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PRCTICA N 2 ANLISIS ELEMENTAL CUALITATIVO

OBJETIVOS:

- Conocer algunas pruebas de laboratorio en las que se basa el anlisis cualitativo elemental orgnico.

- Identificar, a travs de reacciones especficas, los elementos mas comunes que constituyen los compuestos orgnicos.

ENSAYOS PRELIMINARES En la caracterizacin de un compuesto orgnico es esencial conocer los elementos qumicos que lo forman, pero un paso previo al anlisis qumico es la determinacin de las caractersticas fsicas de la muestra en estudio, un examen preliminar, donde se observan aspectos como: el estado fsico, color, olor y, en el caso de los compuestos orgnicos comportamiento frente a la ignicin. La presencia de color en los compuestos orgnicos se atribuye a la presencia de grupos cromforos; por ejemplo, un color amarillo puede deberse a grupos nitro, uno verdoso a grupos nitroso, mientras que los compuestos azo van de amarillos a rojo; las aminas y fenoles impuros son caf o prpura. Cuando un compuesto es lquido e incoloro o slido cristalino blanco, se pueden excluir los compuestos de conjugacin extendida. Muchos compuestos orgnicos poseen olor caracterstico, que puede ser agradable, en el caso de los steres, o desagradable y nauseabundo, en el caso de isocianuros, aminas y tioles, los hidrocarburos tienen olor a parafina, etc. Es importante mencionar que el olor es generalmente mas pronunciado en los miembros de bajo peso molecular, debido a su volatilidad. El ensayo de ignicin suministra bastante informacin acerca de la naturaleza del compuesto en estudio. Si al someter un compuesto desconocido a ignicin arde con llama luminosa, dejando o no un pequeo residuo, es casi seguro que se trata de un compuesto orgnico, ya que los compuestos inorgnicos en su mayora son estables al calor. Se puede observar en este ensayo que los hidrocarburos aromticos con alto contenido de carbono arden con llama fuliginosa, mientras que loso compuestos alifticos arden con llama amarilla. El color azul de la llama aumenta con el contenido de oxgeno. IDENTIFICACIN DE ELEMENTOS PRESENTES EN MUESTRAS ORGNICAS DESCONOCIDAS Los elementos mas comunes que se encuentran en los compuestos orgnicos son C, H, O, N, S, y X (halgenos). Para que los ensayos cualitativos puedan ser aplicados, los elementos deben ser transformados desde su forma covalente, en la que generalmente se encuentran, a iones sencillos. IDENTIFICACIN DE CARBONO E HIDRGENO POR OXIDACIN Con frecuencia, basta calentar un supuesto compuesto orgnico para que el desprendimiento de gases y la carbonizacin y combustin revelen la presencia de carbono e hidrgeno (los gases de una combustin completa de materia orgnica, deben ser: agua, dixido de carbono, mas otros elementos presentes en esta). Se logra la combustin completa utilizando xido cprico como catalizador. Los gases son recibidos en un recipiente que contiene una solucin de hidrxido de Calcio o Bario; el dixido reacciona con el calcio formando carbonato de calcio, que se presenta en forma de precipitado en la reaccin. El hidrgeno y el oxgeno se reconocen fcilmente por la condensacin del agua en la superficie del tubo de reaccin.

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El hidrgeno, al oxidarse, forma gotitas de agua:

IDENTIFICACIN DE NITROGENO, AZUFRE Y HALGENOS. MTODO DE LA FUSIN ALCALINA (PRUEBA DE LASSAIGNE) La identificacin de Nitrgeno, Azufre y halgenos, se basa en la conversin de ellos en sales inorgnicas de sodio, tales como cianuro de sodio, sulfuro de sodio, cloruro de sodio, bromuro de sodio, etc., a travs de la Fusin con sodio metlico de la muestra en estudio. Las sales sdicas se solubilizan en agua (solucin alcalina) y se someten a reacciones qumicas que permiten identificar, a travs de la formacin de compuestos coloreados o precipitados, los elementos separadamente

NITRGENO: Para detectar la presencia de Nitrgeno, una porcin de la solucin alcalina se calienta con FeSO4, obtenindose ferrocianuro sdico, que al combinarse con sales frricas produce ferrocianuro frrico, el cual presenta color azul (Azul de Prusia).

