Libro de Química Orgnánica

INTRODUCCIÓN. La química, es la ciencia central alrededor de los cuales, giran todas las demás ciencias, pero es una ciencia 100% práctica, por supuesto que una ruta de síntesis, se planifica teóricamente, pero sin la experimentación en vivo, no se lograrían nuevos medicamentos, nuevos plásticos, nuevos polímeros, nuevas sustancias químicas en general. Los más de siete millones de sustancias químicas que existen en la actualidad, se hicieron así, primero se planificó teóricamente la ruta de síntesis, y luego por ensayo y error, se logró la sustancia deseada. Aquí en el texto se pretende incluir una serie de prácticas que le permita al discente introducirse en el maravilloso mundo de la química orgánica, ya que ella comprende una gran cantidad de reacciones química que da sustento a la vida. El diseño de las prácticas se realizó con base en los contenidos del programa de estudio con el objeto de que al culminar el curso, el estudiante genere su propio conocimiento y relacione la parte teórica y la parte experimental. Esta parte experimental del texto, sirve de apoyo y complementa la teoría que se imparte en la asignatura de química orgánica a los alumnos de secundaria y a nivel superior, evitando al máximo que estas prácticas se conviertan en una ejecución mecánica de procedimientos, se propicie, al contrario, que el trabajo se realice de una manera razonable, buscando el porqué de resultados o conocimientos y todo lo que haga posible la experimentación un verdadero ejercicio mental que propicie el aprendizaje significativo. 249

NORMAS DEL LABORATORIO DE PRÁCTICAS Entre las normas que se deben cumplir en el laboratorio, una de las más importantes es la norma de seguridad, por la que el estudiante aportará para la realización de las prácticas el siguiente material personal, sin el cual no podrá acceder a la práctica correspondiente. La utilización de bata es muy conveniente en todo momento, ya que evita posibles proyecciones de sustancias químicas lleguen a la piel. Usar cuando sea necesario gafas de seguridad. Tome las sustancias sólidas con una espátula. Cada grupo se responsabilizará de su zona de trabajo y de su material. En el laboratorio no podrá ingerir bebidas ni comidas y mucho menos jugar en sus instalaciones. Las sustancias tóxicas permanecerán en armarios. El profesor proporcionará los productos químicos. No tocar ni inhalar productos químicos. Evitar que los productos inflamables estén cerca de fuentes de calor. Para determinar masa de sustancias químicas en la balanza, se debe proteger el platillo, bien sea con papel filtro o mediante el uso de vidrio reloj. No se debe arrojar al recipiente original reactivos remanentes no utilizados. Se deben lavar las manos adecuadamente, después de cada práctica. Verificar los rótulos de los reactivos a utilizar antes de usarlos. Al derramarse un ácido, se debe limpiar de inmediato y lavar la parte afectada varias veces con agua. No eliminar por el desaguadero líquidos inflamables o tóxicos. Nunca se debe adicionar el agua sobre el ácido, ya que la reacción es muy exotérmica y así se evita que la sustancia salpique. Diluya el ácido agregándolo lentamente al agua, mientras agita constantemente, pero cuidadosamente. No se debe frotar los ojos con las manos durante el desarrollo de la experiencia. 250

El cuaderno de laboratorio debe estar en posesión del alumno durante toda su estancia en el laboratorio, siempre puesto al día. Este se redactará con letra clara y a mano. Nunca se debe realizar en hojas sueltas. Al terminar su trabajo de laboratorio, lave el equipo utilizado y organizar su puesto. Estas normas son de estricto cumplimiento y por lo tanto deben ser regidas en todo momento por el estudiante. 251

PRÁCTICA N°1 INTRODUCCIÓN AL LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA Objetivo:  Conocer el reglamento del laboratorio de química orgánica.  Comprender la importancia de respetarlo para optimizar el trabajo experimental, así como minimizar las posibilidades de sufrir u ocasionar accidentes.  Reconocer las medidas de seguridad más importantes que se utilizan en un laboratorio de química orgánica para disminuir la posibilidad de accidentes. Se hace un planteamiento general de lo que va a ser el presente curso. Se abordarán aspectos principales de trabajo en el laboratorio de química orgánica, como son las medidas de seguridad, la correcta manipulación de los compuestos orgánicos, así como el material y demás utensilios del laboratorio y estableceremos los criterios de trabajo y evaluación. a. En el laboratorio de química orgánica: Química orgánica y limitaciones en el trabajo experimental. Diferencias con otros laboratorios. El espacio y su uso. b. Seguridad en el laboratorio: Normas de seguridad y su cumplimiento. Localizar en el plano las salidas de emergencia, extintores, lavaojos, etc. Utilización de mantas, extintores, etc. Etiquetado y almacenado, destrucción de residuos. c. Funcionamiento: Asistencia, normas de comportamiento. Preparación de la práctica (cuadernillo). Trabajo individual y el trabajo en equipo. Realización opcional. Asignación de tareas. Evaluación. d. Material. 1. Material por puesto de trabajo. Ejercicios a llevar a cabo en el laboratorio: Uso de catálogos, nombres en inglés, limpieza y secado. 2. Material común. Localización y utilización (baños, placas calefactoras, rotavapores, etc.). 3. Material adicional fijo: papel de aluminio; goma elástica; papel de pH; algodón; rotulador vidrio; papel de filtro, etc. Localización y utilización. 4. Material adicional para prácticas concretas: Localización y utilización. 5. Manejo y seguridad: Operaciones a vacío o presión. 252

Reactivos (producto de partida, sustrato), disolventes y productos (productos finales). 1. Características físicas, química y seguridad. 2. Información en el etiquetado. 3. Manipulación de sólidos y líquidos. 4. Secado, etiquetado (grupo, puesto de trabajo, contenido) y almacenado de muestras. 5. Residuos. g) El trabajo experimental en marcha. Como aprovechar eficientemente el tiempo. ¿Cuándo se puede parar? ¿Dónde está el producto? Reacciones endotérmica y exotérmica. Seguridad: ¿Qué hacer? Por equipo, analizar y discutir, el reglamento de laboratorio y las medidas de seguridad. Criticarlos y considerar su pertinencia e importancia. 253

