Hojas adicionales Química Orgánica I (1311) Manual de Prácticas

Hojas adicionales
Química Orgánica I (1311)
Manual de Prácticas
DISOLVENTES MÁS USADOS EN ORDEN DE POLARIDAD
DISOLVENTES
FÓRMULA
CONDENSADA
FÓRMULA
SEMI-DESARROLLADA
Pe
(ºC)
Densidad
(δ)
Hexano
C6H14
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
69°
0.659
Tolueno
C7 H8
110°
0.865
Benceno
C6 H6
80°
0.874
Éter
C4H10O
35°
0.706
77°
1.604
61°
1.492
40°
1.325
77°
0.902
56°
0.791
CH3
P
O
L
A
CH3-CH2-O-CH2-CH3
Cl
Tetracloruro
de carbono
CCl4
C
Cl
Cl
Cl
Cl
R
I
D
A
Cloroformo
CHCl3
C
H
Cl
Cl
Cloruro de
metileno
ó
Diclorometano
Cl
CH2Cl2
H
C
Cl
H
O
D
Acetato de etilo
Acetona
C4H8O2
CH 3-C-O-CH 2-CH 3
O
C3H6O
CH3-C-CH3
Etanol
C2H6O
CH3-CH2-OH
78°
0.785
Metanol
CH4O
CH3-OH
65°
0.791
Agua
H2O
100°
1.000
118°
1.049
Ácido acético
O
H
H
O
C2H4O2
CH3
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C
OH
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Química Orgánica I (1311)
Manual de Prácticas
PRÁCTICA NO. 1 DETERMINACIÓN DE PUNTO DE FUSIÓN
INFORMACIÓN ADICIONAL
1. El punto de fusión de un compuesto sólido es la temperatura a la cual se
encuentran en equilibrio la fase sólida y la fase líquida y generalmente es
informado dando el intervalo entre dos temperaturas: la primera es cuando
aparece una primera gotita de líquido y la segunda es cuando la masa
cristalina termina de fundir. Por ejemplo, el pf del ácido benzoico se
informa como:
pf = 121 – 122ºC
2. El punto de fusión de un compuesto puro, en muchos casos se informa
como una sola temperatura, ya que el intervalo de fusión puede ser muy
pequeño (menor a 1º). En cambio, si hay impurezas, éstas provocan que el
pf disminuya y el intervalo de fusión se amplíe. Por ejemplo, el pf del ácido
benzoico impuro podría ser:
pf = 117 – 120ºC
3. Aprovechando esta característica, se emplea el punto de fusión mixto
(punto de fusión de una mezcla) para determinar la identidad de un
compuesto:
 Si se mezclan dos muestras diferentes de la misma sustancia, el
resultado sigue siendo la misma sustancia pura.
 Si se mezclan dos muestras de sustancias diferentes, éstas se
impurifican entre sí, por lo cual la mezcla fundirá a una temperatura más
baja y el intervalo de fusión será más amplio.
EXPERIMENTO II – B (Optativo)
PROBLEMA Y PUNTO DE FUSIÓN MIXTO
a) PUNTO DE FUSIÓN DE UNA SUSTANCIA PROBLEMA
Determine el pf de una sustancia problema y compárelo con los de la lista de
sustancias posibles.
Es probable que encuentre varios puntos de fusión
parecidos. (No olvide controlar la velocidad de calentamiento).
Anote aquí los puntos de fusión encontrados.
(Anote los dos valores, el de inicio y el de término, para conocer el intervalo)
Sustancia Problema
pf=
Sustancias posibles
A.B.C.-
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pf ºC
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Química Orgánica I (1311)
Manual de Prácticas
b) PUNTO DE FUSIÓN MIXTO
Para confirmar o rechazar la identidad de su sustancia problema, lleve a cabo el
punto de fusión mixto, para lo cual coloque unos cristales de la sustancia conocida
a la izquierda del cubre-objetos (observe la Figura 2), unos cristales de su
sustancia problema a la derecha y un poco de la mezcla de ambos, abajo. Para
hacer la mezcla, puede poner unos cristales de cada uno en un vidrio de reloj y
molerlos con el extremo de un agitador.
