I.-Resumen

En el siguiente informe se llevó a cabo un exhaustivo análisis de compuestos orgánicos, su caracterización comienza desde los métodos más generales como el de la ignición , luego pasando por análisis de solubilidades, y terminando con un detallado análisis de grupos funcionales dentro de los cuales se encuentran los :alcanos, alquenos ,alquinos ,compuestos aromáticos ,alcoholes, fenoles cetonas, aldehídos, aminas. Así como también algunos elementos en particular como: C, H, O, Cl, S, Br, I, F, P, para lo cual se utilizaron reacciones específicas de carácter cualitativo.

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II.-Introducción

Uno de los objetivos del análisis químico orgánico es el análisis cualitativo , el cual se basa en la identificación de elementos en compuestos orgánicos dentro de los cuales se encuentran en mayor abundancia , en orden aproximado , C, H, O, Cl, S, Br, I, F, P, siendo la abundancia para los metales, Na, K, Ca, Fe, Hg, Cu, etc..Por medio de reacciones específicas, en donde cada reacción da como producto una característica física observable como puntos de ebullición, puntos de fusión, colores etc. dentro de las pruebas más comunes en el análisis de compuestos orgánicos se encuentra:

Análisis elemental

Reconocimiento de carbono e hidrogeno

Test de ignición:

El reconocimiento de carbono e hidrógeno se puede llevar a cabo mediante un ensayo previo de ignición Si la llama que se produce es luminosa y queda un pequeño residuo, es casi seguro que la sustancia que se está analizando es orgánica (contiene carbono). Simultáneamente, se produce agua en forma de vapor, lo cual confirma la presencia de hidrógeno en la muestra.

Identificación de carbono e hidrógeno mediante oxidación catalizada por CuO:

El reconocimiento de carbono e hidrogeno se hace calentando la muestra con un oxidante (CuO) y reconociendo el carbono como dióxido de carbono e hidrógeno como agua.

Método de Laissaigne :

Para determinar la presencia de nitrógeno, azufre o algún halógeno, se somete la muestra a la fusión con sodio y sus respectivas variantes, mediante la cual estos elementos se transforman en iones fácilmente identificables.

Test para halógenos

Una vez realizada la fusión de sodio , la muestra está preparada para la identificación de halógenos agregando a la solución un agente precipitante como el nitrato de plata formando los respectivos precipitados con los halógenos los cuales tienes propiedades diferentes cuanto a solubilidad y coloración.

Test de solubilidad

Es importante conocer la estructura química del solvente, ya que de esa manera es posible predecir, con cierto grado de exactitud, cuáles podrían ser las características presentes en el compuesto en el proceso de disolverse en este solvente. Con este previo conocimiento se puede utilizar el principio, que mientras mayor sea la similitud estructural exista entre las moléculas del solvente y las del soluto, mayor será la posibilidad que se produzca la

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disolución. Así, un líquido no polar es un buen solvente para sustancias no polares, por el contrario, su acción es prácticamente nula frente a moléculas polares o sustancias iónicas. En cambio, un líquido polar es un buen solvente para moléculas polares y iones, siendo muy mal solvente para moléculas no polares. Utilizando solventes de estructura conocida, tales como éter, agua y soluciones de HCl 5%, NaHCO3 saturado, NaOH 5% y H2SO4

concentrado, en ese mismo orden, es posible clasificar los compuestos orgánicos en 8 grupos, según su comportamiento frente a dichos solventes, tal como lo muestra es esquema de la imagen N°1.

Imagen N°1: representación esquemática de la solubilidad y caracterización del compuesto en un determinado solvente.

Solubilidad en agua:Gran parte de los compuestos orgánicos no son o son muy poco solubles en agua, por lo que si un compuesto de estructura desconocida es insoluble en agua, la información que nos entrega no es de gran utilidad. Por el contrario, si un compuesto de estructura desconocida es soluble en agua, la información que nos entrega es de gran utilidad. En general son solubles los alcoholes que contienen menos de seis carbonos. no obstante esto depende de la estructura de la molécula

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Solubilidad en NaOH 2,5 M :Algunos ácidos orgánicos son insolubles en agua, estos normalmente se disuelven en una solución de NaOH 2,5 M . El pH de esta solución es mayor de 14, por lo que cualquier ácido cuya constante de acidez sea grande (pKa < 12) se convierte casi en su totalidad a su base conjugada.

Solubilidad en NaHCO3 0,6 M:El bicarbonato de sodio es una base débil y en solución tiene un pH de aproximadamente 9. Cuando se disuelve un ácido orgánico insoluble en agua, cuyo pKa es menor a 7,5 se disuelven en una solución de bicarbonato de sodio.

Solubilidad en HCl 1,5 M:Los únicos compuestos orgánicos que son insolubles en agua, pero solubles en una solución de ácido clorhídrico diluido son las aminas, las cuales producen sales de amonio que son casi siempre solubles en agua.

Solubilidad en H2SO4 concentrado:El ácido sulfúrico concentrado protona todos los compuestos orgánicos que contienen oxígeno y/o nitrógeno, así como también alquenos y algunos hidrocarburos aromáticos. Estos compuestos orgánicos protonados existen como sales de ácido sulfúrico. Dado que el ácido sulfúrico es un líquido altamente polar, las especies protonadas de estos compuestos se disuelven en él.

Test de clasificación de grupos funcionales

Alcanos y ciclo alcanos:El análisis elemental debe dar reacciones positivas sólo para la presencia de carbono e hidrógeno. En la prueba de solubilidad quedan clasificados en el grupo N° 7 (insolubles en H2SO4 concentrado). Es necesario reunir el mayor número de constantes físicas, tales como el punto de fusión, el punto de ebullición, densidad, índice de refracción, etc. Para identificarlos.

Alquenos y alquinos: El análisis elemental dará reacción positiva sólo para carbono e hidrógeno; quedarán clasificados en el grupo de solubilidad N° 6 (solubles en H2SO4 Concentrado). Dan numerosas reacciones apropiadas para la clasificación. Entre ellas se puede señalar:

Reacción con Br2 Reacción de oxidación con KMnO4 (Test de Baeyer)

Hidrocarburos aromáticos:Con estos compuestos se obtendrá reacción positiva sólo para carbono e hidrógeno y quedarán clasificados en el grupo de solubilidad N° 7, los polialquilbencenos quedarán en el grupo N° 6. El carácter aromático puede detectarse con las siguientes reacciones:

Reacción con AlCl3 y CHCl3 Test de Le Rosen

Hidrocarburos halogenados:

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El análisis elemental cualitativo debe dar positivo para C, H y halógeno. Este último elemento es el que permite diferenciar a estos compuestos de los alcanos. Los derivados halogenados, a diferencia de los alcanos, dan diversas reacciones útiles para la clasificación reaccionando con:

AgNO3 alcohólico NaI en acetona

Alcoholes:El análisis elemental debe dar positivo en presencia de C, H y O. Con el test de solubilidad los alcoholes de bajo peso molecular (hasta 4 átomos de carbono), quedan clasificados en grupo N°2, pero los de peso molecular elevado queda en el grupo N° 6 (solubles en H2SO4).Estos experimentan reacciones como:

Reacción de oxinato de vanadio Reacciones con sales de Cerio Test de iodoformo Test de Lucas. (Diferenciación de alcoholes.) Diferenciación por oxidación controlada Escisión oxidativa de 1,2-dioles

Fenoles:El análisis elemental debe dar sólo reacción positiva para C, H y O. Con el test de solubilidad quedan clasificados en el grupo N°5. Estos experimentan reacciones como:

Reacción con cloruro férrico Reacción de acoplamiento de sales de diazonio Reacción con bromo Reacción con anhídrido ftálico.

Análisis aldehídos y cetonas:El análisis elemental debe dar reacción positiva para C, H y O. Con el test de solubilidad, quedan clasificados en el grupo N°2 (solubles en agua y éter), o en el grupo N° 6 (solubles en H2SO4), dependiendo del peso molecular de la muestra.

Reconocimiento general del grupo carbonilo:

El grupo carbonilo tanto para cetonas y aldehídos tiene reacciones generales como: Reacción con compuestos m-dinitrados. Adición bisulfílica. Reacción con 2,4-dinitrofenilhidracina. Reacción con clorhidrato de hidroxilamina.

Diferenciación entre aldehídos y cetonas

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Aldehídos:Los aldehídos experimentan reacciones particulares que permiten diferenciarlos de las cetonas, estas son:

Reacción con reactivo de Tollens Reacción con el reactivo de Fehling Reacción con el Reactivo de Schiff

Cetonas: Las cetonas experimentan reacciones particulares que permiten diferenciarlas de los aldehídos, estas son:

Reacción del haloformo Reacción del nitroprusiato

Aminas:Las aminas pueden clasificarse en tres tipos: primarias, secundarias y terciarias. El análisis elemental da positiva para la presencia de C, H y N. En el test de solubilidad pueden quedar clasificadas en el grupo N°2, el grupo N°3 o en el grupo N°8.estas experimentan reacciones como:

Reacciones del ácido nitroso con aminas Formación de isocianuros o carbilaminas Formación de base de Schiff Reacción con 2,4-dinitroclorobenceno Reacción de Hinsberg

III.-Objetivos

Objetivo general: Aplicar los diversos métodos de análisis elemental para la identificación y

caracterización de compuestos Objetivos específicos:

Identificar carbono e hidrógeno mediante el método de ignición y la oxidación catalizada con CuO.

Investigar la presencia de nitrógeno, azufre, y halógeno, en una muestra dada mediante el método de fisión alcalina o método de Lassaigne.

Determinar la solubilidad del compuesto en diferentes solventes, de acuerdo a la secuencia que permite clasificar la muestra dentro de uno de los ocho grupos.

Investigar si el hidrocarburo da las reacciones propias de las instauraciones y de compuestos aromáticos.

Identificar el grupo funcional del compuesto.