PRÁCTICA N°2 IDENTIFICACIÓN DE ELEMENTOS PRESENTES EN COMPUESTOS ORGÁNICOS OBJETIVOS: Identificar por análisis químico los elementos presentes en los compuestos químicos. Familiarizarse con el trabajo de laboratorio y motivar el interés por el estudio de la química. Fundamento teórico. Los elementos que constituyen viva se denominan elementos biogenesicos y se clasifican en elementos primarios, secundarios y trazas. Como primarios se tienen C, H, O, N, P, Ca, Mg, S y Fe; como secundarios B, Mn, Zn, Cu, Cl y como trazas I, S, Co, Ni, Ba, Li, Al. Al calentar en un crisol, o un tubo de ensayo, una sustancia orgánica se observa que se desprenden gases al contacto con una tira de papel de filtro impregnada con fenolftaleína, aparece una coloración roja, que indica que esa sustancia tiene nitrógeno y se desprende en forma de amoníaco. Además, si se observa formación de agua en las paredes del tubo, la sustancia contiene hidrógeno. Si queda residuo negro en el fondo del recipiente, indica la presencia de carbono. Las sustancias volátiles como alcohol, cloroformo, acetona no dejan residuos. El nitrógeno, el azufre y los halógenos se encuentran, en la mayor parte de los casos, formando compuestos no iónicos, que por su escasa reactividad no pueden detectarse directamente, por lo cual es importante convertir estos elementos en iones tratándolos con un metal alcalino, especialmente con sodio metálico (prueba de Lassaigne) formándose así los siguientes compuestos: N, (NaCN) cianuro de sodio; S, (Na2S) sulfuro de sodio, X, se refiere a uno de los elementos halógenos como F, Cl, Br, I, (NaX) haluro de sodio; metal (M2CO3) carbonato. La reacción de reconocimiento del nitrógeno es: 2NaCN + FeSO4 Fe (CN)2 + Na2SO4 Fe (CN)2 + 4 NaCN Na4 Fe (CN)6 3Na4Fe (CN)6 + 4 FeCl3 Fe4 Fe (CN)6 3 + 12NaCl 254

Reacción del reconocimiento del nitrógeno Sulfocianuro de sodio; el cual se reconoce mediante la reacción con cloruro férrico; 3NaCNS + FeCl3 Fe (CNS)3 + 3NaCl Color rojo El ion sulfuro puede reconocerse mediante la reacción con acetato de plomo: (CH3-COO) 2Pb+ NaS PbS + 2(CH3COO) Na Negro El ion haluro puede reconocerse mediante la reacción con nitrato de plata. NaX + AgNO3 AgX + NaNO2 Materiales y reactivos. Cinco tubos de ensayo Cuchara de combustión Cápsula de porcelana Vaso de precipitado Tubo de vidrio doblado mechero Embudo gradilla Tubo de ensayo desechable Pinzas para tubos de ensayo tapón Papel filtro manguera papel indicador Soluciones. Sulfato ferroso al 10% acetato de plomo al 10% Cloruro férrico al 10% nitropusiato sódico 10% Ácido sulfúrico 20% nitrato de plata 0.1% NaNO3 0.1% agua de cloro Ácido acético concentrado Ácido nítrico Tetracloruro de carbono Ácido sulfúrico Ba (OH)2 sacarosa Ácido cítrico sodio metálico Muestra: sangre seca, carne seca o lentejas secas y molidas, azúcar. 255

Procedimiento. Coloque en una cuchara de combustión un poco de azúcar, caliente suavemente, observa y registra los vapores, color, olor, etc. Repita el procedimiento con unas gotas de etanol. Observe el color de la llama y realice anotaciones. Prueba para el carbono. Acondicione a un tubo de ensayo con desprendimiento lateral, un tapón y una manguera. Deposita en el tubo unos dos gramos de sustancia orgánica seca (azúcar) y 0,1 gramo de sulfato de cobre II. Mézclela bien y caliéntalos. Cuando el compuesto empiece a descomponerse, recoge el gas que sale sobre una solución de hidróxido de bario (agua de barita) o hidróxido de calcio (agua de cal) contenida en un tubo de ensayo. La formación de un precipitado blanco de carbonato de bario o de calcio indica la presencia de carbono y la presencia de gotas de agua en las partes frías del tubo de ensayo indican la existencia de hidrógeno en el compuesto original. Sustancia orgánica + CuO CO2 + H2O + Cu CO2 + Ba (OH)2 BaCO3 + H2O Fusión sódica En un tubo de ensayo limpio y seco coloque un trocito de sodio metálico, tanto como una lenteja y calienta suavemente hasta fundirlo (este tomará forma de bolita de color plata, se puede introducir una cuchara de combustión y hundir la bolita para asegurarnos de que esté totalmente caliente); cuando se desprendan vapores agregue unos 200 mg de muestra orgánica seca y molida (carne, sangre, lentejas) (si es líquida agregue unos 5 o 6 gotas) y caliente al rojo vivo hasta que no se produzcan más vapores.(ver fig.1a y 1b ). Fig. 1a y 1b. 256

Prepare 15 mL de una solución etanol-agua en proporción 7:3 (para esto mezcle 10,5 mL de etanol y 4,5 mL de agua. Adiciona la solución etanol-agua al tubo de ensayo con la muestra y el sodio previamente calentados, caliente levemente, no calentar demasiado ya que la muestra puede regarse del tubo (el etanol es inflamable, tener mucho cuidado esta muestra cerca del calor) y quemarnos la mano o salir proyectada del tubo y caerle a algún compañero, calentar solo hasta que se produzcan burbujas pequeñas. Filtrar la muestra por medio de papel filtro. (Ver fig.2a). Fig. 2a. Montaje para la filtración de la muestra de la fusión sódica. Identificación de nitrógeno Coloque en un tubo de ensayo 5 mL de filtrado anterior y agregue 10 gotas de solución de sulfato ferroso al 10%. Añada 3 gotas de solución de FeCl3 (cloruro férrico) y lleve la mezcla hasta ebullición. Enfríe y acidule con más gotas de H2SO4 diluido. Si hay nitrógeno, al acidular se produce una coloración azul o un precipitado de brumos azules. Identificación de azufre. Coloque 5 mL de filtrado en un tubo de ensayo, acidule con ácido acético concentrado y agregue 3 gotas de acetato de plomo. Si el azufre está presente se forma un precipitado café oscuro. Para comprobar la prueba, en otro tubo de ensayo añada 3 mL de filtrado, 5 gotas de solución de nitropusiato sódico: con el ion sulfuro, dará una coloración violeta. Prueba con AgNO3. Tome 5 mL del filtrado inicial en un tubo de ensayo y acidule con HNO3 concentrado. Someta el contenido del tubo a calentamiento por dos (2) minutos. Deja enfriar y 257

agregue tres (3) gotas de solución AgNO3. La formación de un precipitado blanco amarillento es prueba positiva para halógenos. Cuestionario. 1. En forma resumida, describa los resultados de este experimento. 2. Escriba para cada caso, las reacciones que sucedieron. 3. ¿Cómo se reconoce el CO2 y el H2O? 4. Un compuesto dio en su análisis elemental 40% de carbono, 53.4% de oxigeno y 6.6% de hidrógeno ¿Cuál será la fórmula empírica y la fórmula molecular si el peso molecular es 180 g/mol. 5. ¿Cuál es el objetivo de realizar la fusión sódica? Escriba los posibles compuestos. 258