Realice todos los pf mixtos que necesite, hasta identificar la sustancia problema,
dibujando en su cuaderno los esquemas y anotando los tres puntos de fusión en
cada uno, con su intervalo, ya que eso nos proporciona información.
Sustancia conocida “A”
Sustancia Problema
pf =
pf =
Mezcla (A + Prob.)
pf =
(Figura 2)
______________________________________________________________
Sustancia conocida “B”
Sustancia Problema
pf =
pf =
Mezcla (B + Prob.)
pf =
(Figura 3)
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PRÁCTICA No. 2
Química Orgánica I (1311)
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CRISTALIZACIÓN SIMPLE
INFORMACIÓN ADICIONAL
A. El procedimiento general en una cristalización es el siguiente:
a) Disolución del compuesto sólido en el disolvente ideal a ebullición.
b) Eliminación de las impurezas coloridas (si las hay) por ebullición con carbón
activado.
c) Eliminación de las impurezas insolubles por filtración en caliente. (En el caso
de haber usado carbón activado, se puede usar un ayuda-filtro).
d) Inducción de la cristalización (formación de los cristales). Además de dejar
enfriar a temperatura ambiente y luego en baño de hielo-agua, también se puede
inducir la cristalización tallando las paredes del matraz con una varilla de vidrio,
sembrando cristales, etc.
e) Separación de los cristales de las aguas madres por filtración al vacío.
f) Lavado de los cristales con un poco del disolvente frío.
g) Secado de los cristales.
B. Carbón activado
El carbón activado es preparado a partir de diversos materiales, tales como carbón,
madera, cáscara de nuez, turba y petróleo. Su poder adsorbente surge cuando es
calentado a altas temperaturas (800 a 1000º) en la ausencia de oxígeno; de esta manera
se crean millones de poros microscópicos en la superficie del carbón.
El carbón activado tiene una fuerte atracción para moléculas orgánicas y es
excelente en retener firmemente moléculas más pesadas tales como compuestos
aromáticos o resinas.
El proceso de adsorción trabaja como un imán para mantener las impurezas en la
superficie del carbón activado, la adherencia se da por una atracción electrostática.
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Química Orgánica I (1311)
Manual de Prácticas
PRÁCTICAS No. 4 y 5
DESTILACIÓN SIMPLE Y FRACCIONADA
PUNTO DE EBULLICIÓN Y DESTILACIÓN A PRESIÓN REDUCIDA
INFORMACIÓN ADICIONAL
a) El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual su presión de vapor es igual
a la presión externa. Para que una sustancia alcance su punto de ebullición, es necesario
suministrar la energía necesaria para que pase del estado líquido al estado de vapor.
b) Las destilaciones se pueden clasificar de la siguiente manera:
Simple
A Presión atmosférica
Fraccionada
Destilación
Simple
A Presión reducida
Fraccionada
c) El punto de ebullición de las sustancias varía en relación directa con la presión, pues la
relación entre la presión aplicada y la temperatura de ebullición de un líquido está
determinada por su comportamiento presión de vapor-temperatura.
Muchos líquidos orgánicos no pueden ser destilados a presión atmosférica debido a que
se descomponen al llegar a su punto de ebullición o aún antes, esto es frecuente en
compuestos que ebullen por encima de los 200 ºC. Estas sustancias se purifican o separan
por una destilación a presión reducida para evitar su descomposición. Dicha destilación
puede hacerse simple o fraccionada, dependiendo de la mezcla de sustancias que se tenga:
Figura 1. Equipo para destilación simple
a presión reducida
Figura 2. Equipo para destilación fraccionada
a presión reducida
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Química Orgánica I (1311)
Manual de Prácticas
d) Un nomograma es la representación gráfica de una ecuación de varias variables y consta de
tantos elementos gráficos como variables tenga la ecuación. Estos elementos pueden ser
puntos o líneas, ya sea rectas o curvas. Dados los valores de todas las variables menos una,
el de esta última puede encontrarse por medio de algún recurso geométrico inmediato, que
generalmente es el trazado de otra línea que pasa por ese punto.
e) En general, los factores que determinan el punto de ebullición son: el peso molecular, la
forma lineal o ramificada de las moléculas, su polaridad y la asociación intermolecular.

Para PUNTO DE EBULLICIÓN y DESTILACIÓN SIMPLE, se tienen 2 juegos de
disolventes:
o
o
Serie de alcoholes lineales.
Un alcohol lineal y uno ramificado, del mismo peso molecular (n-propanol e isopropanol).
Serie de hidrocarburos. Aún cuando no los tenemos en el laboratorio, se pueden
anotar los puntos de ebullición de esta serie y también dibujar esta gráfica, para
comparar resultados, sobre todo porque este tema es parte de su curso de Teoría.
o
ALCOHOLES
Metanol
P.e.
normal
64º
P.e. en la Cd.
de México
HIDROCARBUROS
n-Pentano
P.e.
normal
36º
Etanol
78º
n-Hexano
69º
n-Propanol
97º
n-Heptano
98º
n-Butanol
118º
n-Octano
125º
ALCOHOLES
LINEALES
Y RAMIFICADOS
n-Propanol
No. de
ramificaciones
P.e. en la Cd.
de México
97º
iso-Propanol

P.e. normal
82º
Dibuje una gráfica para cada serie, anotando en las abscisas el número de átomos de carbono y
en las ordenadas el punto de ebullición en °C.
Temp.
°C
No.de átomos
de carbono
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PRÁCTICA No. 6
Química Orgánica I (1311)
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CROMATOGRAFÍA EN CAPA FINA
INFORMACIÓN ADICIONAL
a) Concepto de cromatografía
La cromatografía se define como la separación de una mezcla de dos o más compuestos por
distribución entre dos fases inmiscibles: una fase móvil, llamada también activa, que transporta las
sustancias que se separan y que progresa en relación con la otra, denominada fase estacionaria. La
fase móvil puede ser un líquido o un gas y la estacionaria puede ser un sólido o un líquido. Todas
las técnicas cromatográficas dependen de la distribución de los componentes de la mezcla entre esas
dos fases.
Según lo anterior, son posibles varios tipos de cromatografía, dependiendo de la naturaleza
de las dos fases involucradas: pueden ser sólido-liquido (capa fina, papel o columna), o bien
liquido-liquido o gases-liquido (fase vapor).
Todos los sólidos finamente pulverizados tienen el poder de adsorber en mayor o menor
grado otras sustancias sobre su superficie; y, similarmente, todas las sustancias pueden ser
adsorbidas, unas con más facilidad que otras. Este fenómeno de adsorción selectiva es el principio
fundamental de la cromatografía.
b) Concepto de Rf
El símbolo Rf significa “Relación de frentes”, es una relación de distancias, y se
expresa como el cociente entre la distancia recorrida por la sustancia y la distancia recorrida por
el disolvente hasta el frente del eluyente:
Rf =
(a) distancia que recorre la muestra desde el punto de aplicación
(b) distancia que recorre el disolvente hasta el frente del eluyente
Frente del eluyente
Muestra
Punto de aplicación
(a)
(b)
El valor de Rf depende de las condiciones en las cuales se corre la muestra: tipo de adsorbente,
eluyente, así como las condiciones de la placa, temperatura, vapor de saturación, etc. Tiene una
reproducibilidad de  20%, por lo que es mejor correr duplicados de la misma placa.
c) Cromatografía en capa fina
En la cromatografía en capa fina (ccf), se utiliza una placa recubierta con el adsorbente
(fase estacionaria) en forma de una capa delgada, de espesor constante, adherida sobre un soporte
rígido, que puede ser una placa de vidrio, aluminio o poliéster. Hay adsorbentes que contienen un
indicador de fluorescencia para facilitar la identificación de muestras. Si no se usa indicador y los
componentes no son coloridos, se requerirán otras técnicas de revelado.
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Química Orgánica I (1311)
Manual de Prácticas
El eluyente (fase móvil) ascenderá por capilaridad por la placa y arrastrará los componentes
en forma diferenciada a lo largo de ésta, produciendo “manchas” de los componentes. El grado de
elución de las sustancias dependerá tanto de su propia polaridad como de la polaridad del eluyente
utilizado.
h) Gel de sílice.
Es una forma granular y porosa de dióxido de silicio, hecho a partir de silicato sódico. Es un
gel sólido y duro, de aspecto cristalino, poroso, inerte, no tóxico e inodoro. Su fórmula molecular es
SiO2.nH2O, casi insoluble en agua y en cualquier otro disolvente. Es químicamente estable, sólo
reacciona con ácido fluorhídrico y con álcali.
OH
O
Si
OH
O
O
O
Si
Si
OH
O
O
O
Si
Si
OH
O
O
O
Si
Si
O
O
O
Si
O
n
El gel de sílice, también conocido como Silicagel, es un producto absorbente que puede
diferenciar la adsorción de diferentes moléculas, actuando como un adsorbente selectivo en
procesos de cromatografía, tanto en columna como en placa fina.
El gel de sílice está catalogado como el de mayor capacidad de absorción de los que se
conocen actualmente, y bajo diferentes métodos de fabricación, se pueden conseguir diferentes tipos
de gel de sílice con diversas estructuras de poro, pudiendo llegar a absorber hasta un 40% de su
propio peso en agua, por lo que es usado también para reducir la humedad en espacios cerrados.
O
O
O
O
Para el Informe.  Para mayor claridad de los resultados, incluya en su informe los dibujos de las
cromatoplacas a tamaño natural de todos los experimentos.
 Conteste también las siguientes preguntas en cada experimento:
I. Preparación de cromatoplacas y capilares.
a) Explique cómo se preparan las cromatoplacas.
b) Diga cómo se prepara la cámara de elución.
II. Aplicación de la muestra y efecto de la concentración.
a) ¿Cuál es la relación existente entre la intensidad y tamaño de las manchas con la
concentración de la sustancia aplicada en cada caso?
b) ¿Cuál es el Rf de la mancha intermedia?
III. Polaridad de las sustancias y polaridad de los eluyentes.
a) ¿Cuál es el eluyente adecuado? ¿Por qué?
b) ¿Cuál de las dos sustancias problema es la más polar? ¿Por qué?
c) ¿Cuál es la sustancia problema menos polar? ¿Por qué?
IV. Pureza de las sustancias.
a) ¿Cuál es la sustancia pura? ¿Por qué?
b) ¿Cuál es la sustancia impura? ¿Cuántas impurezas se observan?
c) ¿Cuál es el Rf de la sustancia principal?
d) ¿Cuál es el Rf de la impureza?
V. La cromatografía en capa fina como criterio parcial de identificación
a) Diga cuál eluyente permite una mejor separación de los componentes.

b)
c)
d)
e)
f)
Tomando en cuenta solamente la cromatoplaca eluída en el eluyente que resultó
ser el adecuado, conteste también las siguientes preguntas:
¿A qué analgésico corresponde el Prob. 1? ¿Por qué?
¿A qué analgésico corresponde el Prob. 2? ¿Por qué?
¿Cuál es el Rf del ácido acetil-salicílico?
¿Cuál es el Rf del paracetamol?
¿Cuál es el Rf de la cafeína?