IV.-Materiales y reactivos

TablaN°1: materiales generales utilizados en experiencias practicas

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MaterialesGradilla completa Tapones para tubos de ensayoPapel pH TrípodePipeta Pasteur MecheroRejilla de asbesto Pinza de maderaPara film algodónPapel filtro Capsula de porcelanaVaso de precipitado de 250 mL Tubo acodado para tubo de ensayoEmbudo y porta embudo Varilla de agitación

Tabla N°2: reactivos utilizados en cada experienciaReconocimiento de C,H,O,N,S,X Reactivos Análisis de HidrocarburosSodio metálico Muestras problemasAgua de cal Br2 en CCl4

Nitroprusiato de sodio KMnO4 al 1%FeSO4 AlCl3

Ácido acético CHCl3

HNO3 al 10% FormalinaAcetato de plomo al 10% AgNO3 alcohólicoH2SO4 10% NaIAgNO3 al 5% AcetonaCuO H2SO4

Reactivos para Estudio de Solubilidad Reactivos para identificación de FenolesÉter de petróleo FeCl3

HCl 5% EtOHNaHCO3 (solución saturada) PiridinaH2SO4 98% p-dinitoanilinaNaOH 5% HClMuestras problemas NaNO2 al 10%Reactivos para identificación Alcoholes Na2CO3 al 10%Oxinato deVanadio Sal de diazonioMuestras problemas Agua de bromoNitrato de Cerio y Amonio CCl4

Solución de yodo Anhídrido ftálicoNaOH 10% H2SO4

Reactivo de Lucas NaOHKMnO4 al 0.5% Reactivos para análisis de AminasH2SO4 concentrado H2SO4 concentrado2,4-dinitrofenilhidracina NaNO2 al 10%Reactivo de Tollens β- naftolHIO4 NaOH 10%HNO3 Solución de diazonioAgNO3 HClReactivos para Aldehídos y Cetonas CloroformoÁcido 3,5-dinitrobenzoico KOHNaOH 10% Metanol

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Bisulfito de sodio Acético GlacialYodo 0.05M Reactivo de furfural2,4-dinitrofenilhidracina 2,4-dintroclorobencenoClorhidrato de hidroxilamina PiridinaReactivo de Tollens Cloruro de bencenosulfoniloReactivo de FehlingReactivo de SchiffReactivos para haloformoNitroprusiato de sodio 1%Ácido acético

V.-Metodología

Análisis de C, H, N, S, Halógenos:

Identificación de carbono por método de ignición: En líquidos : se sumergió la varilla de agitación en el compuesto a analizar

sometiéndola a la llama del mechero. En solidos : en el azulejo se colocó una punta de espátula del compuesto aplicando

directamente la llama.

Identificación de carbono e hidrógeno mediante oxidación catalizada por CuO:

Se masó y secó 1 g de CuO en una capsula de porcelana. Una vez frio se tomó 1/3 de éste y se mezcló con la sustancia problema en un tubo de ensayo. Luego se agregó el resto de CuO que quedaba al tubo. A este tubo de le puso un codo que se sumergió en otro tubo que contenía agua de cal. Se calentó el tubo con la muestra problema y se hizo burbujear hasta que se formó un precipitado blanco de CaCO3 .

Método de Laissaige (Fusión con Na metálico):

Se introdujo un trozo de sodio metálico previamente cortado y secado en un tubo de ensayo. Se calentó hasta que los vapores asciendan hasta la mitad del tubo, rápidamente se agregaron 4 gotas o punta de espátula de la muestra problema. Nuevamente se introdujo al fuego durante 1 minuto agregando luego unas gotas de EtOH. Se volvió a calentar hasta que se enciende el tubo sumergiéndolo en un vaso de precipitado con 20 mL de agua destilada, rompiéndose el tubo. Se filtró el contenido que es incoloro y se conservó para los posteriores análisis.

I. Identificación de azufre:

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1.- se acidificó 2 mL del filtrado con ácido acético y se agregó acetato de plomo formando un precipitado negro o pardo de sulfuro de plomo que indica presencia de azufre.

2.- A otros 2 mL del filtrado se agregaron dotas de disolución de nitroprusiato de sodio fresca formando un color violeta intenso identificando al azufre.

II. Identificación de nitrógeno (reconocimiento de ion CN-): A 2 mL del filtrado se agregó unos cristales de FeSO4, se calentó suavemente unos minutos y se agregó gotas de H2SO4, formando un precipitado azul.

III. Identificación de Halógenos: Se acidificaron 2 mL del filtrado con HNO3 diluido y se hirvió por 2 minutos, dejando enfriar y se agregaron gotas de solución de AgNO3 al 5% formando un precipitado. Para el cloruro es un precipitado blanco, en el caso del bromuro es un precipitado de color amarillo crema y para el ioduro es un precipitado de color amarillo que es insoluble en NH4OH.