PRÁCTICA N° 3 IDENTIFICACIÓN DE FUNCIONES QUÍMICAS Objetivo. 1. Identificar algunos grupos funcionales presentes en compuestos orgánicos basados en el comportamiento de cada uno de ellos frente a reactivos específicos. Marco teórico. Se denomina función química a la propiedad o conjunto de propiedades comunes que caracterizan a una serie de especies química. Estos compuestos contienen en sus moléculas átomos o grupos de átomos que son los que determinan en su mayor parte las propiedades comunes, estos grupos de átomos característicos de una función se denomina grupo funcional. Los alcoholes son los denominados hidroxilados de los hidrocarburos, al sustituirse en estos los átomos de hidrógeno por grupos OH. Los fenoles son sustratos excelentes para la halogenación, nitración, Sulfonación y algunas reacciones de Friedel-Crafts. Como son muy reactivos, generalmente los fenoles se alquilan o se acilan con catalizadores de Friedel-Crafts, relativamente débiles (como HF) para evitar sobrealquilación o sobreasilación. Los aldehídos y las cetonas representan el segundo. Se ha visto anteriormente que los alcoholes primarios se oxidan en aldehídos y los secundarios en cetonas; continuando la oxidación se producirán ácidos orgánicos que corresponden el tercer grado de oxidación. Materiales y reactivos. Tubos de ensayo Gradilla Aro con nuez soporte universal Vaso de precipitado pinza para tubo de ensayo Malla de asbesto mechero bunsen Espátula etanol Benceno cloroformo Tolueno formaldehido Ácido sulfúrico nitrito de sodio 259

Fenol hidróxido de sodio Reactivo de Lucas (HCl, ZnCl2) alcohol n-butílico Alcohol ter-butílico hexano Tricloruro de aluminio propanona Reactivo de Tollens (AgNO3, NaOH reactivo de Fehling (NaKC4H4O6, CuSO4, NH4OH) NaOH) Procedimiento. Reconocimiento de fenoles: En un tubo de ensayo colocar 1 mL de ácido sulfúrico concentrado y añadir un cristal de nitrito de sodio, agitar con cuidado hasta que se disuelva. Añadir 0.1 gramo de fenol y observar los cambios de color. Verter la solución en un vaso de precipitado que contenga 20 mL de agua y observa el color. Añadir solución de NaOH al 10% hasta que la solución esté alcalina y observe. El color azul o verde observado se conoce como reacción nitrosa de Lieberman y es característica de los fenoles. Repetir el procedimiento utilizando etanol en lugar de fenol. Comparación entre alcoholes primarios, secundarios y terciarios. En tres (3) tubos de ensayo colocar respectivamente 0.5 mL de reactivo de Lucas e identificarlos. Agregar cinco (5) gotas de alcohol-butílico al primero, e igual cantidad de alcohol sec-butílico al segundo tubo y lo mismo de alcohol ter-butílico al tercero. Agitar y dejar reposar. Anotar el tiempo necesario para la separación de un haluro de alquilo en los primeros 10 minutos. Los alcoholes terciarios reaccionan inmediatamente, los secundarios durante los cinco (5) primeros minutos y los alcoholes primarios no reaccionan a temperatura ordinaria. Calentar al baño maría el tubo que contiene n-butanol. La reacción es positiva cuando se enturbia la solución y separación de dos (2) capas inmiscibles. Reacciones para diferenciar aldehídos de cetonas. Prueba de Tollens. En dos (2) tubos de ensayo colocar cinco (5) gotas de formaldehido, y acetona respectivamente. Añadir cinco (5) gotas de reactivo Tollens recién preparado a cada 260

uno de los tubos. Coloca los tubos de ensayo en baño de maría y observar después de unos minutos. Anotar las observaciones antes y después de calentar las soluciones. Prueba de Fehling En dos (2) tubos de ensayo verter cinco (5) gotas de reactivo Fehling A y luego añadir la misma cantidad de Fehling B hasta que el precipitado azul se haya disuelto. Añadir a cada uno de los tubos cuatro (4) gotas de: formaldehido, y cetona. Calentar al baño de maría durante cinco (5) minutos, observar y anotar los resultados. Prueba de Schiff. En dos (2) tubos de ensayo verter cinco (5) gotas de reactivo Schiff. Añadir a cada tubo cuatro (4) gotas de formaldehido y acetona. Observa en cada caso los resultados y anotar. Cuestionario. 1. Escriba la reacción de Fehling con el compuesto con el que la prueba dio positiva. 2. Escriba la reacción de Tollens con un aldehído. 3. Investigar las ecuaciones para las reacciones que ocurren en esta parte del experimento. 4. ¿Qué nombre reciben los compuestos que se producen en cada caso? 261

PRÁCTICA N°4 PUNTO DE FUSIÓN Y CRISTALIZACIÓN Objetivo. Conocer las ventajas y limitantes de utilizar el punto de fusión como criterio de identidad y pureza. Utilizar las técnicas de cristalización para la purificación de una sustancia. Marco teórico. Punto de fusión. El punto de fusión de un sólido cristalino puede definirse como la temperatura a la cual la sustancia pasa del estado sólido al estado líquido, en una sustancia pura, el cambio de estado es generalmente muy rápido y la temperatura es característica. Por esto el punto de fusión es una constante muy utilizada en la identificación de sólidos. Una sustancia cristalina presenta generalmente un punto de fusión característico y un rango de las temperaturas de fusión muy pequeño, aproximadamente de 0.5 a 1.0 °C. La presencia de impurezas producen generalmente una disminución de la temperatura de fusión, es decir, el compuesto empieza a fundir a temperatura inferior a la esperada. Cristalización. Es un proceso típico de laboratorio en el que un sólido cristalino en solución se separe de una mezcla a través de cambios en su solubilidad; la disminución en este parámetro conlleva a la producción de soluciones saturadas y sobresaturadas que resultan en la formación de cristales a partir de la solución. El proceso de cristalización depende del grado de sobresaturación que se logre en la solución. La sobresaturación se puede alcanzar por: evaporación del solvente de la solución, por enfriamiento de la solución, por adición de otros solutos, o por el cambio de los disolventes. Material y equipo. Vasos de precipitados de 250 mL 1 agitador Soporte universal pinzas de tres dedos Embudo de filtración 1 anillo 6 tubos capilares tubo de Thiele 262