AZUFRE: La presencia de azufre en muestras orgnicas se comprueba por la formacin de un precipitado negro de PbS al adicionar una solucin de acetato de plomo (II) a una porcin de la solucin alcalina previamente acidificada con el cido actico.

HALGENOS: La presencia de halgenos se confirma por la formacin de un precipitado blanco (para el cloro) o amarrillo (para el yodo o el bromo), cuando se le adiciona una solucin de Nitrato de plata a una porcin de la solucin alcalina previamente acidificada con cido ntrico diluido;

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este ltimo paso con el fin de evitar interferencias por la presencia de azufre o nitrgeno en la muestra.

ENSAYO DE BEILSTEIN Es un ensayo preliminar directo, para detectar la posible presencia de halotomos dentro de la estructura de una muestra desconocida. Una pequea porcin de la muestra se pone en contacto con xido cprico proveniente de oxidar a la llama un alambre de cobre. El halgeno presente en la muestra se convierte en el haluro de cobre correspondiente, el cual le confiere a la llama un color verde azulado caracterstico. Se ha encontrado que compuestos sin halgeno, como la urea, tiourea, oxiquinolinas, piridinas y algunos cidos carboxlicos dan positiva la prueba de Beilstein, debido a la formacin de cianuros de cobre. REFERENCIAS:

- RUIZ, I. (2003). Laboratorio de Qumica General y Orgnica. Instituto de Qumica de Recursos Naturales. Universidad de Talca, Chile.

- DOMINGEZ, X. ( 1995). Qumica Orgnica experimental. Noriega Editores. Limusa. Mexico - KHULLAR, K. (2000). Qumica Orgnica Manual de Laboratorio. Universidad de Carabobo

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PARTE EXPERIMENTAL

REACTIVOS MATERIALES xido cprico Crisol Sulfato de cobre anhidro Esptula Hidrxido de Calcio Tubos de ensayo (Pirex) Sodio metlico Tubos de fusin Sulfato ferroso Mechero de Bunsen Acetato de Plomo (II) (sol 2,5%) Tubo de vidrio doblado o de desprendimiento Acido sulfrico dil. (0,1 N) Alambre de cobre Nitrato de Plata (Sol 2,5%) Pinza metlica Acido Actico dil (0,1N) Varilla de vidrio cido Ntrico dil Embudo de filtracin Etanol 95% Papel de filtro Nitroprusiato de Sodio

A. Caractersticas fsicas 1. Examen preliminar de las muestras orgnicas: Anote el estado fsico, color, olor de cada una de las muestras y luego ensaye la solubilidad de las muestras en agua. Anote sus observaciones. 2. Prueba de Ignicin: Someta cada muestra a la prueba de ignicin de la siguiente manera: En un crisol pequeo, si la muestra es lquida o en una esptula, si la muestra es slida, coloque un poco (aprox. 10-15 mg) de la muestra a analizar. Caliente en la regin oxidante de la llama. Anote: si la muestra funde o arde, carcter de la llama (amarilla, fuliginosa o luminosa), si deja o no residuos, desprendimiento de gas. B. Anlisis Cualitativo 1. Determinacin de Carbono e Hidrgeno:

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- En un tubo de ensayo Pirex coloque 0,1 g (si la muestra es slida) o 0,5 ml (si la muestra es lquida) del compuesto orgnico desconocido y 0,5 g de xido Cprico. - En otro tubo coloque una solucin de Hidrxido de Calcio (aprox. 3 ml) - Caliente gradualmente el primer tubo con llama directa y reciba en el segundo tubo el gas que se desprende, hacindolo burbujear dentro de la solucin de Hidrxido de Calcio. La aparicin de un precipitado blanco (carbonato de calcio), evidencia la presencia de carbono. Si hay presencia de hidrgeno, se formarn pequeas gotas de agua que se condensarn en la parte superior del tubo de ensayo. 2. Identificacin de Nitrgeno, Azufre y Halgenos. Fusin con Sodio. - Agregar en un tubo de fusin seco, un trozo pequeo de Sodio metlico. Extreme los cuidados para trabajar con el sodio. Use los lentes de seguridad, use pinzas para tubo, evite el contacto con la piel. No ponga el sodio en contacto con agua ya que reacciona violentamente. - Caliente el tubo en posicin vertical, con llama directa y suave en la parte inferior. Cuando el sodio comience a fundir seprelo de la llama y adicione rpidamente 200 mg o unas gotas de la muestra, de manera que caigan en el fondo. - Lleve a la llama nuevamente hasta que se encuentre al rojo vivo, contine calentando durante 3 minutos. - Deje enfriar el tubo a temperatura ambiente y adicione aprox. 1 ml de etanol, esto con el fin de asegurar la descomposicin del sodio que haya quedado sin reaccionar. - Rompa el tubo de fusin con la muestra sobre una cpsula de porcelana, y luego adicione 15 ml de agua destilada, hierva por unos minutos con el fin de disolver las sales de sodio formadas. - Filtre la solucin cuando todava est caliente. El filtrado obtenido se denomina comnmente Solucin Alcalina. IDENTIFICACIN DE NITRGENO

- A 3 ml de la solucin alcalina se agregan 0,2 g de Sulfato ferroso y caliente la mezcla hasta que hierva.

- Luego sin enfriar adicione 2 -3 ml de cido sulfrico diluido. - Anote sus observaciones.

IDENTIFICACIN DE AZUFRE

- Coloque 2 -3 ml de solucin alcalina en un tubo de ensayo y acidifique con cido actico diluido. Verifique pH.

- Adicione 1 ml de la solucin de acetato de plomo. - Anote sus observaciones

IDENTIFICACIN DE HALGENOS

- Cuando el Nitrgeno y el Azufre estn ausentes: o Acidifique 2 ml de la solucin alcalina con cido ntrico diluido. o Aada 2 ml de solucin de Nitrato de Plata o Anote sus resultados

- Cuando el Nitrgeno y/o Azufre estn presentes:

o Acidifique 2 ml de solucin alcalina con cido ntrico diluido y hierva la mezcla por 2-3 minutos con el fin de eliminar le HCN o H2S .

o Aada 2 ml de la solucin de AgNO3 o Anote sus resultados.

ENSAYO DE BEILSTEIN

- En la zona de oxidacin del mechero oxide un alambre de cobre limpio, hasta que no coloree la flama.

- Deje enfriar y sumrjalo directamente en la muestra desconocida. - Acrquelo a la llama. - Anote sus observaciones.

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NOMBRE:________________________ FECHA: _________________________ GRUPO:_________________________

INFORME 2. ANLISIS ELEMENTAL CUALITATIVO

PARTE 1. PROPIEDADES FSICAS

Muestra Problema

Estado fsico Color Olor Solubilidad en agua

pH

ENSAYO DE IGNICIN

Muestra Problema

Funde o Arde Carcter de la llama

Formacin de residuos

Desprendimiento de gas

DISCUSIN Y CONCLUSIONES PARTE 2:

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1. DETERMINACIN DE CARBONO E HIDRGENO Muestra: ________ Observaciones: DISCUSIN Y CONCLUSIONES 2. DETERMINACIN DE N, S, X.

MUESTRA NITRGENO AZUFRE HALGENO ENSAYO DE BEILSTEIN

DISCUSIN Y CONCLUSIONES: