MÉTODOS DE ANÁLISIS EN QUÍMICA ORGÁNICA

Los métodos de análisis en química orgánica permiten establecer qué elementos integran un compuesto, en qué proporción se hallan, cómo están enlazados y distribuidos y hasta cuál es la forma geométrica de la respectiva

molécula.

ELEMENTOS, FUNCIONES Y ESTRUCTURA

Diversos métodos de la química se ocupan de cada uno de los aspectos tendientes a dilucidar la composición y estructura de las moléculas que cons­tituyen los diferentes compuestos or­gánicos. |

El análisis elemental cualitativo establece qué elementos forman la sustancia y el cuantitativo determina la proporción en que se encuentran. A partir de esta información se pue­den hallar fórmulas empíricas de los compuestos y con ayuda de otros mé­todos utilizados para establecer pesos moleculares, se determinan sus fórmu­las moleculares.

Algunas reacciones características de los grupos funcionales permiten identificar su presencia en la molécu­la y con la ayuda de las diferentes cla­ses de espectroscopia (de luz visible, ultravioleta e infrarroja) se corrobora la existencia de las funciones, su ub i ­cación en el esqueleto de la molécula y los diferentes tipos de enlaces pre­sentes en ella.

Las técnicas de resonancia magné­tica nuclear (RMN), de espectrometría de masas y de difracción de rayos X, constituyen métodos de análisis de gran precisión que permiten efectuar determinaciones cualitativas, cuanti­tativas y estructurales, con aplicacio­nes prácticas en muchísimos campos.

ANÁLISIS DE ELEMENTOS

Casi todas las sustancias orgánicas es­tán formadas por unos pocos elemen­tos de los que constituyen la tabla pe­

riódica. Esto hace que su determina­ción cualitativa y cuantitativa sea una labor sencilla mediante el empleo de las técnicas tradicionales de análisis.

Además del carbono y del hidró­geno, las sustancias orgánicas contie­nen con frecuencia oxígeno, nitróge­no, azufre y halógenos. Para su deter­minación se efectúa u n procedimien­to conocido como la fusión sódica. Este consiste en colocar la muestra del material orgánico en u n pequeño tubo (tubo de Durham) en contacto con u n pedacito de sodio metálico. Luego se calienta en u n mechero hasta el rojo y después se sumerge en u n vaso de pre­cipitados con agua destilada fría don­de se rompe el tubo. Así se consigue la conversión del nitrógeno en ion cia­nuro CN", del azufre en sulfuro S~ y de los halógenos en los haluros corres­pondientes: cloruro Cl", bromuro Br . y yoduro I " . Luego se filtra el conteni­do del vaso para separar las partículas sólidas del filtrado, eñ el cual quedan los iones mencionados acompañando al ion sodio, Na + .

La presencia de nitrógeno en for­ma de ion cianuro en una porción de la solución que se separa para el ensa­yo, se reconoce mediante la adición, en medio básico, de sulfato ferroso. Es muy importante mantener el p H bási­co porque de lo contrario, si el p H es ácido, se desprendería ácido cianhí­drico, H C N , que causa la muerte por inhalación en escasos segundos:

F c S O h + 2 N a C N ->

F e ( C N ) 2 + N a 2 S O ,

cianuro terroso

El cianuro ferroso reacciona con el exceso de cianuro de sodio:

Fe(CN) 2 + 4NaCN -> Na 4 Fe(CN) 6

Después se agregan unas gotas de cloruro férrico:

3 N a 4 F e ( C N ) f i + F e C l 3 - »

F e 4 [ F e ( C N ) 6 ] 3 + 12NaCl

ferrocianuro férrico

(azul de Prusia)

La formación de u n precipitado de color azul intenso es evidencia de que el nitrógeno está presente en el com­puesto orgánico.

El azufre como ion sulfuro se re­conoce mediante la adición de u n reactivo específico, el acetato de plo­mo:

N a 2 S + ( C H 3 C O O ) 2 P b ^

PbS + C H 3 C O O N a sulfuro de piorno

(negro)

El precipitado negro de sulfuro de plomo muestra la presencia de azufre en el compuesto.

Los halógenos se reconocen por medio de su reacción con nitrato de plata. Forman precipitados de los ha­luros de plata, de acuerdo con las si­guientes reacciones:

NaCl + A g N 0 3 - » A g C l i + NaNO, cloruro de plata

(blanco)

NaBr + A g N 0 3 -> AgBr i + N a N 0 3

bromuro de plata (amarillo claro)

l . ¿Qué establecen el análisis elemental cualitativo y el cuantitativo de una sustancia? efectuar determinaciones cualitativas, cuantitativas y estructurales con gran precisión? en las sustancias orgánicas?

2. ¿Qué métodos de análisis permiten 3. ¿Qué elementos son más frecuentes

ianuros do sodio y do potasio han sido muy utilizados para la extrac de oro y plata en el proceso llamado de cianuración. Mediante la cianurá-

ión del oro se logra disolverlo como aurocianuro sódico:

4 Au + 8 NaCN + 2 H,0 + O, - » 4 Na Au(CN), + 4 NaOH

De esta solución se recupera el oro por electrólisis o mediante desplaza-iento con cinc. Además, por ser una forma soluble del oro, se utiliza tar

ién como solución de partida para recubrimientos de dorado electrolíti proceso empleado para recubrir joyas y otros objetos.

El cianuro de sodio se utiliza como reactivo de síntesis en la química org nica, para la preparación de nitrilos o cianuros orgánicos, que a su vez sirven

ra sintetizar aldehidos, ácidos y otros compuestos.

RX + NaCN - > RCN + NaX cianuro nitrilo

embargo, el manejo de los cianuros ofrece serios peligros por ¡dad. La dosis letal para el 50% de los individuos en ratas, por ingés

es de 6.440 pg/kg peso (DL50). Latiosis letal mínima (DLL ) en humanos, pe ingestión, es de 2.857 pg/kg de peso (alrededor de 3 mg/kg).

El cianuro al ser ingerido por el organismo, llega al estómago y por acción del jugo gástrico que contiene HCI se transforma en ácido cianhídrico (HCN), causando la muerte casi inmediata, puesto que el HCN es un bloqucador < las enzimas respiratorias.

El cianuro ha sido empleado en la ejecución de condenados en la cámar de gas en Estados Unidos: se deja caer una pastilla de cianuro de sodio o • potasio en un balde con ácido en el interior de una cámara cerrada donde ¡ halla el reo. Al respirar los vapores de ácido cianhídrico muere en poco tien po.

En vista de los peligros que ofrece el cianuro, debe trabajarse con precau­ción. El principal cuidado que debe observarse es el de mantener siempre < medio básico (presencia de OH') para prevenir la formación del HCN. Le residuos pueden oxidarse con solución de hipoclorito de sodio para he inactivos.

Nal + A g N 0 3 -> Agí I + N a N 0 3

yoduro de plata

(amarillo intenso)

El reconocimiento cualitativo de carbono e hidrógeno, aunque no se suele hacer de rutina porque se supo­ne su presencia, se puede llevar a cabo por calentamiento de la muestra en u n tubo de ensayo en presencia de óxido cúprico. El carbono se desprende en forma de gas carbónico C 0 2 , que se hace pasar por una solución de h i -dróxido de bario, mediante u n tubo de desprendimiento. El C 0 2 reaccio­na así:

C 0 2 + B a ( O H ) 2 -> B a C 0 3 i + H 2 0 carbonato de bario

(blanco)

El hidrógeno forma agua que se deposita en las paredes del tubo.

El análisis cuantitativo de estos dos elementos se basa en el mismo princi ­pio, es decir, combustión en presen­cia de óxido cúprico, para formar C 0 2

y H 2 0 . Los gases de la combustión se recogen en sendos recipientes que contienen sustancias que reaccionan con el agua en uno de ellos y con el C 0 2 en el otro. El aumento de peso en los recolectores indica la cantidad

de cada elemento presente en la mues­tra. En la actualidad se utiliza para de­terminar las cantidades de carbono y oxígeno el llamado aparato de Orsat, que permite determinar en forma si­multánea las cantidades de C 0 2 , oxí­geno y monóxido de carbono. El C 0 2

se absorbe en hidróxido de potasio en solución, el oxígeno se determina con ácido pirogálico en medio básico y el monóxido de carbono con cloruro cu-proso amoniacal.