1 probeta de 25 mL 1 parrilla de calentamiento 1 termómetro Ácido benzoico Acetanilida urea Aceite comestible carbón activado Β-naftol agua destilada Procedimiento. Determinación del punto de fusión con el baño de aceite. Introducir una pequeña cantidad de muestra en diferentes tubos capilares, que previamente se han cerrado por uno de sus extremos. Unir con una liga o con un pedazo de manguera el capilar con muestra a un termómetro, de tal forma que la muestra quede a la altura del bulbo del termómetro. Introducir el termómetro con la muestra en el baño de aceite (en el vaso de precipitado o en el tubo Thiele). Precaución: verificar que el tubo Thiele o el vaso donde se va a depositar el aceite estén completamente secos para evitar quemaduras por proyecciones de aceite. Cristalización de acetanilida. Tomar una pequeña cantidad de acetanilida “contaminada” con algún tipo de impurezas, observar su color y aspecto, y determinar su punto de fusión. Pesar en balanza analítica 0.5 gramos de muestra de acetanilida “contaminada” en un vaso de 100 mL. Adicionar aproximadamente 10 mL de agua y calienta en la parrilla la mezcla hasta ebullición con agitación constante. Retirar de la parrilla y adicionar con mucho cuidado una pequeña cantidad de carbón activado, la necesaria para eliminar el color. Sin dejar de agitar poner a calentar durante cinco (5) minutos para facilitar la eliminación de impurezas coloridas. Filtrar la solución en caliente y recibir el filtrado en otro vaso de precipitado de 100 mL. Si en el transcurso de la filtración se cristaliza el compuesto sobre el papel filtro, agregar un poco de agua caliente (aproximadamente cinco (5) mL. 263

El filtrado se deja enfriar a temperatura ambiente para que cristalice la acetanilida y se coloca en un baño de hielo. Filtrar para recuperar los cristales en un papel filtro previamente pesado. Lavar los cristales dos veces con un pequeño volumen de agua fría (no más de cinco (5) mL), ya que la acetanilida es soluble en agua fría (0.5g/100mL). Dejar secar, pesar y realizar el cálculo de rendimiento. Cuestionario. 1. Reportar los resultados: características físicas de los compuestos, puntos de fusión, tanto los reportados en la literatura, como los experimentales e indicar la identidad de cada muestra problema. 2. Reportar la cantidad de acetanilida recristalizada y hacer el cálculo de rendimiento. 3. ¿Hubo cambios en el punto de fusión para la acetanilida antes y después de la cristalización? 4. Consideras adecuado el rendimiento obtenido en la cristalización de acetanilida? Justifica tu respuesta. 264

PRÁCTICA N°5 DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA DE EBULLICIÓN Objetivo. • Determinar la temperatura de ebullición de algunos líquidos puros. • Corregir las temperaturas de ebullición de acuerdo con las variaciones en la presión atmosférica. Marco teórico Evaporación y presión de vapor La energía cinética de las moléculas de un líquido está cambiando continuamente a medida que chocan con otras moléculas. En cualquier instante, algunas de las moléculas de la superficie adquieren la suficiente energía para superar las fuerzas atractivas y escapan a la fase gaseosa ocurriendo la evaporación. La velocidad de evaporación aumenta a medida que se eleva la temperatura del líquido. Si el líquido se encuentra en un recipiente cerrado, las moléculas del vapor quedarán confinadas en las vecindades del líquido, y durante el transcurso de su movimiento desordenado algunas de ellas pueden regresar de nuevo a la fase líquida. Al principio, la velocidad de condensación de las moléculas es lenta puesto que hay pocas moléculas en el vapor. Sin embargo, al aumentar la velocidad de evaporación, también aumenta la velocidad de condensación hasta que el sistema alcanza un estado en el que ambas velocidades son iguales (véase la figura 3a). Fig.3a. Evaporación de un líquido en un recipiente cerrado En este estado de equilibrio dinámico, la concentración de las moléculas en el vapor es constante y por lo tanto también es constante la presión. La presión ejercida por el vapor cuando se encuentra en equilibrio con el líquido, a una determinada temperatura, se denomina presión de vapor y su valor aumenta al aumentar la temperatura. Temperatura de ebullición La temperatura de ebullición es aquella a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión externa. En este punto, el vapor no solamente proviene de la superficie sino que también se forma en el interior del líquido produciendo burbujas y turbulencia que es 265

característica de la ebullición. La temperatura de ebullición permanece constante hasta que todo el líquido se haya evaporado. El punto de ebullición que se mide cuando la presión externa es de 1 atm se denomina temperatura normal de ebullición y se sobreentiende que los valores que aparecen en las tablas son puntos normales de ebullición. Corrección de la temperatura de ebullición En el caso de los líquidos, la temperatura de ebullición se ve afectada por los cambios en la presión atmosférica debidos a las variaciones en la altura. A medida que un sitio se encuentra más elevado sobre el nivel del mar, la temperatura de ebullición se hace menor. A una altura de 1500 m o 0.84 atm (Medellín, por ejemplo), el agua ebulle a 95 °C mientras que al nivel del mar el agua hierve a 100 °C. Con el propósito de realizar comparaciones con los valores reportados por la literatura, se hace necesario corregir la temperatura normal de ebullición en un factor proporcional a la diferencia de presiones. Los factores de corrección se muestran en la tabla 6.1 y dependen de la polaridad del líquido. Ejemplo. La temperatura normal de ebullición del agua es de 100 °C. ¿Cuál será el punto de ebullición del agua en Medellín (p = 640 torr) y Bogotá (p = 560 torr)? Para Medellín: p = 760 torr – 640 torr = 120 torr = 120 mm Hg Fc = 120 mm Hg x 0.370 °C/10 mm Hg = 4.4 °C Te = 100 °C – 4.4 °C = 95.6 °C Tabla 6.1 Factores de corrección del punto de ebullición por cambios en la presión T. eb. normal (°C) Variación en T por p = 10 mm Hg 50 Líquidos no polares Líquidos polares 60 70 0.380 0.320 80 0.392 0.330 90 0.404 0.340 100 0.416 0.350 110 0.428 0.360 120 0.440 0.370 130 0.452 0.380 0.464 0.390 0.476 0.400 Para Bogotá: p = 760 torr – 560 torr = 200 torr = 200 mm Hg 266

Fc = 200 mm Hg x 0.370 °C/10 mm Hg = 7.4 °C Te = 100 °C – 7.4 °C = 92.6 °C Ejemplo 6.2 La temperatura de ebullición del n-butanol (polar) en Medellín es de 112 °C, ¿cuál será el punto de ebullición normal del n-butanol? p = 760 torr – 640 torr = 120 torr = 120 mm Hg Fc = 120 mm Hg x 0.382 °C/10 mm Hg = 4.6 °C Te = 112 °C + 4.6 °C = 117 °C Nótese que para 112 °C, el valor del factor de corrección en la tabla 6.1 se estima aproximadamente por interpolación. Consultar en qué consiste este método. Materiales y equipo • Líquidos: cloroformo, etanol, 1-butanol, hexano (consultar el punto de ebullición y la fórmula química de estos líquidos) • Aceite mineral • Vaso de precipitados, tubo de ensayo • Soporte universal • Termómetro • Mechero • Capilares (traerlos) Procedimiento. A un tubo de ensayo pequeño se añaden 2 mL del líquido problema, se introduce un capilar sellado por uno de sus extremos de modo que el extremo abierto toque el fondo del tubo y luego se adiciona el termómetro. El sistema se coloca en un baño de aceite, tal como se ilustra en la figura 4a. Fig.4a. Montaje para la temperatura de ebullición 267

Se calienta gradualmente (2-3 °C/min) hasta que del capilar se desprenda un rosario continuo de burbujas. En seguida se suspende el calentamiento y en el instante en que el líquido entre por el capilar se lee la temperatura de ebullición. La determinación se repite para los demás líquidos. Cálculos y resultados Anotar en la tabla 6.2 los datos obtenidos en el experimento. Corregir la temperatura normal de ebullición de cada líquido a la presión del laboratorio, y calcular el porcentaje de error en la temperatura de ebullición experimental por comparación con los valores corregidos. Tabla 6.2 Temperaturas de ebullición Líquido Polaridad T.eb. normal, T.eb. , °C T.eb. , °C Error* °C (corregida) (laboratorio) (%) cloroformo etanol polar 1-butanol polar hexano polar no polar Discusión y conclusiones Con base en la comparación entre las temperaturas de ebullición obtenidas en el laboratorio y las temperaturas de ebullición normal corregidas, establezca las posibles causas de los errores obtenidos. Preguntas • ¿Cómo influye la presencia de impurezas solubles en el punto de ebullición? • ¿Por qué la temperatura de ebullición se da justo cuando el líquido asciende por el interior del capilar? • ¿Por qué la presión atmosférica influye sobre el punto de ebullición? • Estrictamente hablando, ¿por qué debe ser incorrecto hablar de punto de ebullición? • ¿Dónde se cocinará más rápido un huevo: en el Himalaya (p = 300 torr), en la luna (Patm = 20 torr) o en Bogotá (Patm = 560 torr)? Explique su respuesta. 268

PRÁCTICA N°6 OBTENCIÓN Y RECONOCIMIENTO DE ALCANOS Objetivo: 1. Obtener en forma experimental un alcano y apreciar con ayuda de reacciones, sus diferencias o semejanzas. 2. Obtener metano mediante un ensayo sencillo a partir del acetato de sodio y reconocer su presencia ante el agua de bromo y permanganato de potasio. Introducción. En esta práctica vamos a realizar un procedimiento que constituye en obtener un alcano, el cual someteremos mediante el uso de reactivos al calor de la llama, en este caso un gas será liberado el cual es metano, para demostrar que de hecho si es este reactivo, realizaremos pruebas como el de pasar la llama del mechero por el gas que se emana y el de hacer que este gas entre en contacto con el agua de bromo y permanganato de potasio. Podemos determinar una característica representativa de este gas. Marco teórico. Las cadenas carbonadas pueden ser de dos (2) tipos, cadenas abiertas o cadenas cerradas. En estos dos grandes grupos se encuentran los compuestos binarios, formados únicamente por carbono e hidrógeno, llamados hidrocarburos, entre los cuales se encuentran los alcanos. A los alcanos, se les denomina también hidrocarburos saturados o parafinas. La denominación de saturados se debe porque poseen la máxima cantidad de hidrógeno que una cadena carbonada puede admitir. La denominación de parafina se debe a su poca actividad química, debido a la estabilidad de los enlaces C-C. Materiales y equipos. Reactivos: Acetato de sodio cal sodada (mezcla 1:2 de NaOH+CaO) Agua de bromo solución 0.01M de KMnO4 Tubos de ensayo (ancho y delgado) tapón con tubo de desprendimiento 269

Agarradera de tubos pipetas Soporte universal gradilla. Procedimiento. 1. Coloca 10 gramos de acetato de sodio en una cápsula de porcelana y calienta hasta que se funda, es necesario agitar constantemente sujetando la cápsula con unas pinzas, dejar enfriar y vuelve a calentar hasta que obtengas un polvo de color gris. 2. Pasa el acetato de sodio a un mortero que contenga cinco (5) gramos de cal sodada, mezcla y pulveriza lo más homogéneamente posible. 3. Coloca la mezcla anterior en el tubo de ensayo cubriendo la boca del tubo con tapón que trae insertado un tubo de desprendimiento, un poco inclinado. Todo lo anterior sobre el soporte universal. 4. Prepara cuatro (4) tubos de ensayo de la siguiente manera, dos de ellos colócalos en forma invertida y llenos de agua dentro de la cuba, al último agregarle 2 mL de bromo en tetracloruro de carbono y a otro 2 mL de solución de KMnO4. Una vez preparados los tubos anteriores, inicia el calentamiento del tubo grande, primero por los lados y a lo largo, después calienta directo donde se encuentra la mezcla. 5. Recoge el gas que se desprende utilizando los tubos preparados en la cuba. Utiliza uno de los tubos observar el olor y el color del metano. Acerca la flama de un cerillo a la boca del otro tubo y observa. 6. Toma el tubo que contiene el CCl4 y haz burbujear el gas en su interior y también con el permanganato de potasio. Observa. Cuestionario. 1. Escribe la ecuación química de la reacción entre el acetato de sodio y la cal sodada. 2. Balancea la ecuación y determina qué cantidad de CH4 se puede producir con 80 gramos de acetato de sodio. 3. ¿Qué tipo de práctica es? Cualitativa o cuantitativa? Explique su afirmación. 4. Explica qué sucedió cuando acercaste la flama del cerillo a la boca del tubo. 5. Describe lo que observaste al hacer burbujear el gas en el tubo de bromo en CCl4. 6. Escribe la reacción de la oxidación del metano. 7. Investiga y anota la importancia del metano. 270

PRÁCTICA N°7 OBTENCIÓN DE ALQUENOS Objetivos: 1. Conocer un método de preparación de etileno. 2. Sintetizar el etileno y lograr observar algunas propiedades de este gas. Material y equipo: Ácido sulfúrico Etanol Arena gruesa Agua destilada Probeta Tubos de ensayo grande (5) Corcho Tubos desprendimiento Soporte universal Equipo de calentamiento Trípode Pinza y nuez Permanganato de potasio Mangueras Bromo en tetracloruro de carbono Agua de bromo Cerillas. Introducción A diferencia de los alcanos, los alquenos son muy reactivos químicamente. El primer miembro de la serie de los alquenos es el eteno o etileno (H2C=CH2), el cuál vamos a preparar. Para una mejor comprensión de la química de este hidrocarburo, se recomienda comparar los resultados de las pruebas que a continuación se presentan con aquellas realizadas con el acetileno. Procedimiento experimental. 1. En los cinco (5) tubos de ensayo coloca: 3 mL de agua de bromo en el primero, 3 mL de bromo en tetracloruro de carbono en el segundo, 3 mL de reactivo de Bayer en el tercero, 3 mL de KMnO4 en el cuarto y 5 mL de agua en el quinto. 271

