sesión 4, elementos organógenos

M.Sc. Ing. William Escribano Siesquén

GOBIERNO REGIONAL DE LAMBAYEQUEUNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL

CHICLAYO“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”

SESIÓN 04RECONOCIMIENTO DE ELEMENTOS ORGANÓGENOS Y SEPARACIÓN DE MEZCLAS POR DESTILACIÓN

APRENDIZAJE ESPERADO: Determinar de forma cualitativa la presencia de C, H, O, N Utilizar en forma adecuada los métodos generales de laboratorio que permite reconocer los elementos

que constituyen las sustancias orgánicas.

INDICADOR:Determina cualitativamente la presencia de elementos organógenos mediante experimentos, demostrando

orden y limpieza

ACTIVIDAD INICIAL

I. GENERALIDADES

En 1814 J.J Berzelius, dio un duro golpe a la teoría de la fuerza vital al demostrar que las leyes básicas del cambio químico (La ley de la composición constante y la ley de las proporciones múltiples), podían aplicarse tanto a compuestos orgánicos como a inorgánicos, 14 años después, la teoría errónea fue rebatida debido a descubrimientos químicos casuales.

El nacimiento de la química orgánica moderna se ubica en el año de 1828. Año en el cual F. Wöhler, profesor de química de la Universidad de Alemania de Göttingen, trataba de preparar cianato de amonio por calentamiento de una mezcla de dos sales inorgánicas, cianato de potasio y cloruro de amonio; para su sorpresa obtuvo cristales del compuesto orgánico conocido como: Úrea (Sustancia que los mamíferos excretan en la orina). En 1850 la teoría de la Fuerza Vital estaba prácticamente muerta.

El elemento “C” es el único constituyente común a todos los compuestos orgánicos, otros elementos que se encuentran con frecuencia son: Hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo y halógenos. Junto con el Carbono los tres primeros constituyen el grupo de los elementos organógenos. El Análisis Elemental Orgánico tiene por finalidad determinar la clase de elementos que forman la molécula de un compuesto orgánico y la proporción en que se encuentran. Para someter a una sustancia al análisis elemental, ésta debe estar debidamente purificada. Existen dos clases de Análisis Elemental Orgánico y son:

ANÁLISIS ELEMENTAL ORGÁNICO CUALITATIVO: Determina la clase de elementos que existen en una sustancia orgánica.

ANÁLISIS ELEMENTAL ORGÁNICO CUANTITATIVO: Determina el porcentaje de los elementos que forman una molécula del compuesto orgánico analizado.

La presente práctica es un análisis de tipo cualitativo. Existen pruebas empíricos basados en las propiedades que tienen algunas sustancias al arder, el Carbono y el Nitrógeno se reconocen directamente quemando la sustancia que se desea analizar, otras veces son necesarias métodos indirectos que permiten detectar a los elementos organógenos (Reconocimiento Químico).

II. MATERIALES

a) Materiales: 04 cápsulas de porcelana 04 mecheros 30 Tubos de ensayo 08 Gradillas

08 vasos de precipitación de 100 mL

08 pinzas de maderas 04 Baguetas o agitadores 06 pipetas de 10 mL

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Se muestran diferentes sustancias, y responden a las siguientes preguntas: ¿Qué tipo de sustancias son? ¿Qué elementos químicos forman estos

compuestos?

“PROMOCIÓN DEL USO DE MATERIAL DE LABORATORIO DE CIENCIAS PARA EL LOGRO DE APRENDIZAJES SIGNIFICATIVOS DE CTA” - 2015

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06 bombillas de succión 01 matraz kitazato

b) Reactivos: Algodón Cabellos Cal sodada: CaO + NaOH Papel tornasol Solución HCl cc Azúcar de caña Agua destilada Caseína

Albúmina de huevo Lana Hojas secas Papel bond Fenolftaleína Goma Bolsas Aceite lubricante Benceno o éter Permanganato de potasio Carburo de calcio

III. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS

EXPERIENCIA N°01: RECONOCIMIENTO DEL CARBONO Y NITRÓGENO

Se reconoce directamente quemando la sustancia. Si la sustancia no es volátil deja un residuo negruzco constituido por carbón. Quemar la sustancia examen en una cápsula:

Azúcar de caña + calor ---- 22 CO2 + 11 H2O Combustión completa, Color negro (presencia de carbono) y humo blanco (presencia de agua).

Albúmina + calor ----- C + N + O Color negro (presencia de carbono),

olor a cabello quemado (presencia de nitrógeno).

Anote sus observacionesAl quemar la caña de azúcar se observa presencia de vapor de agua porque ocurre una combustión

completa,se observa el humo blanco que es el vapor de aguaPara el caso de la albúmina, ésta actúa como combustible.

GRAFICAR LA EXPERIENCIA:

ESCRIBA LA REACCION: C12 H22 O11 + 12 O2

22CO2 + 11H2O

Si la sustancia a analizar es volátil el carbono se reconoce indirectamente con el auxilio de un oxidante como el óxido de cobre negro (CuO). El carbono de la sustancia orgánica con el oxígeno del óxido de cobre forma anhídrido carbónico fácilmente reconocible porque enturbia el agua de cal.

EXPERIENCIA N°02: RECONOCIMIENTO DEL NITRÓGENO

Calcinando la sustancia se desprende un olor a cuernos quemados. La experiencia se puede realizar empleando como sustancia nitrogenada la caseína o la albumina de huevo desecada, la cual se coloca en un tubo de prueba o en cápsula de porcelana y se calcina.

Caseína + calor -------------- Olor a cuerno quemado

Como sustancia problema utilice lana, algodón, cabellos, hojas secas, papel e indique cuál de ellas contiene Nitrógeno

Anote sus observacionesLas sustancias que continenen nitrógeno, todas emiten olores característicos por ejemplo

olor a cuerno


Caña de azúcar + calorAlbúmina + calor





quemado, a cabello quemado, eso nos indica la presencia de nitrógeno.La experiencia nos ha permitido reconocer el nitrógeno con materiales fáciles de encontrar y

productos caseros.

EXPERIMENTO Nº 03: RECONOCIMIENTO INDIRECTO DE NITRÓGENO. MÉTODO DE LA CAL SODADA

El fundamento del método es transformar el nitrógeno de la sustancia orgánica en amoniaco, mediante la mezcla con cal sodada y calentar. (La cal sodada CaO, NaOH produce en la sustancia orgánica una demolición molecular, transformando el N en NH3)

Sustancia Nitrogenada + Cal sodada + calor -------- NH3

La sustancia escogida puede ser albúmina desecada o caseína o úrea, se mezcla con tres veces su peso de cal sodada sometiéndose la mezcla al calor.

OBSERVACION: Al calentar la mezcla se produce amoniaco. Los vapores de amoniaco se reconocen:a) Por su reacción alcalina al tornasol. De color……rojo………………… vira a color……

azúl…………………

b) En la muestra obtenida agregar unas gotas de fenolftaleína y anota tus observaciones…obtenemos color rojo grosella..

c) Por su olor característico. Olor a……cuerno quemado, orina……

d) Por los humos blancos (NH4Cl) que producen al acercársele una varilla impregnada en HCl

Anote sus observacionesLos cambios de color nos indican la presencia de acidez o alcalinidad, se detectó la

presencia indirecta del Nitrógeno al percibir el olor a cuerno quemado o a orina.La observación de humos blancos es la reacción del HCl con el HN3, presencia de nitrógeno.

GRAFICAR LA EXPERIENCIA:

ECUACION QUIMICA: ………

EXPERIMENTO N° 04: IDENTIFICANDO HIDROCARBUROS

1. En 03 tubo de ensayo adicionar muestra aproximadamente 1ml de goma2. En otros 03 tubos de ensayo, adicionar un pedazo de bolsa3. En otros 03 tubos adicionar un ml de aceite lubricante4. Luego a un tubo con cada una de las muestras adicionar 2ml de benceno o éter y agitar hasta

homogenizar y registrar resultados.5. Luego a los 2do tubos con cada una de las muestras adicionar solución de KMnO4, agitar con

bagueta. y registrar resultados.6. Finalmente al 3er tubo con cada una de las muestras adicionar agua y registrar resultados.

Anote sus observacionesPara todos los casos (goma, bolsa y el aceite), al adicionarle los 2ml de éter el

permanganato de potasio Y el agua se han registrado resultados propios de la identificación de los hidrocarburos.Se observan cambios de color, formación de sedimento y sobrenadante y sustancias

lechosas.

EXPERIENCIA N°05: OBTENCION DE ACETILENO

1. Colocar una pequeña cantidad de carburo de calcio CaC2 en un Kitasato y luego montar el equipo, según se indique.

2. Asegúrese que la llave de descarga del embudo de reparación, este totalmente cerrado, luego agregar unos 30 ml. de agua destilada al embudo de reparación.


+ CaO + Calor = CaCO2 +NH3 +NH





3. Con la llave de descarga del embudo de reparación dejar caer gota a gota 4 a 6 gotas de agua destilada.

4. Esperar unos minutos para que el gas desprendido, desaloje el aire almacenado en el kitazato.5. Luego adicionar 0,5 ml KMnO4 en un tubo de ensayo y llenarlo con el gas desprendido en la

reacción., registre lo observado.

REACCION:

Anote sus observacionesAl agregar agua destilada gota a gota observamos desprendimiento de gas y el olor

es bastante característico del acetileno, el gas es bastante fuerte y más fuerte cuando colocamos

0,5ml de permanganato de potasio.

IV. INTERPRETACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOSSe ha determinado cualitativamente la presencia de los bioelementos y se han utilizado en forma adecuada los métodos generales de laboratorio que permiten reconocer los elementos que forman las sustancias orgánicas.En la mayoría de los casos se han utilizado sustancias fáciles de obtener. Esto permite a los docentes repetir las experiencias favoreciendo el aprendizajes de los estudiantes.

V. CONCLUSIONES Se reconoce directamente que quemando la sustancia podemos observar la presencia

de carbono. El olor suigéneris del cuerno quemado nos indica la presencia de nitrógeno en una

sustancia Se ha transformado el nitrógeno de una sustancia orgánica en amoniaco Se han identificado hidrocarburos y obtenido acetileno. Importante la práctica para aplicarla con el método de la investigación en nuestras

Instituciones Educativa. Las sustancias requeridas para realizar las experiencias son fáciles de obtener.

VI. CUESTIONARIO1. ¿Cómo se diferencia una sustancia orgánica de una inorgánica?

Las sustancias orgánicas se forman a partir del carbono tetravalente, las sustancias inorgánicas forman combinaciones con elementos químicos metálicos y no metálicos.Establezca 10 diferencias entre sustancias orgánicas e inorgánicasSustancias orgánicas Sustancias inorgánicasSus moléculas contienen fundamentalmente átomos de C,H,O,N y en pequeñas proporciones S, P, halógenos y otros elementos.

Sus moléculas pueden contener átomos de cualquier elemento, incluso carbono bajo la forma de CO, CO2, carbonatos y bicarbonatos.

El número de compuestos conocidos supera los 10 millones, y son de gran complejidad debido al número de átomos que forma la molécula

Se conocen aproximadamente unos 500000 compuestos

Son termolábiles Son en general, termoestables, es decir, resisten la acción del calor.

Resisten poco la acción del calor, se descomponen bajo los 300°C suelen quemar fácilmente originando CO2 y H2O

Se descomponen a temperaturas superiores a 700°C

Debido a la atracción débil entre las moléculas, tienen puntos de fusión y ebullición bajos.

Tienen punto de ebullición y de fusión elevados

La mayoría no son solubles en agua, solubles en disolventes orgánicos.

Muchos son solubles en agua y en disolventes polares

No son buenos conductores de la corriente eléctrica

Fundidos o en solución son buenos conductores de la corriente eléctrica

No son electrolitos Son electrolitosLas reacciones son duraderas, no instantáneas Las reacciones que originan son generalmente

instantáneasLas reacciones que originan son lentas y complejas

Desarrollan reacciones sencillas e iónicas

2. ¿Cuánto en % tiene el cuerpo humano de Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno?El cuerpo humano tiene:






Carbono: 18%Hidrógeno. 10%Oxígeno: 65%Nitrógeno: 3%

3. ¿Qué hace diferente al Nitrógeno gaseoso de los demás gases como el Oxígeno y el Hidrógeno?El nitrógeno es el componente principal de la atmósfera terrestre (78,1 % en volumen) y se obtiene para usos industriales de la destilación del aire líquido. Está presente también en los restos de animales, por ejemplo el guano, usualmente en la forma de urea, ácido úrico y compuestos de ambos.

También ocupa el 3 % de la composición elemental del cuerpo humano.

Se han observado compuestos que contienen nitrógeno en el espacio exterior y el isótopo Nitrógeno-14 se crea en los procesos de fusión nuclear de las estrellas.

4. ¿Qué sustancia le indica experimentalmente que tiene Carbono, Nitrógeno la muestra analizada?Experimentalmente las sustancias que podemos utilizar son lana, algodón, cabellos, cuernos, uñas, pezuñas.

5. ¿Con qué otras sustancias podemos identificar la presencia de los hidrocarburos?Con petróleo, aceites, ceras, parafinas, polímeros, aceites lubricantes, etc.

DOCENTE PARTICIPANTE: PROFESORA SARA ESTHER LIZA ORDOÑEZ



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