Recristalizacion-y-punto-de-fusion (1).docx

UNIVERSIDAD ¨MAYOR DE SAN ANDRES¨ FACULDAD DE INGENIERIA LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA

RECRISTALIZACION Y PUNTOS DE FUSION UNIVERSITARIA

:

MIRIAM LLANQUE CALLISAYA

CARRERA

:

INGENIERIA QUIMICA

DOCENTE

:

ROBERTO PARRA

AUXILIAR

:

GRUPO

:

¨B¨

FECHA

:

11 MARZO DE 2019

RECRISTALIZACION Y PUNTOS DE FUSION 1. OBJETIVOS  Objetivo general  Lograr la purificación de una muestra determinada empleandola técnica de re

cristalización.  Comprobar de forma experimental el punto de fusión de unasustancia pura e

impura y comparar sus rangos.  Objetivos específicos  Determinar el disolvente

adecuando

realizandopruebas de solubilidad

en

diferentes disolventes.  Utilizar el punto de fusión como criterio de pureza en una sustanciadeterminada.  Determinar la pureza del compuesto a recristalizar.  Realizar un balance de materia.

2. FUNDAMENTOTEÓRICO 2.1 Punto de fusión

El punto de fusión de (PF) normal de un sólido cristalino esla temperatura a la cual el sólido se trasforma en liquido bajo presión atmosférica. Para sustancias puras el cambio de estado sólido a líquido ocurre en un rango pequeño de variación de temperatura, y deallí su relativo valor para identificar a una sustancia por su PF. Si ahora el líquido se enfría, comenzara la solidificación a la misma temperatura, por lo tanto, el PF y el punto de solidificación son idénticos para una sustancia pura. 2.1.1 Variación del punto de fusión

El punto de fusión no varía con el cambio de presión externa ni tampoco depende de la cantidad de muestra que se utiliza. Ahora cunado un sólido puro funde, se convierte en un líquido puro y este cumple las propiedades mencionadas anteriormente. Esto quiere decir que, si en el sistema que funde hay presente una impureza (que se disolverá en la fase liquida fundida de la muestra), la

presión de vapor del sistema del líquido será menor que el valor anterior para una cierta temperatura. Es decir que una impureza en fase fundida de la muestra hace descender el punto de fusión de una sustancia pura, lo que quiere decir que cuando hay una impureza presente, el punto de fusión aparecerá a menor temperatura y con un rango de fusión más amplio. 2.1.2 Utilidad del punto de fusión

El punto de fusión de una sustancia en una propiedad física q nos permite utilizarlacomo:  Punto de fusión como criterio de pureza. Cuando una sustancia es pura, el rango

de temperaturas entre las que se produce su fusión es muy pequeño (usualmente 0.5

a 1),

y el punto de fusión se mantiene constante después de varias

purificaciones. Si la muestra es impura, ese rango es muy amplio y está por debajo del verdadero punto de fusión. Por ello, las sucesivas purificaciones de una sustancia orgánica pueden controlarse por su punto de fusión, ya que cuanto más nítido y estrecho sea el rango de fusión, más pura puede considerarse la sustancia.  Punto de fusión como criterio de identificación. Si después de varias purificaciones el

punto de fusión de una sustancia se mantiene nítido y no varía, puede razonablemente suponerse que dicha sustancia es pura.

Se recurrirá, a

continuación,a libros con tablas de compuestos orgánicos con puntos de fusión análogos. Para poder distinguir unívocamente de cuál delassustancias con punto de fusión con idéntico punto de fusión se trata, recurrimos a la experiencia denominada Punto de Fusión Mezcla.  El punto de fusión mezcla consiste en mezclar la sustancia (en proporción 9:1 u

8:2), con muestras puras de distintos compuestos que poseen idéntico punto de fusión. Solo se mantendrá de sus dos componentes la constancia del punto de fusión en el caso de que se trate de la

misma sustancia, pues las que son

diferentes actuaran como impurezas al determinar los puntos de fusión, y estos serán más bajos.  Puede haber excepciones al comportamiento descripto, por lo cual el punto de

fusión mezcla es un buen indico, pero no una prueba absoluta de la identidad.

2.1.2.1 Otros comportamientos del punto defusión. Descomposición.- Todos loscompuestos orgánicos descomponen cuando son

calentados a temperaturas suficientemente altas. En algunos compuestos esta descomposición tiene lugar a altas temperaturas muy próximas a su punto de fusión. Algunos de estos compuestos pueden exhibir un rango estrecho con evidencia de descomposición, como por ejemplo oscurecimiento. Otros, incluso compuestos puros, pueden exhibir un rango de fusión-descomposición muy amplio.  Polimorfismo.- Algunos compuestos exhiben polimorfismo. Este fenómeno se da

cuando tenemos diferentes formas cristalinas para la misma sustancia. Cada estructura polimórfica tendrá un punto de fusión distinto. Cuando en la literatura se indica más de un punto de fusiónpara un compuesto orgánico puro normalmente significa que el compuesto tiene estructuras polimórficas. 2.2.

RECRISTALIZACION:

Los compuestos orgánicos obtenidos por síntesis o por aislamiento a partir de sustancias naturales, no son puros ya que usualmente están mezclados con menores cantidades de otros compuestos q es necesario eliminar. Para ello se utilizara el procedimiento llamado Re cristalización que es utilizado para separar un compuesto sólido de sus impurezas, basándose en la diferencia de solubilidades de ambos, en algún solvente, o mezcla desolventes. 2.2.1 Factores que afectan la solubilidad de una sustancia

 La solubilidad de un soluto en un solvente particular varía con la temperatura. La

mayoría de los compuestos orgánicos son más solubles en solventes calientesque en el mismo solvente frio.  Otro factor que modifica la solubilidad de un soluto, es el “efecto del ión común”,

basado

en

el

principio

de

LeChatelier.

2.2.2. Elección del solvente indicado Para predecir la solubilidad de un soluto en un solvente dado,es necesario tener presente las características de ambos. Para el soluto tendremos en cuenta su carácter iónico o la polaridad de la molécula, peso molecular, relación entre éste y los grupos polares presentes y su capacidad para formar puentes de hidrogeno. En lo respecta al solvente, debe considerarse su polaridad, posibilidad de formar puentes de hidrogeno, carácter acido-base, y su contante dieléctrica. Ahora bien la clave para el éxito de la recristalización es la elección del solvente apropiado. Un solventeideal para purificar un sólido por recristalización debe reunir las siguientes características:  No debe reaccionar con elsoluto.

 Debe disolver, al producto a purificar, mucho más a alta temperatura, que a bajas

temperaturas.  La solubilidad de la sustancia a purificar debe ser lo más baja posible en el solventefrio.

 Debe disolver los contaminantes a bajas temperaturas o no disolverlos a alta

temperatura.  Debe tener un punto de ebullición relativamente bajo para facilitar el secado de los

cristales húmedos. Cuando dos o más solventes resulten igualmente indicados para una recristalización, se usara el de más fácil purificación, menor inflamabilidad y menor toxicidad y costo.

3. METÓDICAEXPERIMENTAL

Disolver en caliente

35 ml de agua

Si i

¿Tiene color?

1 g de muestra impura

No i

Determinar el punto de fusión 117ºc

Solución caliente

0.5 g carbono activo

Filtrado en caliente Carbono cativo usado

Solución limpia

Cristalizar por enfriamiento

Filtrado en frio

Agua madre 32.5 ml

Cristales puros

Secar

Punto de fusión del compuesto recristalizado 125 ºC

Pesar

Rendimiento n = 18.5%

Masa de los cristales A. BENZ0.139 gr

4. DATOS, CALCULOS  Datos experimentales Masa inicial = 1.001g 75% acido benzoico 25% ácido oxálico Volumen de agua inicial = 35 ml TºC 10

Solubilidad del A. Benzoico g/100cc H2O 0.21

18

0.27

80

2.75

89

????

95

6.80

Masa del carbón activo = 0.5 g Temperatura de horno = 95ºC Tiempo de secado = 20 min Volumen de agua madre = 32.5 ml Masa del papel filtro = 0.341 g Masa del papel filtro con cristales = 0.480g Masa de cristales = 0.139 g To= 113 ºC Rango de muestra impura 4º c Tf= 117 º C

To= 125 ºC Rango de muestra pura 5º c Tf= 130 º C  Cálculos y resultados experimentales Calcular la solubilidad del A. Benzoico 𝒚 − 𝒚𝟏 𝒚𝟐 − 𝒚𝟏 = 𝒙 − 𝒙𝟏 𝒙𝟐 − 𝒙𝟏 𝒚 − 𝒚𝟏 ∗ (𝒙𝟐 − 𝒙𝟏 ) + 𝒙𝟏 = 𝒙 𝒚𝟐 − 𝒚𝟏 89 − 80 ∗ (6.80 − 2.75) − 2.75 = 𝑥 95 − 80

𝑥 = 5.18

𝑔 100 𝑚𝑙 𝐻2𝑂

Calcular del volumen del agua necesario 1.001𝑔 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 ∗

75 𝑔 𝐴. 𝐵. 100 𝑚𝑙 𝐻2𝑂 ∗ ∗ 1.3 100 𝑔 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙 5.18 𝑔

𝑉𝐻2𝑂 = 16.82 𝑚𝑙

Lamasaexperimental:

𝑚cristales= 𝑚𝑝𝑎𝑝𝑒𝑙𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜+𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎− 𝑚𝑝𝑎𝑝𝑒𝑙𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑚cristales = 0.480 g- 0.341 g 𝑚cristales = 0.139 g𝐴𝑐. 𝐵𝑒𝑛𝑧𝑜𝑖𝑐𝑜𝑝𝑢𝑟𝑜

Masa de aguas madre:𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑑𝑟𝑒

=

𝑚 𝑔𝑒𝑥𝑝 100𝑚𝑙𝐻2 𝑜

𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑑𝑟𝑒 =

* 𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑑𝑟𝑒

0.139 ∗ 32.5𝑚𝑙 100𝑚𝑙𝐻2 𝑜

𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑑𝑟𝑒 = 0.045𝑔 Balance de materia

𝑚 A.B.= 𝑚𝐸𝑥𝑝+ 𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎𝑠𝑚𝑎𝑑𝑟𝑒+𝑚𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑚𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠= 𝑚𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎− 𝑚𝐸𝑥𝑝− 𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎𝑠𝑚𝑎𝑑𝑟𝑒⌊1⌋

𝑚𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 = 1.001𝑔 − 0.139𝑔 − 0.045𝑔 𝑚𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 = 0.817𝑔

Calculamos el rendimiento Paraelrendimiento:

𝑚𝑔𝑟𝐸𝑥𝑝 𝜂= ×100% 𝑚𝑇𝑒𝑜 𝜂=

0.139 𝑔𝑟𝐴𝑐.𝐵𝑒𝑛𝑧𝑜𝑖𝑐𝑜

× 100%

0.750 𝑔𝑟𝐴𝑐.𝐵𝑒𝑛𝑧𝑜𝑖𝑐𝑜 𝜼 = 18.5 % 5. INTERPRETACIÓN DE LOSRESULTADOS Se pudo observar que en el proceso de re cristalizaciónexistieron muchas pérdidas considerables de los cristales al filtrarlos porque no mantuvimos el embudo caliente. No realizamos el experimento adecuadamente porque se evidencio en los resultados tuvimos solo un rendimiento del 18.5 % hubo muchas pérdidas y obtuvimos una cantidad muy pequeña de cristales del ácido benzoico 6. CONCLUSIONES  Nos demoramos en el proceso de calentamiento del embudo

y en el

filtrado por

consiguiente realizamos muchos errores  No hubo una buena coordinación para realizar el experimento por lo cual tuvimos muchas pérdidas de cristales en el proceso y en el agua madre ya que utilizamos mucha agua cada instante para tratar de recuperar los cristales pegados en la trompa del embudo, papel filtro y en los recipientes y como resultado una cantidad de 0.139 g de cristales de ácido benzoico puro.  Determinamos los rangos de los puntos de fusión del compuesto puro e impuro y los resultados no fueron los esperados por que se aumentó el rango del punto de fusión del compuesto puro.

7. CUESTIONARIO

1. En la purificación de un sólido por re cristalización en un disolvente ¿Qué es más aconsejable enfriar la solución rápida o lentamente? Explique. Se debe hacer enfriar lentamente para formar cristales grandes y lograr mayor pureza sin que intervengan otras partículas en la recristalización. 2. ¿Sería adecuado la succión a través de un buchner para filtrar una disolución en la que se haya utilizado éter como disolvente? No. Ya que en solvente muy volátiles podrán evaporarse por efecto de la succión, modificando la proporción de solventes en la mezcla o enfriando al embudo, generando una prematura formación de cristales. Estos cristales precipitados en el embudo, junto con las impurezas que se querían eliminar, conducen a la disminución del rendimiento. 3. ¿Qué ventajas presenta el agua como disolvente de recristalización? ¿qué ventajas tendrá el tetracloruro de carbono sobre el éter y el benceno? El agua es polar, no es volátil, no es inflamable y disuelve fácilmente las sustancias polares mientras que el tetracloruro es una sustancia no polar que disuelve sustancias no polares, mientras que el éter es volátil y el benceno toxico El tetra cloruro de carbono será más eficaz sobre el benceno ya que casi tienes la misma naturaleza (no polar), mientras que no así sobre el éter(polar). . 4. ¿Porque es importante reducir al mínimo la evaporación del disolvente durante la filtración de una solución caliente? Porque el disolvente el disolvente al evaporarse necesita una cantidad de calor para cambiar de estado líquido a gaseoso, por lo tanto, al reducir la evaporación, se evita la perdida de calor del sistema, el mismo que es necesario para que la muestra no se enfríe tan rápidamente, de ese modo los cristales no taparan el filtro. 5. Cuando se filtra un sólido por succión en buchner ¿Por qué se debe interrumpir la succión antes de cerrar la trompa de agua? Para evitar la inundación del sistema provocada por el vacío.

6. Prediga razonablemente que compuesto de cada pareja será más soluble en éter y agua: COMPUESTO

SOLUBILIDAD

Acido oxálico

polar, disuelve en agua

Glioxal

polar, disuelve en agua

Etilendiamina

polar, disuelve en agua

Tetra metil etilendiamina

no polar, disuelve en éter

Acidomalonico

polar disuelve en agua

Malonato de etilo

no polar disuelve en éter

Glicerina

polar disuelve en agua

Trimetileter

no polar disuelve en eter

7. ¿Por qué debe cerrarse ambos extremos del tubo capilar cuando se determina el punto de fusión de un compuesto que sublima? Para que no exista perdida de sustancia debido a la sublimación 8. Se determina experimental mente el punto de fusión de un compuesto puro conocido x resultando este comprendido en el intervalo 158-159 ºc. a continuación, se determinan los puntos de fusión en cada caso Punto de fusión de una mezcla de x con el ácido salicílico (Punto de fusión 158ºc)130-135ºcPunto de fusión de x con benzamilida (Punto de fusión 160ºc )158-159ºcPunto de fusión de una mezcla de x con p-metilbenzalamina (Punto de fusión 160ºc)158-159º Con benzamilida es el mismo de allí q es este compuesto. Mientras que con p-metilbenzalamina x esta en mayor cantidad. 9. ¿Qué comprimidos analgésicos traen acido metil salicilico? Principalmente la aspirina y el paracetamol. 10. ¿Si el compuesto a recristalizar es el ácido acetil salicílico en un compuesto analgésico cuáles serán las impurezas? Almidón, metilcelulosaycelulosamicrocristalina. 11. ¿Cuál es la estructura del ácido acetil salicílico?

12. Señale las funciones orgánicas que se pueden identificar en la formula molecular de este compuesto. Presenta un anillo bencénico y dos grupos carboxilo 13. Consulte las propiedades físicas del ácido acetil salicílico Su punto de fusión es de 138ºc y el de ebullición de 140ºc su solubilidad en agua es de 1mg/ml 20ºc densidad de 1.4 g/ml. 14. ¿Qué es una hidrolisis? En el estudio de las soluciones acuosas de electrólitos, el término hidrólisisse aplica especialmente a las reacciones de los cationes (iones positivos) con el agua para producir una base débil, o bien, a las de los aniones (iones negativos) para producir un ácido débil. Entonces se dice que la sal de un ácido débil o de una base débil, o de ambos, de un ácido débil y una base débil, está hidrolizada. 15. Explique el fenómeno de coprecipitación Es la formación de compuestos insolubles, paralelos al compuesto que se desea purificar 16. ¿En dónde se pueden encontrar las tablas de solubilidad de compuestos y como se reporta la solubilidad? Las tablas de solubilidad se pueden encontrar en libros que traten de la materia y se la expresa como la cantidad máxima de soluto, que se puede disolver en cierta cantidad de disolvente a cierta temperatura. 17. ¿Es mejor obtener cristales pequeños o grandes? ¿Qué procedimientos puede utilizar para obtener cristales pequeños o cristales grandes? Es lo mejor obtener cristales grandes, para los cual necesitamos un enfriamiento lento. 18. Explique porque para evitar las reacciones de hidrolisis se puede purificar con un sistema de solubilizacion en alcohol y precipitación en agua o bien utilizando una mezcla de solventes con ácido acético y agua. Explique como lo haría experimentalmente. El alcohol no reaccionara con el compuesto s purificar, el ácido acético no reaccionara en hidrolisis y si sucede sería muy pequeña, pues el ácido interviene en las reacciones de hidrolisis.

19. Se le ha encomendado recristalizar la sustancia A, para lo cual dispones de los solventes X, Y, y Z, con las siguientes propiedades Solvente Punto de ebullición Solubilidad de A en frio Solubilidad de A en calientex 35ºc 0.2 g/100ml 12 g/100mly 80ºc 4.0 g/100ml 13 g/100mlz 74ºc 0.4 g/100ml 15 g/100ml ¿Cuál de todos ellos consideras el más adecuado? El más adecuado es z pues su solubilidad en frio es mínima y la solubilidad en caliente es máxima 20. ¿Por qué se debe filtrar en caliente y el embudo de vidrio al igual que el matraz donde recibe el filtrado debe estar previamente calentados? Para evitar precipitaciones en el filtrado con el descenso de la temperatura Sedebe filtrar de tal forma que no cristalice nada de soluto ni en el papel de filtro ni en el embudo. Para ello se requiere una filtración rápida con un mínimo de evaporación en un embudo previamente calentado en una estufa, y provisto de un filtro de pliegues para aumentar la velocidad de filtración.

8.

BIBLIOGRAFIA 

Guía de laboratorio QMC 200 L (GALAGOVSKY.Lydia;QUÍMICA ORGANICA “Fundamentos

teóricos-prácticos

laboratorio”.Ed Universitaria de BuenosAires) 

http://www.quimicaorganica.net/recritalizacion.html

para

el

9.

ANEXOS