La determinación cuantitativa de nitrógeno se efectúa por el "método de Kjeldahl", que consiste en someter a digestión o degradación la muestra por calentamiento en presencia de áci­do sulfúrico concentrado y u n catali­zador en u n matraz Kjeldahl. De esta manera se produce sulfato de amonio ( N H 4 ) 2 S 0 4 , al cual se agrega exceso de hidróxido de sodio para descompo­nerlo y liberar amoníaco, N H . El amoníaco se recoge de nuevo en u n ácido de concentración conocida y por último se determina el exceso de ácido por titulación con otra base para establecer su concentración. La can­t idad de ácido que ha reaccionado permite hallar la cantidad de N H 3

desprendido y por ende la cantidad de nitrógeno presente en el material orgánico.

Para determinar carbono y nitró­geno en forma simultánea se utiliza el "método de Dumas", que consiste en quemar la muestra en presencia de óxido de cobre para producir C 0 2 y N 2 . El gas carbónico se recoge en una solución de K O H y luego se mide el volumen de nitrógeno.

La determinación cuantitativa de halógenos puede hacerse por volume-tría, es decir por titulación de la solu­ción que los contiene en forma iónica o por gravimetría, mediante la obten­ción de u n precipitado que se lava, se seca y se pesa.

El azufre se puede transformar en sulfato SO. - 2 , sometiéndolo a o x i -dación. Se hace reaccionar en seguida con cloruro de bario para producir sul­fato de bario sólido. Luego se deter­mina su concentración pesando la can­tidad de sulfato de bario obtenido.

1. ¿En qué proceso de extracción se utilizan los cianuros de sodio y de potasio? 2. ¿Cuál es el mecanismo de acción del cianuro como veneno? 3. ¿Para qué se utiliza el llamado aparato de Orsat?

Aparato de Kjeldahl.

DETERMINACIÓN DE FÓRMULAS EMPÍRICAS

Y MOLECULARES

La fórmula empírica del compuesto orgánico, es decir, aquella que mues­tra la relación entre los números de átomos de cada elemento, se puede establecer a partir del análisis cuanti­tativo. Si se tiene el porcentaje de cada uno de los elementos que forman el compuesto, se puede hallar el núme­ro de moles de cada uno y luego de realizar las simplificaciones o amplif i ­caciones del caso, hasta llegar a nú­meros enteros, se encuentra la relación entre el número de átomos de cada elemento, o sea, la fórmula empírica.

Si además se conoce el peso mole­cular del compuesto, o existe la infor­mación disponible para hallarlo, pue­de determinarse también la fórmula molecular respectiva (ver recuadro para hallar la fórmula empírica).

Los métodos usuales para estable­cer pesos moleculares de compuestos orgánicos son, entre otros:

Determinación del peso molecular de u n gas. Si la sustancia se puede volatilizar, se recoge en u n recipiente y se mide su presión, su volumen y su temperatura; se determina su peso en gramos, g, y mediante la siguiente fórmula deducida de la ecuación de estado:

M= gRT PV

se halla su peso molecular M.

A u m e n t o ebulloscópico y descenso crioscópico. De acuerdo con la ley de Raoult, estudiada en el capítulo de so­luciones, se observa que al disolver una sustancia en u n solvente adecua­do se produce u n aumento en el p u n ­to de ebullición o u n descenso en el

punto de congelación de la solución en relación con el solvente puro. Este hecho permite disolver la sustancia or­gánica en u n solvente apropiado y de­terminar ya sea el punto de congela­ción o el punto de ebullición de la so­lución. Por comparación con las res­pectivas constantes del solvente puro puede hallarse el correspondiente peso molecular M , del compuesto orgáni-

M= 1.000 Kg2

donde K es la constante (crioscópica o ebulloscópica según el caso) del sol­vente, g es el peso del soluto en gra­mos, 4 el del solvente también en gra­mos, A T la diferencia entre los puntos (de congelación o de ebullición) entre la solución y el disolvente puro y 1.000 es la constante para pasar de kilogra­mos a gramos, en las unidades de K.