Estudio de Solubilidad: Se disolvió una pequeña cantidad de la muestra en agua, según el comportamiento del sólido el líquido , se continuó con las pruebas según el orden dela imagen N°1, hasta lograr que el compuesto fuera soluble o llegar a alguno de los extremos del esquema, clasificando al compuesto en el correspondiente grupo de solubilidad.

Análisis de Hidrocarburos no saturados:

Br2 en CCl4: Se disolvió la muestra problema en 1 mL de CCl4, se añadió gota a gota solución de Br2, si al agregar dos o más gotas el color del bromo desaparece, la reacción es positiva.

Test de Beayer: Se disolvió la muestra problema en 2 mL de agua o acetona , se agregó gota a gota una solución de KMnO4, la aparición del precipitado de MnO2, indica que la reacción es positiva.

Análisis de Hidrocarburos aromáticos:

AlCl3 y CHCl3: En un tubo de ensayo se calentó 0,1 g de AlCl3 anhidro hasta sublimación, mientras en otro tubo se disolvió la muestra en CHCl3. El tubo con la muestra disuelta es vertió en el tubo AlCl3, si la reacción es positiva se observa una coloración.

Test de Le Rosen: En un tubo de ensayo se disolvió la muestra problema CCl4, mientras en otro tubo se preparó un reactivo con 1 mL de H2SO4 y 3 gotas de formalina. El tubo con la solución se vertió sobre el que contiene la muestra, si la reacción es positiva se observa una coloración.

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Análisis de Hidrocarburos halogenados:

Nitrato de Plata alcohólico: A 2 mL de solución de plata, se le agregó gotas de la muestra problema, si el resultado es positivo se observa un precipitado, de no ser así se calentó la muestra por 5 minutos y se deja reposar para verificar la aparición o ausencia del precipitado.

NaI en Acetona: En un tubo de ensayo se agregó 1 ml de NaI en Acetona , luego se agregó la muestra problema, y se dejó reposar de 3 a 4 minutos, si el resultado es positivo se observa un precipitado de no ser así, se calentó la muestra a 50°C y se dejó reposar para verificar la aparición o ausencia del precipitado.

Análisis de Alcoholes:

Sales de Cerio: A 0,5 mL de nitrato de cerio y amonio, disueltos en 3 mL de agua o 1,4 dioxano, se agregó la muestra problema, el cambio de color a rojo o amarillo da positivo para la reacción.

Test de Iodoformo: Se agregó 3,0 mL de solución de yodo con la muestra problema. Se agregó gota a gota NaOH, para que desapareciera el color del halógeno, posteriormente se diluye. La aparición un precipitado amarillo denso indica que la prueba es positiva.

Test de Lucas: A la muestra problema se le agregó 1 mL del reactivo de Lucas. Luego se dejó en un baño de agua, cuidando de tomar el tiempo, apenas se generen 2 fases líquidas se anota el dato, para clasificar el tipo de alcohol.

Diferenciación por oxidación controlada: A la muestra se agregó 2 mL de KMnO4 y luego 5 gotas de H2SO4. Luego de agitar se agregó cristales de H2C2O4 para la decoloración y redisolución del precipitado de MnO2. Se tapó el tubo, y con un codo se hizo migrar el gas a un tubo con agua destilada fría. Si el producto destilado es un alcohol oxidado, se prueba su reacción con reactivo de Tollens (prueba positiva para aldehídos con precipitado negro o espejo de plata) o con 2,4-dinitrofenilhidracina (prueba positiva para compuestos con carbono cabonílicos, aparición de precipitado amarillo)

Análisis de Fenoles:

FeCl3: A la muestra problema se disolvió 1,0 mL de agua y luego se le agregó 0,5 mL de FeCl3, el cambio de color de la muestra evidencia una prueba positiva.

Br2: Se disolvió la muestra y se le agregó gotas de Br2, la desaparición del color del halógeno evidencia una prueba positiva.

Anhídrido ftálico: A la muestra problema se añadió igual cantidad de anhidrido ftálico. Luego se añadió 0,5 mL de H2SO4. Se calentó la muestra por 5 minutos a no más de 130°C.

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Una vez homogeneizada se alcalinizó la muestra. Si la solución cambia de color en medio básico y en medio ácido la prueba es positiva.

Análisis de Compuestos Carbonílicos:

Compuestos m-dinitrados: A 0,5 mL de ácido 3,5-dinitrobenzoico se le agregó la muestra problema y posteriormente 0,5 mL de NaOH. El cambio de color evidencia una prueba positiva.

Adición Bisulfílica: A la muestra problema se le agregó 1,0 mL de agua y 0,3 mL de Na2SO3. Luego de homogeneizar, se agregaron gotas de yodo, si el color de la solución de yodo persiste la prueba es positiva.

2,4-dinitrofenilhidracina: A 2 mL de 2,4-dinitrofenilhidracina agregue gota a gota la muestra problema. Si se detecta la aparición de un precipitado la prueba es positiva.

Clorhidrato de hidroxilamina: A 1,0 mL del clorhidrato se le agrego el compuesto carbonilico. Si la reacción presenta un pH ácido la reacción es positiva.

Análisis de diferenciación de Aldehídos y Cetonas:

Reactivo de Tollens: A 1,0 mL del reactivo de Tollens recién preparado se le adicionó la muestra problema. La aparición de un precipitado negro o espejo de plata indica que la reacción es positiva.

Reactivo de Fehling: Al reactivo de Fehling se le agregó la muestra problema. Luego es dejado en un baño de agua hirviendo. La aparición de un precipitado rojo oscuro indica que la reacción es positiva.

Reactivo de Schiff: A la muestra problema se añadió igual cantidad de reactivo de Schiff. La coloración de la muestra indica que la reacción es positiva.

Análisis de compuestos con metil cetonas:

Haloformo: Revisar el test de Iodoformo mencionado el alcoholes.

Nitroprusiato de sodio: Se agregó en igual cantidades el reactivo de nitroprusiato de sodio (recién preparado) con la muestra problema. Luego se agregó solución de NaOH, el cambio de color rojo indica la que la prueba fue positiva.

Análisis de Aminas:

Ion nitroprusiato:

Aminas primarias aromáticas: a 2 gotas de la posible amina se agregó 1 gota de H2SO4 concentrado, luego con cuidado se agregaron 2 mL de agua agitando hasta la disolución de la sal. Se enfrió con hielo y se agregaron 2 mL de la solución de

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NaNO2 al 10% fría. En otro tubo se preparó una solución con 10 mg de β-naftol en 1 mL de NaOH al 10% y gotas de diazonio preparado anteriormente.

Aminas primarias alifáticas: 4 gotas de la posible amina, 5 mL de agua, se acidifican con 5 gotas de H2SO4 concentrado, para finalizar con solución de NaNO2 al 10%. Se agitó y el burbujeo da presencia de una amina.

Aminas secundarias: se disolvieron 3 gotas de la supuesta amina en 1 mL de HCl concentrado y se diluyó en 1 mL de agua. Sobre esta solución se agregaron gota a gota 1 mL de la solución de NaNO2 al 10%. Se forma una emulsión coloreada.

Aminas terciarias: se disolvieron algunos mg de la posible amina en 1 mL de HCl concentrado y luego se diluyeron con 2 mL de agua enfriada en hielo. Se agregó gota a gota y agitando 1 mL de solución de NaNO2 al 10%.. La formación de un compuesto solido de color, da respuesta positiva a la reacción.

Formación de isocianuros o carbilaminas: Se mezcló una gota de amina primaria con 1 mL de cloroformo y luego se adiciono una solución de KOH en metanol. Se calentó suavemente desprendiendo un olor desagradable. Se agregó HCl e inmediatamente se eliminó por el desagüe.

Reacción de Hinsberg: 10 mg de la amina se disolvieron en 1 mL de piridina, 0,5 mL de solución de NaOH y luego s agito hasta la obtención de una mezcla homogénea. Cuidadosamente se agregaron 2 gotas de bencenosufonilo. Lentamente se agregan gotas de HCl suficiente para obtener una reacción acida fuerte.

VI.-Resultados y discusión

Laboratorio Nº 1: Análisis elemental cualitativo

Identificación de carbono por ignición

Compuesto Estado Reacción y característicasBenceno Líquido Combustión, deja hollín.Metanol Líquido Combustión de llama azul, no deja hollín.Glicerina Líquido No hay combustión, muestra intacta.CHCl3 Líquido Combustión de llama verdosa, no deja hollín.Éter de petróleo Líquido Combustión, deja hollín.Ácido oxálico Sólido No hay combustión, muestra intacta.Sacarosa Sólido No hay combustión, muestra intacta.Urea Sólido No hay combustión, muestra intacta.Carbonato de calcio Sólido No hay combustión, muestra intacta.Magnesio Sólido Combustión presenta llama característica.Tabla Nº3 : Resultados del test de ignición

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Según los resultados presentados en la tabla Nº3 , se aprecia que la identificación del carbono por ignición no es una prueba totalmente certera ya que algunos compuesto que se saben orgánicos no dan positivo para este test debido a que sus puntos de fusión son demasiado altos: ácido oxálico 187º C, sacarosa 186º C y urea 133º C. De esto se infiere que ante la presencia de algún compuesto desconocido esta prueba dará resultados positivos ante algún compuesto que pueda no ser orgánico (como en el caso del magnesio), así como también dará negativo para compuesto que puedan ser orgánicos (como la sacarosa).

Identificación de carbono e hidrogeno mediante oxidación catalizada por CuO.

Para esta prueba la muestra orgánica utilizada fue ácido oxálico, la cual fue colocada entre capas de catalizador CuO. Al calentar el tubo comenzó a desprenderse un gas blanco que correspondía a CO2 (debido a la combustión de un compuesto orgánico) el cual fue depositado en Ba(OH)2 formando un precipitado blanco que decanta lentamente correspondiente a BaCO3. Esta prueba demuestra ser más certera debido a que forma un compuesto insoluble detectando la presencia de carbono y además condensa en las paredes del tubo agua detectando la presencia de hidrogeno.

Método de Laissaige (Fusión con Na)

Para la realización de esta prueba utilizamos una muestra compuesta por tiourea y ácido 2-bromobenzoico y se realizó el procedimiento mencionado en la metodología. Al obtener el líquido que contiene los iones de los átomos S, N y Br se realizan pruebas de identificación para cada uno de ellos:

Identificación de ion S2-: Se acidificó la muestra para generar el medio ácido en donde se efectúa la reacción de precipitación con el acetato de plomo. Se precipita PbS de color café oscuro característico dando positivo a la presencia de sulfuro.

Identificación de ion CN-: Al acidificar el medio y agregar FeSO4(s) se forma un precipitado de color azul correspondiente a ferrocianuro, dando reacción positiva a la presencia de ion CN-.

Identificación de ion Br-: Al agregar AgNO3 a la solución se formó un precipitado color crema correspondiente al AgBr dando positivo a la presencia de iones bromuro.

Esta prueba resulta ser asertiva a la presencia de halógenos, ion cianuro y sulfuro, sin embargo es importante recalcar que luego del filtrado al obtener la muestra compuesta por estos iones, el líquido fue llevado a baño maría para favorecer la solubilidad de los iones en solución, así se obtuvieron precipitados más cristalinos (de mayor tamaño) que facilitaron la identificación del compuesto poco soluble.

Laboratorio Nº 2: Estudio de solubilidad

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A continuación se presenta una tabla con los resultados obtenidos:

Compuesto Insoluble en Soluble en ClasificaciónB-naftol H2O, HCl, NaHCO3 y

NaOHH2SO4 Grupo 6

Nitrobenceno H2O, HCl, NaHCO3 y NaOH

H2SO4 Grupo 6

Ester metílico benceno H2O, HCl, NaHCO3 y NaOH

H2SO4 Grupo 6

Vainillina H2O, HCl, NaHCO3 y NaOH

H2SO4 Grupo 6

Ftalimida H2O, HCl y NaHCO3 NaOH Grupo 5Ácido metilbenzoico H2O y HCl NaHCO3 Grupo 4Ácido acetilsalicilico H2O, HCl NaHCO3 Grupo 44-dimetilaminobenzaldehido

H2O HCl Grupo 3

Carbonato de calcio Éter de petróleo H2O Grupo 1Tabla Nº4: Resultados de la prueba de solubilidad

Los resultados obtenidos pueden ser explicados por la estructura de los compuestos utilizados y por sus características químicas asociadas, de esta forma los compuestos pertenecientes al grupo de solubilidad número 6 poseen átomos de oxigeno y nitrógeno los cuales poseen pares electrónicos que pueden ser protonados por el ácido sulfúrico, los compuestos pertenecientes al grupo de solubilidad 4 son soluble en bicarbonato de sodio debido a que los ácidos metilbenzoico y acetil salicílico poseen en pKa igual a 4.3 y 3.5 respectivamente, menores al rango establecido de solubilidad en donde el bicarbonato disuelve a ácido con pka, < 7.5 ya que son ácidos moderadamente fuertes que se convierten casi en totalidad en sus bases conjugadas solubles en agua. El compuesto soluble en ácido clorhídrico corresponde a una amina la cual forma la sal de amonio soluble en H2O. Finalmente el carbonato de calcio corresponden a un compuesto ionico por lo tanto será soluble en un compuesto éter de petróleo.

En el ensayo realizado la prueba de solubilidad resulta ser un análisis más completo y por consiguiente más definitivo, que permite diferenciar en base a las solubilidad de las especies a qué tipo de compuesto pertenece la muestra.

Laboratorio Nº 3: Análisis funcional de hidrocarburos

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Compuesto Reacción con Br2

Test de Baeyer

Reacción con AlCl3 y

CHCl3

Test de Le

Rosen

Reacción con AgNO3

Reacción con NaI

Benceno Negativa Negativo Positivo Positivo Negativo NegativoCiclohexeno Positiva Positivo Negativo Negativo Negativo NegativoHexano Negativa Negativo Negativo Negativo Negativo NegativoPentano Negativa Negativo Negativo Negativo Negativo Negativo1,2 dicloroetano

Negativa Negativo Negativo Negativo Positivo Positivo

Antraceno Negativa Negativo Positivo Positivo Negativo NegativoTabla Nº5: Resultados para análisis funcional de hidrocarburos.

En cuanto al benceno y antraceno podemos decir que la reacción con bromo ocurre mediante una reacción de sustitución nucleofilica por lo cual la coloración café del Br2 no desaparece ya que se forma HBr, con KMnO4 no forma precipitado (MnO2) pero da positivo para las pruebas que colorean los anillos aromáticos rojo para Le Rosen y amarillo con reacción de Friedel-Crafts producto de la estabilización por resonancia.

Para el ciclo hexeno la reacción con Br2 y KMnO4 corresponde a su identificación ya que con Br2 se produce una adición que hace desaparecer la coloración café característica del bromo y con permanganato se produce una adición sin que forma un diol y precipita MnO2

de color marrón.

Para los alcanos pentano y hexano su prueba de identificación es un tanto incierta bajo estos métodos debido a que si se tratan con Br2 no desaparece la coloración café, entonces ante un compuesto desconocido no se podría diferenciar si el compuesto es alcano, benceno o halogenuro de alquilo ya que con ninguno de estos hidrocarburos desaparece la coloración y todos liberan el gas HBr.

En cuanto el compuesto 1,2 dicloroetano las reacciones para su identificación corresponden a la reacción con nitrato de plata (I) ya que forma un precipitado AgCl color blanco y con NaI forman I2 que se desprende como gas pardo.

Laboratorio Nº 4: Análisis de alcoholes y fenoles

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Reconocimiento de alcoholes

Compuesto Reacción con sales de Cerio

Test Iodoformo Test de Lucas

Etanodiol Positiva Negativo Negativo3-metilbutanol Positiva Negativo NegativoTert-butanol Positiva Negativo Positiva2-propanol Positiva Positivo Positiva

Tabla Nº6: Resultados para el reconocimiento de alcoholes

Como los alcoholes utilizados no superan en su estructura los diez átomos de carbono la prueba con sales de cerio resulta positiva en su totalidad generando coloraciones rojas y anaranjadas para los diferentes alcoholes. En cambio las reacciones de Iodoformo solo los metilalcoholes resultan positivos para esta prueba, en este caso sólo el 2-propanol forma las fases inmiscibles de color amarillo.

El test de Lucas resulta ser una prueba simple de realizar y entrega resultados de fácil diferenciación debido a que solo los alcoholes terciarios y secundarios reaccionan, y estos a su vez poseen diferentes tiempos de reacción. Así el tert-butanol reacciona de inmediato formando dos fases inmiscibles, no así el 2-propanol que tarde en reaccionar y formar las dos fases. Los alcoholes primarios y los dioles no dan positivo para estas pruebas.

Reconocimiento de fenoles

Compuesto Reacción con FeCl3

Reacción con sal diazonio

Reacción con anhídrido ftálico

Fenol Positivo Positivo PositivoB-naftol Positivo Positivo NegativoTabla Nº7: Resultados para el reconocimiento de fenoles

Ambos compuestos utilizados dan positivo a la reacción con cloruro ferrico dando coloraciones naranjas y verdes respectivamente, para la reacción con sales de diazonio entregan coloraciones rojas. Sin embargo en la reacción con anhídrido ftálico el compuesto b-naftol no produce fenoftaleína, en cambio el fenol genera fenoftaleína la cual fue comprobada al realizar un cambio de viraje en el pH de la solución.

Laboratorio Nº 5 : Análisis de compuesto carbonílicos: aldehídos y cetonas

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Reconocimiento general del grupo carbonilo

Compuesto Reacción con

compuesto m-

dinitrados

Adición bisulfilica

Reacción con 2,4-dinitrofenilhidracina

Reacción clohidrato de hidroxilamina

Acetona Positiva Positiva Positiva PositivaBenzaldehído Negativa Positiva Positiva PositivaÁcido ftaldehídico Negativa Positiva Negativo PositivaFormalina Positiva Positiva Positiva Positiva4-hidroxibenzaldehido

Negativa Positiva Positiva Positiva

2-cloroantroquinona Negativa Negativo Positiva Positiva4-nitrobenzaldehído Negativa Positiva Positiva Positiva Tabla Nº8: Resultados para el reconocimiento de grupo carbonilo.

A pesar de que todos los compuestos utilizados presentan en su estructura un grupo carbonilo la reacción con compuestos m-dinitrados esta limita a aldehídos o cetonas de hasta 5 átomos de carbono por lo tanto es evidente que solo la formalina y la acetona darían positivo a esta reacción observando un color piel y rojo oscuro respectivamente.

En cuanto a la adición bisulfilica solo la cetona más impedida (2-cloroantroquinona) da reacción negativa, no así los demás compuestos los cuales presentan aldehídos en sus estructuras o son metilcetonas.

En la reacción con 2,4-dinitrofenilhidracina los compuestos que forman un precipitado coloreado son 2-cloroantroquinona (verde oscuro), 4-nitrobenzaldehído (naranjo), 4-hidroxibenzaldehído y benzaldehído (amarillo), acetona y formalina (amarillo). Sin embargo el ácido ftaldehídico a pesar de presentar un carbono carbonílico da negativo a la reacción debido a que esta desplazo hacia la formación de ácido fenilcarbaldehidico.

En la reacción con hidroxilamina todos los grupos carbonílicos fueron identificados debido a la decoloración de la solución al agregar el compuesto a la solución de clorhidrato de hidroxilamina.

La reacción con clorhidrato de hidroxilamina resulta ser la prueba mas definitiva para la identificación del grupo carbonílico.

