UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

I.- INTRODUCCIN

Elcarbono es unelemento qumicodenmero atmico6 y smboloC. Como miembro del grupo de los carbonoideosde latabla peridica de los elementos. Esslidoa temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formacin, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formasalotrpicas, carbono amorfo y cristalino en forma degrafitoodiamanterespectivamente. Es el pilar bsico de laqumica orgnica; se conocen cerca de 16 millones decompuestos de carbono, aumentando este nmero en unos 500.000 compuestos por ao, y forma parte de todos losseres vivosconocidos. Forma el 0,2% de lacorteza terrestre.En esta practica N 01 se determinara que compuestos qumicos contienen carbono, para esto se llevara a cabo una serie de procesos qumicos con las cuales podemos determinar la presencia del carbono.

II.- OBJETIVOS

Conocer el anlisis elemental para la determinacin de compuestos orgnicos. Identificar las reacciones producidas en el anlisis elemental de compuestos orgnicos.

III.- MARCO TEORICO

3.1.- DEFINICION

Carbono, de smbolo C, es un elemento crucial para la existencia de los organismos vivos, y que tiene muchas aplicaciones industriales importantes. Su nmero atmico es 6; y pertenece al grupo 14 (o IV A) del sistema peridico.3.2.- DESCRIPCINNombreCarbono

Nmero atmico6

Valencia2,+4,-4

Configuracin electrnica1s22s22p2

Masa atmica (g/mol)12,01115

Densidad (g/ml)2,26

Punto de ebullicin (C)4830

Punto de fusin (C)3727

3.3.- PROPIEDADES

tomo de carbono.

Las propiedades fsicas y qumicas del carbono dependen de la estructura cristalina del elemento.Un gran nmero de metales se combinan con el elemento a temperaturas elevadas para formar carburos.Con el oxgeno forma tres compuestos gaseosos: monxido de carbono, CO,dixido de carbono, CO2, y subxido de carbono, C3O2.Los dos primeros son los ms importantes desde el punto de vista industrial.El carbono es un elemento nico en la qumica porque forma un nmero de compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados.El grupo ms grande de estos compuestos es el constituido por carbono ehidrgeno. Se estima que se conoce un mnimo de 1.000.000 de compuestos orgnicos y este nmero crece rpidamente cada ao. Aunque la clasificacin no es rigurosa, el carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgnicos, en un nmero mucho menor al de los orgnicos.Las tres formas de carbono elemental existentes en la naturaleza (diamante, grafito y carbono amorfo) son slidos con puntos de fusin extremadamente altos, e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias. Las propiedades fsicas de las tres formas difieren considerablemente a causa de las diferencias en su estructura cristalina.En el diamante, el material ms duro que se conoce, cada tomo est unido a otros cuatro en una estructura tridimensional, mientras que el grafito consiste en lminas dbilmente unidas de tomos dispuestos en hexgonos.El carbono qumicamente puro se prepara por descomposicin trmica del azcar (sacarosa) en ausencia de aire.El carbono tiene la capacidad nica de enlazarse con otros tomos de carbono para formar compuestos en cadena y cclicos muy complejos. Esta propiedad conduce a un nmero casi infinito de compuestos de carbono, siendo los ms comunes los que contienen carbono e hidrgeno.

3.5.- CARACTERSTICAS

El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus formasalotrpicasincluyen, sorprendentemente, una de las sustancias ms blandas (el grafito) y una de las ms duras (el diamante) y, desde el punto de vista econmico, es de los materiales ms baratos (carbn) y uno de los ms caros (diamante). Ms an, presenta una gran afinidad para enlazarse qumicamente con otros tomos pequeos, incluyendo otros tomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeoradio atmicole permite formar enlaces mltiples. As, con eloxgenoforma eldixido de carbono, vital para el crecimiento de lasplantas(verciclo del carbono); con elhidrgenoforma numerosos compuestos denominados genricamentehidrocarburos, esenciales para la industria y el transporte en la forma decombustibles fsiles; y combinado conoxgenoe hidrgeno forma gran variedad de compuestos como, por ejemplo, loscidos grasos, esenciales para la vida, y lossteresque dan sabor a las frutas; adems es vector, a travs delciclo carbono-nitrgeno, de parte de laenergaproducida por elsol.3.6.- APLICACIONESEl principal uso industrial del carbono es como un componente de hidrocarburos, especialmente los combustibles fsiles (petrleoygas natural). Del primero se obtienen, pordestilacinen lasrefineras,gasolinas,querosenoyaceites, siendo adems la materia prima empleada en la obtencin deplsticos. El segundo se est imponiendo comofuente de energapor su combustin ms limpia. Otros usos son: El istopo radiactivocarbono-14, descubierto el27 de febrerode1940, se usa en ladatacin radiomtrica. Elgrafitose combina conarcillapara fabricar las minas de loslpices. Adems se utiliza como aditivo en lubricantes. Las pinturas anti-radar utilizadas en el camuflaje de vehculos y aviones militares estn basadas igualmente en el grafito, intercalando otros compuestos qumicos entre sus capas. Es negro y blando. Sus tomos estn distribuidos en capas paralelas muy separadas entre s. Se forma a menos presin que el diamante. Aunque parezca difcil de creer, un diamante y la mina de un lapicero tienen la misma composicin qumica: carbono. Eldiamantees transparente y muy duro. En su formacin, cada tomo de carbono est unido de forma compacta a otros cuatro tomos. Se originan con temperaturas y presiones altas en el interior de la tierra. Se emplea para la construccin dejoyasy como material de corte aprovechando su dureza. Como elemento de aleacin principal de losaceros. En varillas de proteccin dereactores nucleares. Las pastillas decarbnse emplean enmedicinapara absorber las toxinas del sistema digestivo y como remedio de laflatulencia. El carbn activado se emplea en sistemas de filtrado y purificacin de agua. El carbn amorfo ("holln") se aade a lagomapara mejorar sus propiedades mecnicas. Adems se emplea en la formacin de electrodos (p. ej. de lasbateras). Obtenido por sublimacin del grafito, es fuente de los fulerenos que pueden ser extrados con disolventes orgnicos. Lafibra de carbono(obtenido generalmente por termlisis de fibras de poliacrilato) se aade a resinas de polister, donde mejoran mucho la resistencia mecnica sin aumentar el peso, obtenindose los materiales denominadosfibras de carbono. Las propiedades qumicas y estructurales de losfulerenos, en la forma denanotubos, prometen usos futuros en el incipiente campo de la nanotecnologa.IV.- PARTE EXPERIMENTAL4.1.- MATERIALES

MATERIALES

-01 Tubo de combustin

-03 Tubos de prueba

-02 Capsulas o crisol de porcelana

REACTIVOS

Muestra Organica (casena)

CuO

Acido Oxalico H2C2O4

Ca(OH)2

Alcohol

HCl

Ba(Oh)2

4.2.- PROCEDIMIENTOEXPERIMENTO N 01RECONOCIMIENTO DE CARBONO Y NITROGENO EN FORMA EMPIRICAEste experimento sirve para diferenciar si la sustancia que se analiza es de carcter organico o no.1.- Tomar unos miligramos de muestra y colocarlos en una pequea capsula o crisol de porcelana o en un tubo de ensayo seco. Calentar en el mechero de Bunsen.2.- Observar el residuo de color negro que queda en el recipiente, indica presencia de Carbono3.- El Nitrogeno se reconoce por su olor caracterstico a cuerno quemado.4.-Caseina o albmina de huevo + calor = olor a cuerno quemado.5.- Cuando la sustancia contiene oxigeno, puede observarse la formacin de pequeas gotas de H2O.

En el crisol ponemos la caseina y lo exponemos al calo.

El resultado de la casena en color negro que queda en el recipiente, eso muestra la presencia de Carbono y el olor caracterstico a cuerno quemado es la presencia del nitrgeno.

EXPERIMENTO N 02DETERMINACION DEL CARBONO EN UNA SUSTANCIA VOLATIL1.- Colocar CuO en un tubo de combustin2.- A uno de los extremos del tubo de combustin conectar a un baln con Ca(OH)2 y el otro extremo con un baln que contenga el cuerpo voltil (alcohol).3.- Calentar primero el tubo de combustin y luego el baln con la muestra a bao mara.4.- El lquido se volatiliza y sus vapores pasan por el CuO caliente.5.-El carbono de la sustancia con el O del CuO da el CO2 el cual enturbia el agua de cal.

El CuO + OH en el matraz expuesto a calor

El resultado es la enturbiacion del Ca(OH)2

EXPERIMENTO N 03RECONOCIMIENTO DE C e H MEDIANTE CuOMediante este mtodo el carbono se reconoce al estado de anhdrido carbnico y el H al estado de H2O.1.- Colocar dentro de un tubo de prueba aproximadamente 1 g de cido oxlico y aadir unos miligramos de CuO2.- Adaptar un codo de desprendimiento: Introducir el tubo en un vaso que contenga agua de cal filtrada. Luego calentar en el mechero.3.- El carbono de la sustancia se combina con el oxgeno del CuO, formndose CO2. El hidrogeno forma agua, quedando Cu metlico en el fondo del tubo de prueba.

El resultado obtenido es la entubacin del Ca(OH)2. Y la presencia de Cu (color rojizo) en el tubo de combustin.