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PRÁCTICA No. 7
Química Orgánica I (1311)
Manual de Prácticas
CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA
INFORMACIÓN ADICIONAL
a) Concepto de cromatografía
a) La cromatografía se define como la separación de una mezcla de dos o más
compuestos por distribución entre dos fases inmiscibles: una fase móvil, llamada
también activa, que transporta las sustancias que se separan y que progresa en
relación con la otra, denominada fase estacionaria. La fase móvil puede ser un
líquido o un gas y la estacionaria puede ser un sólido o un líquido. Todas las
técnicas cromatográficas dependen de la distribución de los componentes de la
mezcla entre esas dos fases.
b) Según lo anterior, son posibles varios tipos de cromatografía, dependiendo de la
naturaleza de las dos fases involucradas: pueden ser sólido-liquido (capa fina, papel
o columna), o bien liquido-liquido o gases-liquido (fase vapor).
c) Todos los sólidos finamente pulverizados tienen el poder de adsorber en mayor o
menor grado otras sustancias sobre su superficie; y, similarmente, todas las
sustancias pueden ser adsorbidas, unas con más facilidad que otras. Este fenómeno
de adsorción selectiva es el principio fundamental de la cromatografía.
d) La cromatografía en columna se usa para separar mayores cantidades de material:
más de100 mg. Recordemos que el proceso de cromatografía consta de una fase
móvil (eluyente) y una fase estacionaria (adsorbente), los cuales dependen de las
sustancias que se deseen separar.
e) La cromatografía en capa fina es una técnica para determinar el número de
componentes de una mezcla y se usa como una prueba preliminar para conocer los
eluyentes adecuados para realizar una cromatografía en columna.
f) El proceso de cromatografía en columna se puede controlar por cromatografía en
capa fina, de tal manera que se pueda separar adecuadamente cada componente de
la mezcla.
Página 9
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PRÁCTICA No. 9
Química Orgánica I (1311)
AISLAMIENTO.-
Manual de Prácticas
ACEITES ESENCIALES
Los aceites esenciales son mezclas complejas de hidrocarburos, terpenos, alcoholes,
compuestos carbonílicos, aldehídos aromáticos y fenoles y se encuentran en hojas, cáscaras o
semillas de algunas plantas.
La obtención de los aceites esenciales se realiza comúnmente por destilación por arrastre
con vapor, ya que, en general, esta técnica se utiliza cuando los compuestos cumplen con las
condiciones siguientes: ser volátiles, inmiscibles en agua, tener presión de vapor baja y punto de
ebullición alto, como lo son muchos de estos aceites.
En el vegetal, los aceites esenciales están almacenados en glándulas, conductos, sacos, o
simplemente acumulaciones dentro del vegetal, por lo que es conveniente desmenuzar el material
para exponer dichos aceites a la acción del vapor de agua.
Estos aceites esenciales son productos naturales que tienen aplicación en diferentes industrias,
como son la farmacéutica, la alimentaria, o en perfumería, entre otros usos. Actualmente, son
productos alternos para la elaboración de biopesticidas o bioherbicidas.
O
O
α-Pineno
Limoneno
Neral
Geranial
(Citral)
OH
OH
p-Cimeno
Geraniol
Nerol
β-Pineno
CH=O
OH
CH=CH-CH3
OMe
OH
CH3O
Anetol
Timol
(p-Cimenol)
Eugenol
Cuminaldehido
CH=CH-CH=O
OH
O
O
Mentol
Cinamaldehido
Mentona
Página
10
Alcanfor
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Química Orgánica I (1311)
Manual de Prácticas
TABLA 2.- Algunos compuestos volátiles importantes en el aroma de los cítricos:
TABLA 3.- Compuestos importantes en el aroma de hierbas culinarias usadas como
aromatizantes:
TABLA 4.- Compuestos importantes en el aroma de algunas especias usadas como aromatizantes:
Página
11
Hojas adicionales
Química Orgánica I (1311)
PRÁCTICA No. 10
Manual de Prácticas
ISOMERÍA GEOMÉTRICA
O
O
O
H
H
O
H
HCl
H 2O
H
O
H
OH
H 2O
O
Anhidrido maleico
C H O
Ácido maleico
C H O
PM =
Pf =
PM =
Pf =
MEC AN ISMO DET ALL ADO DE L A RE ACC IÓN. a) Hidrólisis del anhídrido maleico.-
b). Transposición del isómero cis al trans.-
+
H+
Página
12
H
+
OH
HO
OH
H
O
Ácido fumárico
C H O
PM =
Pf =