2. Ajusta bien el soporte universal y coloca la nuez y la pinza para soporte, a una altura de 20 cm aproximadamente. 3. Toma el balón de destilación, sécalo bien y vierte 10 mL de etanol. 4. Manteniendo el contenido del balón refrigerado (por ejemplo colocándolo bajo el flujo de agua de un grifo); añade poco a poco 10 mL de H2SO4, agitando suavemente. 5. Añade luego 2 o 3 g de arena lavada y tapa el balón de tal forma que no se presenten escapes. Ajusta la manguera al extremo de la tubuladura lateral del balón. En el otro extremo de la manguera acondiciona la boquilla de vidrio aguzada. 6. Calienta el contenido del balón, suavemente al principio y luego con más intensidad. Mientras tanto, sumerge el extremo libre de la manguera en el tubo que contiene agua y deja escapar en ella las primeras burbujas que se desprendan. 7. Cuando el flujo de burbujas sea continuo saca la manguera del tubo con agua y llévala al tubo que contiene agua de bromo. Déjala allí durante dos minutos. Sin dejar de calentar, saca el extremo libre de la manguera y llévalo al tubo con agua para eliminar los residuos del reactivo anterior. 8. Repita el procedimiento anterior sumergiendo el extremo libre de la manguera en el tubo con reactivo de Bayer, también por dos minutos, luego de lavar el extremo libre de la manguera, sumérgelo en el tubo que contiene la solución de KMnO4. Toma nota de tus observaciones. Fig.5a. Preparación de etileno. Cuestionario: 1. Escribe ecuaciones para cada una de las experiencias realizadas. 2. Compara la reactividad de los alquenos y los alquinos. 3. ¿Qué función cumple la arena en la primera experiencia? 4. Escriba el mecanismo de la adición del bromo al etileno. 5. ¿Cuántos gramos de etileno se forman por deshidratación con ácido sulfúrico, de dos moles de alcohol etílico, si se considera que la reacción procede 100%? 6. ¿Cuántos moles de alcohol etílico se necesitan para preparar 10 moles de etileno, si el rendimiento del hidrocarburo es del 80%? 272

PRÁCTICA N°8 OBTENCIÓN DE ACETILENO Objetivo. Obtener el acetileno a partir del carburo de calcio, y ensayar reacciones típicas con agua de bromo y solución de permanganato de potasio. Marco teórico. El acetileno o etino es el alquino más sencillo. Es un gas altamente inflamable, un poco más ligero que el aire e incoloro. Produce una llama de hasta 3000°C, una de las temperaturas de combustión más altas conocida, superada solamente por la del hidrógeno atómico (3400°C-4000°C), el cianógeno (4525°C). Un proceso alternativo de síntesis en el laboratorio, es la reacción de agua con carburo de calcio (CaC2); se forma hidróxido de calcio y acetileno, el gas formado en esta reacción a menudo tiene un olor característico a ajo, debido a trazas de fosfina que se forman del fosfuro cálcico presente como impureza. CaC2 + 2H2O Ca (OH)2 + C2H2 En la actualidad el acetileno es utilizado en equipos de soldadura debido a su elevada temperatura que alcanzan las mezclas de acetileno y oxigeno en su combustión. Es además un producto de partida importante en la industria química. Hasta la segunda guerra mundial una buena parte de los procesos de síntesis se basaron en el acetileno. Materiales y reactivos. Agua potable agua de bromo Trocitos de carburo de calcio tubos de ensayo delgados Tapón con tubo de desprendimiento manguera Mechero cuba para agua Agarradera de bureta solución de KMnO4 Soporte universal Pinza y nuez Embudo de adición carburo de calcio 273

Procedimiento. Armar el montaje que se observa en el gráfico. Fig.6a. Montaje para obtención de acetileno Colocar en el balón 2 gramos de carburo de calcio y llenar el embudo de adición (o de decantación) con 8 mL de agua. El tubo de desprendimiento del balón se une con una manguera a un tubo de vidrio (aproximadamente 8 cm) doblando esta extensión en “U” en el extremo. Desde el embudo de adición se adiciona agua gota a gota. Se recoge el acetileno en 4 tubos de ensayo (rotulados) invertidos, previamente llenos de agua. Al primer tubo se le adiciona 0.5 mL de agua de bromo, se tapa y se agita ¿qué se observa? Al segundo tubo se le adiciona 0.5 mL de solución diluida de KMnO4 basificada con NaOH, se tapa y se agita, ¿qué se observa? Al tercer tubo se le adiciona 0.5 mL de solución amoniacal de nitrato de plata, obtenida a partir de nitrato de plata y amoníaco, se tapa y se agita, ¿qué observa? Antes de atrapar el acetileno en los tubos de ensayo se hace combustión con cuidado en el extremo del tubo de vidrio acercando una cerilla encendida, ¿qué se observa? Por último, se toman cuatro tubos de ensayo con 2 mL de hexano (pentano o ciclohexano) cada uno, y se realizan las pruebas efectuadas para el acetileno, observe lo que sucede y compare los resultados. Precaución. Adiciona el agua de bromo en la campana de extracción. Cuestionario. 1. Escriba las ecuaciones para cada una de las reacciones efectuadas en esta práctica. 2. ¿Cómo se obtiene el etileno en el laboratorio y cuál sería su comportamiento frente a los experimentos realizados en esta práctica? Explique con ecuaciones. 3. Explique el comportamiento especial de los alquinos frente a bases fuertes comparando con los alcanos y alquenos. 4. Proponga un mecanismo para la adición de agua al propino catalizando la reacción con ácido sulfúrico y sulfato de mercurio. 5. Los resultados estequiométricos sugieren que la halogenación tiene lugar a través de un ion halonio intermediario en la halogenación de alquenos. Este 274

mecanismo explica la observación que los triples enlaces sean mucho menos reactivos frente al cloro y al bromo que los dobles enlaces. Dibuje los intermediarios y explique este comportamiento. 6. Con base en la pregunta anterior complete la siguiente ecuación. HC Br2 CCl 4 CH2 _ 20°C 275

PRÁCTICA N°9 HIDROCARBUROS AROMÁTICOS: PROPIDADES FÍSICAS Y QUÍMICA Objetivos. 1. Relacionar propiedades físicas tales como temperatura de fusión, ebullición y solubilidad con la estructura del compuesto. 2. Comprobar las propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos aromáticos. Marco teórico. Los compuesto aromáticos, son aquellos que poseen el anillo de benceno como sistema fundamental. El nombre de aromático se le asignó a este tipo de compuestos, porque varios de ellos tienen olores intensos y agradables. Los compuestos aromáticos se pueden construir teóricamente, sobre la estructura del benceno: a) reemplazando H por otros átomos o grupo. b) mediante la unión de anillos bencénicos. Los compuestos aromáticos, son compuestos orgánicos cíclicos conjugados que cumple con la regla de Hückel, es decir, que tiene un total de 4n+2 electrones pi en el anillo. Los compuestos aromáticos, son compuestos por regla general bastante inertes a la sustitución electrofilica y a la halogenación, reacciones que deben llevarse a cabo con ayuda de catalizadores. Esta estabilidad es debida a la presencia de orbitales degenerados (comparando estas moléculas con sus análogos alifáticos) que conllevan a una disminución general de la energía total de la molécula. Sustitución electrofílica (la letra griega Φ se usa para designar el anillo fenil): Φ-H + HNO3 → Φ-NO2 + H2O Φ-H + H2SO4 → Φ-SO3H + H2O Φ-H + Br2 + Fe → Φ-Br + HBr + Fe Reacción Friedel-Crafts, otro tipo de sustitución electrofílica: Φ-H + RCl + AlCl3 → Φ-R + HCl + AlCl3 aromáticos incluyen sustituciones de Otras reacciones de compuestos grupos fenilos. Los hidrocarburos aromáticos pueden ser cancerígenos. Se clasifican como 2A o 2B. Material y equipo. pipetas 7 tubos de ensayo gradilla Espátula Reactivos. tolueno Benceno tetracloruro de carbono Éter anilina Naftaleno cloruro de aluminio anhidro Bromo en CCl4 276