V.- CUESTIONARIO1) Escriba las reacciones producidas en los experimentos N 2 y 3* CuO + R-OH ------> RCHO + Cu (s) + H2(g)*H2C2O4 + CuO CO2 + H2O + Cu2) Por qu la casena al ser calentada y quemada presenta olor a cuerno quemado? *Porque por la accin del calor desprenden nitrgeno que es su olor caracterstico de descomposicin.3) A que se llama agua de cal y como se prepara?*Es el liquido que queda despus de preparar el Ca(OH)2 + H2O2 4) Qu es cal sodada?Lacal sodadaes una mezcla dexido de calcioehidrxido de sodioque se emplea como agente absorbente dedixido de carbono(CO2). Puede prepararse mezclandocal viva(CaO) con una solucin dehidrxido de sodio(NaOH), y en seguida secando por calentamiento hasta evaporacin. A la cal sodada apropiada para uso mdico o para buceo se le aade unindicadorde pH que cambia de color al agotarse la capacidad de absorcin de CO2.5) Cul es el objetivo de utilizar CuO en las reacciones llevadas a cabo en la practica?*Por que es el xido que tiene mayor nmero de oxidacin y esto ayuda a que la reaccin sea favorable en formar compuestos.6) Identifique las propiedades (temperatura de ebullicin, temperatura de fusin, cristalizacin , etc) y usos mas importantes de los siguientes compuestos CuO, Ca(OH)2, Acido Oxalico, alcohol , HCl y Ba(OH)2CuOAparienciapolvo pardo a negro

Densidad6315kg/m3; 6.315g/cm3

Masa molar79.545 g/molg/mol

Punto de fusin1326C (1599K)

Punto de ebullicin2000C (2273K)

Estructura cristalinamonoclnico,mS82

ndice de refraccin(nD)2.63

Banda prohibida1,2eV

Propiedades qumicas

Solubilidadenaguainsoluble

Solubilidadsoluble encloruro de amonio,cianuro de potasioinsoluble enalcohol,hidrxido de amonio,carbonato amnico

Ca(OH)2AparienciaPolvo blanco

Densidad2211kg/m3; 2,211g/cm3

Masa molar74,093g/mol

Punto de descomposicin653K (380C)

Estructura cristalinaHexagonal

Propiedades qumicas

Alcalinidad-2.37 pKb

Solubilidadenagua0.185g/100 cm

Producto de solubilidad7.9 x 10

H2C2O4Aparienciacristales blancos

Densidad1900kg/m3; 1,9g/cm3

Masa molar90,03g/mol

Punto de fusin374,65K (102C)

Punto de ebullicin638,15K (365C)

Punto de descomposicin462,65K (190C)

Propiedades qumicas

Acidez1,19 pKa

Solubilidadenagua9.5 g/100 mL (15C)

HClApariencialquido incoloro olevemente amarillo

Densidad1190 (solucin 37%)1160 solucin 32%1120 solucin 25%kg/m3; 1.12g/cm3

Masa molar36.46g/mol

Punto de fusin247K (-26C)

Punto de ebullicin321K (48C)

Viscosidad1.9

7) Identifique las formas alotrpicas del carbonoGrafito:El grafito posee una estructura laminar (como se puede observar en la figura), las lminas estn separadas por capas, y cada capa tiene una separacin entra ellas de3.35 , que se corresponde a la suma de los radios de Van der Waals, lo que nos indica que las fuerzas entre las capas debe de ser relativamente dbil. Este hecho nos indica la blandura del grafito, as como las propiedades lubricantes, que se suele atribuir al deslizamiento de una capa sobre la otra.Diamante:El diamante tiene una estructura decristal covalente tridimensional, que se encuentra formado por enlaces C-C interconectados, extendindose a travs de todo el cristal, por lo que se dice que el diamante es una molcula gigante. La estructura cristalina, es cbica y se encuentra centrada en la cada, a dicha estructura se la conoce comnmente comored de diamante.Fullerenos:Se forman cuando el grafito se vaporiza en un lser. Esta es una variedad de grupos, grandes que tienen un ncleo constante de tomos de carbono. Se denomina fullereno a dicho agrupamiento de tomos, siendo el ms famoso el conocido comoC60.

Carbono amorfo:Elcarbono amorfoes el nombre usado para elcarbonoque no tiene una estructuracristalina. Como con todos los materialesvtreos, puede presentarse algn orden de corto alcance, pero no hay patrones de largo alcance de las posiciones atmicas.Aunque puede fabricarse carbono completamente amorfo, el carbono amorfo natural (como el holln) realmente contiene cristales microscpicos degrafito,1algunas vecesdiamante.2A escala macroscpica, el carbono amorfo no tiene una estructura definida, puesto que consiste de pequeos cristales irregulares, pero a escala nanomicroscpica, puede verse que est hecho de tomos de carbono colocados regularmente.Buckminsterfulerenos:

Losbuckminsterfulerenos, o usualmente abreviados comofulerenos, fueron descubiertos en 1985, en condiciones deliberadamente creadas en el laboratorio, por un equipo de cientficos de laRice Universityy laUniversity of Sussex, tres de ellos fueron galardonados con elPremio Nbel de Qumicade 1996. Recibieron el nombre por la similitud de su estructura alotrpica con las estructuras geodsicas diseadas por el cientfico y arquitectoRichard Buckminster "Bucky" Fuller. Los fulerenos son molculas de tamaos variados, compuestas en su totalidad de carbono, que toman la forma de una esfera hueca.