Existen métodos instrumentales de análisis como la espectrometría de masas, que permiten hallar pesos mo­leculares muy precisos, pero los men­cionados son los más utilizados, en particular cuando no se requiere gran precisión en las medidas.

DETERMINACIÓN DE GRUPOS FUNCIONALES

En 1859 el químico alemán Augusto Kekulé von Stradonitz (1829-96) pro­puso la llamada "teoría de valencia" o "teoría estructural" según la cual el car­bono siempre posee la valencia nor­mal de cuatro (cuatro electrones de valencia), como en el C H 4 , CC1 4 y C O r

El hidrógeno y los halógenos tienen valencia uno, el oxígeno y el azufre valencia dos y el nitrógeno, tres. De esta forma los átomos se representan con guiones para indicar su valencia. Ejemplos:

I Carbono: — C — , = C = , — C =

I

Halógenos: Cl — , Br — , I —

Oxígeno: — O — , O =

1. ¿Qué es la fórmula empírica de un compuesto orgánico? 2. ¿Qué información se requiere, además de la fórmula empírica, para determinar la fórmula molecular de un compuesto? 3. ¿Quién formuló, y en qué año, la "teoría de valencia" o teoría estructural?

Azufre:

Nitrógeno: — N = , N • N •

C o n la "teoría de valencia de Kekulé" se logró u n avance significa­tivo en la química orgánica moderna y su aplicación ha permitido di luci ­dar estructuras de moléculas orgáni­cas complejas.

Una vez conocida la fórmula mo­lecular del compuesto orgánico, me­diante la "teoría de valencia de Ke­kulé" se pueden plantear diversas es­tructuras que corresponden a isóme­ros estructurales o funcionales del compuesto. La decisión sobre cuál es la estructura correcta requiere infor­mación adicional que puede ser pro­porcionada por el reconocimiento de la función orgánica presente en la mo­lécula y por otras características es­tructurales de la misma. Tal informa­ción adicional puede obtenerse me­diante el análisis espectrométrico (infrarrojo, ultravioleta, R M N , ram-man y otros) o por pruebas fisico­químicas específicas, como las si­guientes:

1 . El ensayo de solubi l idad en agua, en ácidos, en bases y en dife­rentes solventes orgánicos permite ubicar características ácidas-básicas de la sustancia y su clasificación en u n determinado grupo de solubil idad, procedimiento mediante el cual se van restringiendo los posibles grupos fun­cionales presentes.

2. El ensayo con permanganato de potasio indica la presencia de dobles enlaces en la molécula, cuando se pro­duce la decoloración del permangana­to, debido a la oxidación de dichos enlaces.

La formación de u n precipitado con hidroxilamina o con 2-4 dini tro-femlhidracina indica la presencia de una función aldehido o cetona.

El desprendimiento de CO z al tra­tar la sustancia con bicarbonato de sodio es indicio de la presencia de la función ácido,

C O O H ó - S 0 3 H

El carácter aromático puede reco­nocerse por la presencia de una llama fuliginosa, es decir, que tizna o enne­grece, al arder el respectivo compues­to.

3. El ensayo de Lucas sirve para diferenciar alcoholes primarios, secun­darios y terciarios. Cada alcohol a en­sayar se trata con ácido clorhídrico concentrado y con u n catalizador como cloruro de cinc. Los que reac­cionan más rápido son los terciarios, luego los secundarios y por último los primarios.

ESPECTROSCOPIA: VISIBLE ULTRAVIOLETA

E INFRARROJA

El espectro de absorción de una sus­tancia se obtiene al hacer pasar una radiación electromagnética selecciona­da a determinada longitud de onda, a través de una celda del espectrofotó-metro, instrumento que permite ha­cer las determinaciones.

Dependiendo de la estructura de la sustancia, se produce una absorción de luz, que se denomina absorbancia A, y equivale al logaritmo de la rela­ción de intensidades entre el rayo de luz emitido, I y el rayo de luz inciden­te, lo.

A = log

El porcentaje de transmitancia, % T , se define como:

%T = —xlOO lo

A = 2-log %T

Si el proceso se efectúa a varias lon­gitudes de onda se pueden relacionar absorbancia con longitud de onda y hallar el espectro de la sustancia, que es algo así como sus huellas digitales. Cada sustancia tiene u n espectro de absorción característico que la diferen­cia de otras sustancias y que depende

Espectrofotómetro.

1. ¿Qué ensayo permite detectar la presencia de dobles enlaces en la molécula de una sustancia orgánica? 2. ¿Qué indica el desprendimiento de CO, al tratar una sustancia con bicarbonato de sodio? 3. ¿Cómo se obtiene el espectro de absorción de una sustancia?

de su estructura. Dicha estructura tie­ne partes que absorben o transmiten con más o menos intensidad a longi­tudes de onda variables y si se logran correlacionar esas partes con determi­nados picos de emisión o bandas de absorción, se puede identificar su pre­sencia en otras sustancias.

El espectro visible se obtiene en­tre 400 y 800 nanómetros ( l n m = 1 0 " 9 m ) , el ultravioleta entre 200 y 400 n m y el infrarrojo en longitudes de onda mayores, por encima de 800 n m , en­tre 2 y 16 micrómetros (1 f im= 10" 6 m ) , que son las de mayor interés para el análisis espectral orgánico.

En la espectroscopia infrarroja (IR) se hace pasar la luz por u n prisma que va cambiando de posición y en con­secuencia varía su longitud de onda. Luego pasa por la muestra en donde se producen fenómenos de absorción y emisión de luz y por último se de­terminan los cambios en u n aparato de registro automático que produce el espectro característico.

Existen instrumentos en la actua­lidad, conectados a u n computador que ha sido alimentado y programa-

Vibraciones de tensión

Vibraciones de deformación

do con una serie de datos acerca de estructuras y espectros que interpre­tan el espectro y en ocasiones entre­gan la fórmula estructural de la sus­tancia, o al menos indican una serie de posibles estructuras.

La absorbencia de energía en de­terminadas longitudes de onda se debe a las vibraciones que presentan los en­laces que son de dos tipos principa­les: las vibraciones de tensión en las cua­les los enlaces se encogen y se alargan y las vibraciones de deformación, en las que se produce la deformación del plano que forman los núcleos del en­lace, y por lo tanto el plano se dobla.

A l aplicar energía en la región de luz infrarroja, IR, a los enlaces, estos aumentan la amplitud de la vibración. A l regresar la molécula de su estado excitado al estado normal emite el ex­ceso de energía en forma de calor y así lo registran los termopares (termó­metros metálicos), que posee el espec­trómetro.

Cada tipo de enlace, cada función, cada anillo y en general, cada estruc­tura, producen u n tipo de bandas de absorción determinadas en longitudes de onda más o menos fijas y así es posible su identificación dentro de una molécula. Por otra parte la existencia y ubicación de estas bandas se pue­den predecir desde el punto de vista

longitud de ondas, mieras

Espectro IR del salicilato de metilo.

1. ¿Cuáles son los rangos de longitud de onda del espectro visible? 2. ¿A qué se debe la absorbencia de energía en determinadas longitudes de onda? 3. ¿Cómo es posible determinar la presencia de una estructura en particular dentro de una molécula?

Cromóforo Ejemplo máx. (nm) Solvente

C = C etileno 1 - octeno

171 177

(vapor) heptano

C = C -

C = 0 2 - octino etanal

178 290 277

heptano hexano agua

O

O H ácido acético 208

204 etanol agua

teórico mediante consideraciones de simetría y cálculos a partir de ecua­ciones cuánticas de las moléculas.

En la espectroscopia ultravioleta (UV) se produce en la molécula exci­tación electrónica debida a la recep­ción de la luz U V entre 200 y 400 n m , que promueve electrones sigma o p i y electrones no compartidos a niveles superiores. Sin embargo, el espectro UV de una función varía, en mayor proporción que el IR, por la presencia de grupos adicionales dentro de la molécula y por esa razón se utiliza

menos para identificar estructuras. El espectro visible (VIS) presenta carac­terísticas similares al UV Para obtener el espectro VIS o UV se acostumbra disolver la sustancia en u n solvente apropiado que no presente absorción alta en la región escogida. El más u t i ­lizado es el alcohol de 96° GL (95% en peso).