Diferenciación entre aldehídos y cetonas

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Compuesto Reactivo de Tollens

Fehling Schiff

Acetona Negativo Negativo NegativoBenzaldehído Positivo Negativo PositivoÁcido ftaldehídico Positivo Negativo NegativoFormalina Positivo Positivo Positivo4-hidroxibenzaldehido

Positivo Negativo Positivo

2-cloroantroquinona Negativo Negativo Negativo4-nitrobenzaldehído Positivo Negativo PositivoTabla Nº9: Resultados para la diferenciación entre cetonas y aldehídos

Con el reactivo de Tollens se identificaron todos los aldehídos los cuales formaron un precipitado coloreado o formaron el espejo de plata (Ag(s)): 4-nitrobenzaldehído y 4-hidroxibenzaldehido dieron precipitado verde y los demás compuestos formaron el espejo. Estas diferencias se deben a la reactividad de los compuestos debido a que la reacción más rápida forman precipitados y una reacción más lenta forma Ag(s). En cambio esta prueba no da positivo para cetonas como 2-cloroantroquinona.

En la utilización del reactivo de Fehling solo da positivo para el aldehído alifático formalina, debido a que los demás compuestos presentan anillos aromáticos en su estructura o con cetonas.

El reactivo de Shiff está limitado a aldehídos en donde las soluciones de decoloran a rosa pálido para 4-hidroxibenzaldehido y benzaldehído, violeta para la formalina, rojo para 4-nitrobenzaldehído. Así pruebas más certeras resultan ser el reactivo de Tollens y de Shiff.

Reacción específica para las metilcetonas

Con los compuestos presentados en las tablas anteriores fueron utilizados también para esta prueba, sin embargo solo la acetona dio positiva a esta prueba presentando una coloración roja.

Laboratorio Nº 6: Análisis de aminas

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Compuesto Reacción con ion nitrosonio

Formación de carbilamidas

Reacción con 2,4-dinitroclorobenceno

Reacción de Hinsberg

Dietilamina Positivo Negativo Positivo PositivoButilamina Positivo Positivo Positivo Positivop-nitroanilina Positivo Positivo Negativo PositivoPiperidina Positivo Negativo Negativo PositivoTrietilamina Negativo Negativo Negativo Negativo

Tabla Nº10: Resultados para el análisis de aminas

En la reacción con ion nitrosonio solo la trietilamina por ser una amina terciaria no da positivo a la reacción. Es posible decir que este ensayo sirve la diferenciar entre aminas 1º, 2º o 3º y además es posible distinguir entre alifática o aromática debido a que en la experiencia las aminas primaria alifática butilamina desprendió gas correspondiente a N2 y la amina primaria aromática p-nitroanilina forma un compuesto coloreado debido a la estabilización por resonancia. En cuanto a la diferenciación para aminas aromáticas o alifáticas secundarias bajo este método es imposible su diferenciación ya que ambas forman nitrosamina y no presentan diferenciación específica, el método solo logra reconocer a la amina secundaria.

Para la formación de carbilamidas solos las aminas primaria alifática butilamida y la amina aromatica p-nitroanilina desprendieron olor desagradable dando positivo a la prueba, En cuanto a la reacción con 2,4-dinitroclorobenceno la amina primaria butila amina dio coloración anaranjada al igual que la amina secundario dietilamina.

La reacción de Hinsberg es certera a la hora de diferenciar aminas 1º, 2º y 3º basado en la solubilidad en hidróxido y en su reactividad. Así la trietilamina no reacciona, las aminas primaria la coloración café se decolora a pardo por la adición de base logrando la disolución. En cambio las aminas secundarias no desaparece la coloración café al agregar NaOH.

VII.-Conclusiones

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Los métodos planteados para el análisis funcional de cada compuesto dieron resultados positivos, permitiendo diferenciar incluso grupos funcionales idénticos, como lo es el caso de alcoholes y aminas 1°,2°,3° por ende la teoría si puede ser aplicada.

Cabe mencionar que a la hora del análisis, los factores como tiempo, temperatura, y velocidad de reacción, deben ser manipulados de tal forma de disminuir al máximo las variables ya que en algunas reacciones como el caso de las sales de diazonio estas deben ser preparadas in situ y a temperatura baja, ya que, estas son muy inestables en condiciones estándar.

Si bien uno de los métodos clásicos para el análisis de carbono es la ignición, esta no siempre arroja resultados verídicos, ya que, compuestos inorgánicos como el Mg también reaccionan en forma de combustión sin tener en su estructura carbono, por ello el método de oxidación con CuO es el más factible en la determinación de carbono e hidrogeno debido a que ocurre es una reacción selectiva de precipitación de carbonato con el CO2 formado.

VIII.-Bibliografía

Carey, F. A.: Química Orgánica. Ed. McGraw-Hill, 1999

McMurry, J., 2001. Química Orgánica. 5a. edición. Internacional Thomson Editores, México.

Morrison R.T. y Boyd, R.N., 1990. Química Orgánica. 5a. Edición Addison-Wesley Interamericana, México.

Graham Solomons, T. W.: Química Orgánica. Ed. Limusa. México, 1999

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