Antraceno o fenantreno cloroformo Procedimiento. Propiedades físicas. 1. Toma cinco (5) tubos de ensayo y coloca: 0.5 mL de benceno en el primero; 0.5 mL de tolueno en el segundo; 0.5 gramos de anilina en el tercero; 0.5 gramos de naftaleno en el cuarto y 0.5 gramos de antraceno o fenantreno en el quinto. 2. Describe las propiedades físicas observadas en cada una de las sustancias: estado físico, color, olor, viscosidad. 3. Añade a cada tubo 1 mL de agua y anota el grado de solubilidad empleando la siguiente clasificación: soluble, poco soluble e insoluble. 4. Lava y seca cuidadosamente los tubos y repite el procedimiento anterior, pero usando éter en lugar de agua. 5. Repetir el paso 3, pero con CCl4. Consigna los resultados en el siguiente cuadro. Solvente Soluto Grado de solubilidad Agua Benceno Tolueno Naftaleno Antraceno Éter Tetracloruro de carbono Propiedades químicas. En un tubo de ensayo, coloca 1 mL de solución de bromo en CCl4 y agrega 1 mL de benceno. Observa los cambios de coloración del bromo. Coloca en un tubo de ensayo bien seco 0.5 gramos de cloruro de aluminio anhidro. Calienta con una llama fuerte para sublimarlo sobre las paredes del tubo. Deje enfriar en otro tubo de ensayo (seco), prepara una solución de 0.5 mL de benceno o tolueno en 10 gotas de cloroformo. Con mucha precaución deja correr gota a gota la solución sobre las paredes del tubo que contiene el cloruro de aluminio sublimado. Observe la coloración que aparece inicialmente. Repita el experimento anterior, pero en lugar de benceno utiliza naftaleno y, posteriormente antraceno o fenantreno. En cada caso toma nota de la coloración inicial. Cuestionario. 1. Escriba los mecanismos de todas las reacciones involucradas en este experimento. 2. ¿Qué tipo de reacciones presentan los arenos? 3. Si en esta práctica se utiliza tolueno, cuáles productos se obtendrían? Escribe las ecuaciones correspondientes. 4. Escriba las estructuras de los compuestos que se utilizaron en la práctica. 277

PRÁCTICA N°10 Preparación de 2-hexanol a partir de 1-hexeno Objetivos. 1. Sintetizar el 2-hexanol a partir de 1-hexeno y observar algunas de sus propiedades. 2. Con la utilización de un ensayo sencillo y sustancias conocidas, obtener 2-hexanol y efectuar reacciones de reconocimientos. Fundamento teórico. La adición de HX sobre el doble enlace es una de las reacciones más usuales de los alquenos. La orientación de la adición, que viene determinada en la etapa de protonación inicial para dar el carbocatión más estable, usualmente supone la adición del hidrógeno al átomo de carbono que previamente ya contiene el mayor número de hidrógenos (regla de Markovnikov). En este experimento se ilustra la hidratación (adición de agua) de un alqueno en ácido acuoso, un proceso de gran importancia industrial. Se realiza mediante el tratamiento de 1-hexeno con ácido sulfúrico diluido a temperatura ambiente, seguido de calentamiento a 100oC. El producto, 2-hexanol, se aísla con facilidad y purifica mediante destilación a presión atmosférica. Reacción de la síntesis Instrumentación Equipos para: extracción/separación, reflujo y destilación. Reactivos 1-Hexeno 10.0 mL, 6.7 g (inflamable, irritante) Ácido sulfúrico (concentrado, 98%) 7.6 mL (corrosivo, oxidante) Disolución de hidróxido sódico (5%) 10 mL (corrosivo) Procedimiento experimental En un vaso de precipitados de 25 mL se colocan unos 2.5 g de hielo triturado, y se adiciona ácido sulfúrico concentrado lentamente y con precaución. Se deja que el ácido se enfríe hasta 20-25oC, y se transfiere a un embudo de decantación de 100 mL. Se adicionan 5.0 mL de 1-hexeno cuidadosamente (¡se desprende calor!), se tapa el embudo y se agita, permitiendo con frecuencia que los gases desprendidos escapen, hasta obtener una disolución homogénea (unos 5 minutos). (Si la reacción se vuelve muy exotérmica, dejar de agitar el embudo hasta que se modere el desprendimiento de calor) (Si la mezcla no se calienta, la reacción no está teniendo lugar). Adicionar los 5.0 mL de 1-hexeno restantes y continuar agitando el embudo hasta que la disolución 278

vuelva a homogeneizarse (unos 3 minutos). Dejar la mezcla reposar durante 5 minutos, comprobar que no se separan dos fases, y trasvasarla a un matraz esférico de 100mL. Diluir la mezcla con 35 mL de agua, calentar la disolución a reflujo durante 5 minutos, y enfriar el matraz en un baño de hielo. Pasar la mezcla enfriada a un embudo de decantación y separar las fases. Extraer la fase acuosa con 20 mL de éter. Juntar las fases orgánicas y lavarlas con 5 mL de disolución de NaOH al 5%. Seguidamente secarlas sobre Na2SO4. Separar el agente desecante a través de un filtro de pliegues, recogiendo el filtrado en un matraz esférico pequeño, y destilarlo a presión atmosférica. Recoger la fracción con punto de ebullición aproximado de 135°C en un recipiente previamente pesado. Anotar el punto de ebullición. Cuestionario. 1. Realiza un diagrama de flujo de la obtención del alcohol producido en la práctica. 2. Realiza la ecuación para la reacción del 1-hexeno con H2SO4 acuoso diluido. 3. ¿Qué función cumple el Na2SO4 en esta práctica? 4. Explica un método empleado para conseguir un alcohol a partir de un alqueno. 5. ¿Qué producto cabe esperar en el tratamiento del 1-hexeno en H2SO4 acuoso diluido. ¿Cuál es el producto de una reacción análoga sobre el 2-hexeno. 6. Indíquese las estructuras de los productos formados en cada una de las reacciones siguientes: H2O HClO 4 a. ciclopentano b. 2-buteno H2SO4 A H2O c. 2-etil- 1-penteno H2O H2SO 4 d. 2-penteno H2O HClO 4 e. 1-metilciclobuteno H2O HNO 3 279