Algunos grupos de átomos que presentan insaturación, es decir dobles y triples enlaces, muestran picos de ab­sorción definidos en determinadas longitudes de onda. Se les conoce

S ra C d) 0 en c ra

TMS

A 4 3 2 1 0

intensidad del campo magnético

Espectro RMN del etanol

Espectro RMN del etanol.

como grupos cromóforos (portadores de color). Entre otros están los que se pueden observar en la tabla superior de esta página.

RESONANCIA MAGNÉTICA

NUCLEAR (RMN)

La resonancia magnética nuclear (RMN) es la técnica que proporciona más y mejor información sobre la es­tructura interna de las moléculas y en consecuencia es la más utilizada hoy en día en la dilucidación de estructu­ras en química orgánica.

En la espectroscopia R M N se ut i l izan radiofrecuencias del orden de 30 a 100 megaciclos que son m u ­cho más bajas y de menor energía que las de los intervalos UV, VIS e IR. La técnica de la R M N fue descubierta en los años 40 en forma independiente por el físico suizo nacionalizado en E.U., Félix Bloch (1905-1983) y el norteamericano Edward Mills Purcell (1912- ) , quienes compartieron el Premio Nobel de Física en 1952.

La técnica de la RMN consiste en colocar la sustancia que se quiere me­dir en el interior de u n potente cam­po magnético, el cual hace girar los núcleos (movimiento de espín).

A continuación se les aplica una onda electromagnética que los hace girar en sentido contrario al campo. La medición de la frecuencia de ab­sorción de la onda depende de la mag­n i t u d del momento magnético de los núcleos, el cual se mide en esta for­ma.

Debido a las diferencias en las fre­cuencias de absorción de los protones ( H + ) , que dependen de los otros acom­pañantes del protón, hubo necesidad de escoger u n patrón, el tetrametil si-lano (CH 3 ) 4 Si , TMS, al cual se le asig­na u n desplazamiento químico igual aO.

El desplazamiento químico se de­fine como la diferencia entre la fuerza del campo a la que absorbe el protón estudiado y la fuerza del campo a la que absorben los protones del TMS. Por ejemplo el alcohol etílico C H C H 2 O H

1. ¿Qué se hace usualmente para obtener el espectro VIS o UV de una sustancia? 2. ¿Cómo se denominan los grupos de átomos que muestran picos de absorción en determinadas longitudes de onda? 3. ¿Qué técnica proporciona más información sobre la estructura interna de las moléculas?

ESPECTROMETRÍA

DE MASAS

El espectrógrafo de masas fue inven­tado en 1919 por el físico y químico br i tán ico Francis W i l l i a m A s t o n (1877-1945), quien obtuvo el Premio Nobel de Química en 1922.

La técnica consiste en bombardear con electrones una molécula para pro­ducir su rompimiento en fragmentos que constituyen iones positivos. El aparato, mediante campos eléctricos y magnéticos mide la relación masa/ carga y produce u n registro que es pro­porcional a la abundancia relativa de cada ion. Así, el metano C H 4 , por ejemplo,"al ser bombardeado produ­ce los siguientes fragmentos, con su respectivo peso molecular:

Químicos trabajando con un espectrómetro de resonancia magnético nuclear, RMN.

a Espectrómetro de masas

C H 4 + (16)

C H ; (15)

C H J (14)

C H + (13)

O (12)

tiene tres clases de protones: los del radical metilo C H — , los del radical metileno — C H 2 — y los del grupo hidroxilo — O H . El espectro por tan­to produce tres clases de bandas que corresponden a los tres t ipos de protones.

Las bandas o grupos de bandas i n ­tegradas, cuyas áreas son proporcio­nales al número de protones, se en­cuentran a diferentes distancias del patrón TMS, que tiene la misma clase de protones, todos equivalentes, de­bido a la diferencia en el desplaza­miento químico de los otros tipos de protones.

es

H 1 1 \8 10 12 14 16 1£

peso molecular

Espectro de masas del metano.

1. ¿Por qué el espectro del alcohol etílico produce tres clases de bandas? masas? 3. ¿En qué consiste la técnica de espectrografía de masa?

¿A quién se debe el invento del espectrógrafo <

D E S C U B R I M I E N T O D E L O S B R A G G

Difracción de los planos átomos de un cristal.

onrac )fue posible tomar

as de las estructuras de < materiales y observar

disposición de las redes atómicas •leculares en su interior,

icos británicos W i l l i ; (1862-1942) y su hijo

_awrence Bragg (1890-janadores del Premio

Física en 1915, desarro-ados experimentales y

1 permitieron dilucidar jeturas cristalinas a partir de la información obtenida

los espectros de difracción de los rayos X que las atra­viesan.

Cuando un haz de rayos X monocromáticos (de la mis-aa longitud de onda) atraviesa una estructura cristalina,

ia imagen de difracción de los rayos X, debido a los diferentes planos del cristal que se hallan a

; comparables a la longitud de onda del haz es-Irededor de 10~,0m), se producen difracciones que

generan ondas en diferentes fases. Al entrar en interferen-:ia estas ondas dan imágenes que son proporcionales a la

anda entre planos de la red cristalina y de esta manera tiene una radiografía del cristal,

as Bragg lograron establecer una ley que permite cal­cular la distancia entre planos de las estructuras cristali-

as. Su expresión matemática es la siguiente:

n ? t = 2 d SenO

ide X. es la longitud de onda del haz de rayos X monocromático, d la distancia entre planos del cristal, 9

u ángulo de incidencia y n un número entero (1, 2, 3...) ue representa el orden en que se encuentran los planos.

on con mo los

que mo la cual c

dio se halla rodeado de seis ones cloruros y cada ion clor

seis iones sodio, de tal ma c en el cloruro de sodio sol i -

ten moléculas indepen-e NaCI sino una red

servada en la figura, lografía de los rayos ndiendo a compu

cada vez más complejos y sus fundamentos han co buido a establecer, entre otras cosas, la estructura de moléculas de la penicilina, de la vitamina B 1 2 o cianoco-balamina, del A D N y aun de los más pequeños organis­mos vivientes, los virus. Sus aplicaciones en la química orgánica prometen importantes resultados.

su

Red cúbica di

Estos fragmentos dan origen a la si­guiente gráfica. El 17 se debe a la pre­sencia del C 1 3 H 4 , que pesa 17 g/mol.

La labor de hallar la estructura real de la molécula consiste en integrar es­tos fragmentos y encontrar a su pro­genitor.

DIFRACCIÓN DE RAYOS X

El descubrimiento de la técnica de la difracción de rayos X en 1912 valió a Sir W i l l i a m Henry Bragg (1862-1942) y a su h i j o Sir Lawrence Bragg (1890-19-71) el Premio Nobel de Física de 1915.

I^HIHHHHi^flH£399^HH^HHHH^HBS&ÜSflHl

l ./Qué se logró con los método-

El método se basa en que las sus­tancias cristalinas (orgánicas e inorgá­nicas) poseen celdas unitarias que for­man redes, debido a la distribución uniforme de sus átomos. Si sobre el cristal se hace incidir u n estrecho haz monocromático de rayos X, cuya lon­gitud de onda sea comparable a la dis­tancia entre los planos, la reflexión si­gue la ecuación de Bragg:

n X = 2 d sen 9

donde Gts el ángulo del rayo refleja­do, y la longitud de onda de los rayos

X, d la distancia entre planos y n el llamado orden de reflexión: 1 , 2, 3. . .

El diagrama de reflexión de los ra­yos X produce una fotografía t r i d i ­mensional del cristal que puede i n ­terpretarse con ayuda de los compu­tadores y graficadores modernos. En este sentido la técnica de difracción de rayos X, aunque ha tropezado con dificultades prácticas de inter­pretación, tiene alcances m u y am­plios y podría llegar a convertirse en el pr inc ipa l instrumento para deter­minar estructuras orgánicas, e inc lu ­so, para crear nuevas estructuras sintéticas.

¿Qué se logró con los métodos experimentales y teóricos desarrollados por los físicos británicos W i l l i a m Henry Bragg y su hi jo W i l l i a m Lawrence? 2: ¿Qué ut i l idad tiene la ley de Bragg? 3. ¿En qué se basa el método de Bragg?