillas de guaraná.•

Teobromina: semilla de cacao

•

Teofilina: se obtiene mediante síntesis

2.3 EXTRACCIÓN, CARACTERIZACIÓN Y VALORACIÓN

• Solubilidad: solubles en agua caliente, poco en agua templada e insoluble en agua fría.

Muy solubles en cloroformo, poco en alcohol e insolubles en éter etílico.

• Bases xánticas en la Planta: combinadas con ácidos orgánicos o taninos. Se añade un

álcali para desplazarlas de dicha unión y se extraen con cloroformo, diclorometano o

tolueno.




116

2.4 CAFEÍNA

La cafeína (Metilteobromina, 7-metilteofilina, 1,3,7-trimetilxantina) es uno de los derivados

más importantes de la xantina (un alcaloide). Su concentración en una variedad de té, incluyendo el

té negro y el té verde, depende de las condiciones climáticas y topográficas de su desarrollo y de

los métodos de procesamiento

Se ha encontrado que su concentración varía de un 2,0 a un 4,0%; el té negro de China contiene de

2,6 a 3,6 %, el de Brasil de 2,2 a 2,9 % y el turco 2,1 a 4,6%

La cafeína fue asilada por primera vez por Friese de las semillas de Genipa americana (2,25%) y por

Sthenhouse de los granos de café. La cafeína es un estimulante del sistema nerviosos central y

produce efectos miocárdicos y diuréticos, así como el relajamiento del pequeño musculo de los

bronquios, se trata de un diurético menos potente que la teobromina.

Formula de la Cafeína

Estructuras de xantinas

2.5 RECONOCIMIENTO DE LOS ALCALOIDES

Las técnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los alcaloides en

estado de sal (extractos ácidos), de combinarse con el yodo y metales pesados como bismuto,

mercurio, tugsteno formando precipitados; estos ensayos preliminares se pueden realizar en el

laboratorio o en el campo. En la práctica, se utilizan reactivos generales para detectar alcaloides

como: la solución de yodo-yoduro de potasio (Reactivo de Wagner), mercurio tetrayoduro de

potasio (reactivo de Mayer), tetrayodo bismuto de potasio (reactivo de Dragendorff), solución de

ácido pícrico (reactivo de Hager), ácido sílico túngtico (reactivo de Bertrand), p-dimetilamino

benzaldehido (reactivo de Ehrlich); nitración de alcaloides (reacción de Vitali-Morin se usa para

alcaloides en estado base).




117

III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL


• Vaso de precipitado de 250 mL

• Probeta graduada de 100 mL

• Matraz aforado de 250 mL

• Matraz Kitassato

• Embudo Buchner

• Embudo de separación


• Mortero de porcelana.

• Rejilla con centro cerámico.

•

Equipo de filtración (opcional)• Papel indicador de pH

• Capsula de porcelana

• Celite

• Te negro

• Ácido nítrico concentrado 65 % p/v

• Ácido sulfúrico al 10 % v/v

• Ácido clorhídrico HCl 10% v/v

• Carbonato de sodio p.a. sólido

• Diclorometano p.a.

• Amoniaco en solución

• Solución I2-IK

c.

Equipos de laboratorio• Soporte para embudo de separación

• Balanza



Experimento N°1: AISLAMIENTO DE CAFEINA A PARTIR DEL TE

Técnica A

•

En un beaker de 250 mL se colocan las 5 bolsitas de té, se agregan 100 mL de agua y se deja

hervir durante 20 minutos. Se debe tener la precaución de no romper las bolsitas durante el

calentamiento.

•

Se retiran las bolsas de te luego de extraerlas la mayor cantidad posible de líquido con la

ayuda de una varilla de agitación. A la solución de se te le agrega 5 g de carbonato de sodio (s)

y se agita hasta que el sólido se disuelva.

• La solución se deja enfriar y luego se transfiere a un embudo de separación y se le adicionan

15 mL de diclorometano (en porciones de 5 mL) y agita lentamente para evitar la formación

de emulsiones.

• La fase orgánica inferior se pasa a través de un algodón colocado dentro de un embudo de

caña corta. Con el fin de romper la emulsión que se llegara a formar, sobre el algodón se debe

colocar un poco de agente secante, sulfato de sodio anhidro.

• El diclorometano se elimina por evaporación (rotatoria) o según instrucciones del profesor. La

cafeína cruda obtenida se debe recristalizar, con una mínima cantidad de tolueno-hexano,

acetona o agua, para dar pequeñas agujas de un sólido cristalino blanco.

Nota: tenga la precaución de realizar las extracciones con diclorometano en un lugar perfectamenteventilado y lejos de cualquier flama o fuente de calentamiento pues es muy volátil.




118

Técnica B

• En un vaso de precipitado de 250 mL, se colocan 10 g de hojas de te molidas en 2,5 g de

carbonato de sodio y 50 mL de agua.

• La mezcla es calentada hasta ebullición por 20 minutos, agregando ocasionalmente más agua

para mantener constante el volumen de la mezcla.

• La disolución caliente se filtra y neutraliza mediante la adición de ácido sulfúrico al 10%

• La disolución neutra es entonces filtrada en un tamiz de celite (la cual se coloca en un embudo

Buchner con papel filtro) y lavada con 10 mL de dicloromentano.

• El filtrado de dos fases se lleva a un embudo de separación. La fase orgánica es separada y la

acuosa extraída dos veces con porciones de 20 mL de diclorometano cada una. Las tres

extracciones de diclorometano se combinan y el disolvente se evapora. La cafeína cruda se

puede recristalizar en la menor cantidad de acetona o agua caliente.

•

Los cristales de la cafeína tienen formas de agujas y tienen un punto de fusión de 235°CNota: tenga la precaución de realizar las extracciones con diclorometano en un lugar perfectamente

ventilado y lejos de cualquier flama o fuente de calentamiento pues es muy volátil.

Experimento N°2: PRUEBA DE IDENTIFICACION DE ALCALOIDES XANTICOS

CAFEINA

Ensayos de identificación colorimétricos

a. Reacción de la MUREXIDA

En una capsula o crisol pequeño, colocar 0,5 g de cafeína, agregar 1 o 2 mL de HNO 3 fumante, evaporar la mezcla calentándolo en la campana a Baño María.

Al residuo amarillo añadir una gota de NH3 tornándose inmediatamente de color purpura.

b. Reacción con Iodo

A 5 mL de la solución acuosa, saturada y fría de cafeína se agregan unas gotas de iodo. No se

observara precipitado. Luego añadir 0,5 mL de HCl 10% v/v, se formara un precipitado pardo

rojizo que se redisuleve con la adición de un ligero exceso de una solución de NaOH.

V.

REPORTE DE RESULTADOS• Investigue la estructura de la cafeína e identifique en ella los grupos funcionales que la forman

• Que efecto del carbonato de sodio permite que la separación de la cafeína sea eficiente

• Por qué se agrega la solución de ácido sulfúrico a la mezcla de carbonato y té caliente

• A qué atribuye usted el color violeta en la prueba de murexida con cafeína.

VI. CUESTIONARIO

1. Escriba la estructura y el nombre sistemático de la cafeína, teobromina y teofilina.

2.

Que efecto tiene la cafeína sobre el SNC Sistema Nervioso Central, a nivel de:

a) Corteza




119

b) Bulbo

c) Medula espinal

3. ¿Qué otros métodos de identificación química e instrumental se pueden emplear para la

detección de la cafeína en productos comerciales? Describa brevemente.

4. a. ¿Qué es el coeficiente de reparto o coeficiente de distribución?

b. Este procedimiento de extracción de principios activos en diferentes fases de solventes;

¿en qué industrias se utiliza?

5. Indique un proceso esquemático o diagrama de flujo de producción para la extracción de

colorante de la betarraga



CONTROL DE PRÁCTICAS DE QUIMICA II

PRACTICA Nº01

HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS

APELLIDOS y Nombres: ______________________________________________________________GRUPO: ________________________FECHA: _________________CASILLERO: _____

Coloque en los casilleros solamente en número de la pregunta que se le asigno




121


PRACTICA Nº02

ALCOHOLES






122


PRACTICA Nº03

ALDEHÍDOS Y CETONAS






124


PRÁCTICA N05

AMIDAS Y AMINAS






125


PRACTICA Nº06

CARBOHIDRATOS






127


PRACTICA Nº08

PROPIEDADES COLIGATIVAS: MEDICIÓN DE TEMPERATURA






129


PRACTICA Nº10

CALOR LATENTE DE DISOLUCIÓN Y CALOR DE REACCIÓN






130


PRACTICA Nº11

EQULIBRIO IÓNICO: SOLUCIONES AMORTIGUADORAS (BUFFER CITRATO)






132


PRACTICA Nº13

INVESTIGACIÓN APLICADA: TEMA 1 (Limoneno) y TEMA 2 (Cafeína)





VII. BIBLIOGRAFÍA

1. Climet M. y otros, 2005, “Experimentación en Química”, Editorial Universidad Politécnica

de Valencia, España.

2. De la Cruz Rodríguez, Arcadio; de la Cruz Pérez, María Ester; “Química Orgánica

Vivencial”; 2da Edición, McGraw-Hill Interamericana; México, 2006

3.

Domínguez, X., 1973, “Experimentos de Química Orgánica”, Editorial Limusa, México,4. Gibaja, S., 1977, “Guía para el Análisis de Compuestos de Carbono”, Editorial Universidad

Mayor de San Marcos, Lima.

5. Guarnizo A., Martinez P., 2009, “Experimentos de Química Orgánica”, Ediciones Elizcom,

Colombia.

6. Keese R., 1993,“Métodos de Laboratorio para Química Orgánica”, Editorial Limusa, México,

7. Shriner R., Fuson R. & Curtin D., 1974, “Identificación Sistemática de Compuestos

Orgánicos”, Editorial Limusa, México.

8. Wade Jr. L., , 2004, “Química Orgánica”, Editorial Pearson Educación S.A., México.

9. Wild F., 1951,“Identificación de Compuestos Orgánicos”, Editorial Gustavo Gili S.A.,

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10. http://www.quimicaorganica.org/alcanos/nomenclatura-alcanos.html.

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Manual de Quimica II 2016-1(1-13) (1)

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