PRÁCTICA N°11 DESTILACIÓN SENCILLA Objetivo. 1. Conocer las características y factores que intervienen en la destilación simple. 2. Purificar una mezcla de líquidos por destilación simple. 3. Adquirir habilidad y destreza en armar un sistema de destilación simple. Marco teórico. En química, se llama destilación simple o sencilla a un tipo destilación donde los vapores producidos son inmediatamente canalizados hacia un condensador, el cual lo refresca y condensa de modo que el destilado no resulta puro. Su composición será idéntica a la composición de los vapores a la presión y temperaturas dadas. La destilación sencilla se usa para separar aquellos líquidos cuyos puntos de ebullición difieren extraordinariamente (en más de 80°C aproximadamente) o para separar líquidos de sólidos no volátiles. El aparato utilizado para la destilación en el laboratorio es el alambique. Consta de un recipiente donde se almacena la mezcla a la que se le aplica calor, un condensador donde se enfrían los vapores generados, llevándolos de nuevo al estado líquido y un recipiente donde se almacena el líquido concentrado. En la industria química se utiliza la destilación para la separación de mezclas simples o complejas. La existencia de una capa de sólido en el fondo del matraz de destilación puede causa de violentos saltos durante la destilación, especialmente si se utiliza una calefacción local fuerte en el fondo del matraz. Procedimiento. Separación de una mezcla de acetona/agua. Para realizar la destilación sencilla, se montará el aparato de destilación esquematizado en la figura, utilizando un matraz de fondo redondo de 100 mL. Fig. 7a.Montaje de la destilación sencilla 280

Introduzca en el matraz 35 mL de agua, 35 mL de acetona y uno o dos trocitos de plato poroso. Haga circular una corriente suave de agua en sentido ascendente a través del refrigerante conectando con una goma la entrada de este al grifo de agua. Mediante otra goma unida a la salida se conduce el agua al desagüe. Se numeran y etiquetan 5 tubos de ensayo para recoger las siguientes fracciones: Fracción I: 56°-62°C; Fracción II: 62°-72°C; Fracción III: 72°-82°C; Fracción IV: 82°-95°C; Fracción V: residuo. Se coloca como colector el tubo marcado con la etiqueta I. Caliente moderadamente, de forma que se mantenga una destilación constante y sin interrupciones, recogiendo en el colector una gota de destilado por segundo aproximadamente. Cuando se alcance la temperatura de 62°C se quita el colector I y se pone el colector II. Se repite el proceso con el resto de los colectores hasta alcanzar la temperatura de 95°C. Entonces se interrumpe la destilación, se deja enfriar y se trasvasa el residuo que queda en el matraz de destilación al tubo marcado con la etiqueta V. Con una probeta graduada, se miden los volúmenes de cada una de las fracciones. La primera fracción es prácticamente acetona pura; el residuo agua pura; mientras que las fracciones intermedias son mezclas, en diferentes proporciones de acetona/agua. Cuestionario. 1. ¿Qué finalidad tiene conectar el agua a contra corriente en el refrigerante? 2. ¿En qué casos es recomendable utilizar la destilación simple? 3. ¿Qué establece la ley de Raoult? Conteste en palabras y matemáticamente. 4. ¿Por qué no se debe llenar un matraz de destilación mucho más de la mitad de su capacidad? 5. ¿Por qué no se evapora de repente todo el líquido del matraz de destilación cuando se alcanza el punto de ebullición? 6. Un líquido orgánico empieza a descomponerse a 80°C. Su tensión de vapor es entonces de 36 mm de Hg. Cómo podría destilarse este líquido? 281

PRÁCTICA N°12 PRUEBAS QUÍMICAS PARA ÁCIDOS CARBOXILICOS Y SUS DERIVADOS Objetivo. 1. Aprender a identificar mediante las reacciones, los diferentes tipos de ácidos carboxílicos sometiéndolos a diversas pruebas. 2. Hacer un estudio sobre las propiedades químicas de los ácidos carboxílicos. 3. Analizar las propiedades químicas de los ácidos carboxílicos. Marco teórico. Los ácidos carboxílicos constituyen un grupo de compuestos que se caracterizan porque poseen un grupo funcional –COOH, llamado carboxilo. Se produce cuando se une un grupo hidroxilo (- OH) y carbonilo (C=0). Se pueden representar como –COOH ó - CO2H. El grupo carboxilo es fuertemente polar, debido al doble enlace C-O, que es polarizable, y al hidroxilo, que forma puentes de hidrógeno con otras moléculas polarizadas con agua. Como líquidos puros o incluso en disoluciones bastantes diluidas, en disolventes apróticos, los ácidos carboxílicos existen en forma de dímeros unidos por puentes de hidrógeno, con una interacción O-H……O cuyo valor energético oscila entre 6 y 8 Kcal/mol. Los ácidos carboxílicos tienen punto de fusión y ebullición relativamente altos, debido a la formación de estos puentes en estado sólido y líquido. Los ácidos carboxílicos son reactivos y precursores sintéticos muy útiles. Tiene un pH<7, por lo tanto reaccionan con bases como NaOH y bicarbonato de sodio para formar sales carboxílicas del metal. Aunque los ácidos que tienen más de 6 átomos de carbono son poco solubles en agua, las sales de metales alcalinos de estos ácidos suelen ser muy hidrosolubles, debido a su naturaleza iónica. A menudo, es posible aprovechar esta solubilidad para purificar ácidos extrayendo sus sales con una base acuosa, y posteriormente reacidificando extrayendo con un solvente orgánico el ácido puro. Procedimiento. Prueba de solubilidad y acidez. En tres tubos de ensayo colocar, en el primero 10 gotas de ácido acético; al segundo y tercero una pizca de ácido benzoico, lo que tome con la punta de una espátula. A los tres tubos agregar 2 mL de agua y observa. A la muestra que sea insoluble pruebe de nuevo su solubilidad en 2 mL de NaOH al 10%, observa y anota los resultados. A los tres tubos de ensayo observar el pH, utilizando papel indicador. Esterificación. Tome en sendos tubos de ensayo 1 mL de metanol, 1 mL de etanol, 1 mL de propanol, etc. puede utilizar otros alcoholes. Agregue a cada tubo 0.5 mL de ácido acético y 5 gotas de H2SO4 diluido (catalizador). Caliente el tubo por tres minutos y eche el contenido sobre 5 mL de agua fría. Perciba el olor y asócielo con esencias (vainilla, banana, piña). 282

Formación de sal. Tome 0.2 gramo de ácido benzoico en un tubo de ensayo, agregue 2 mL de agua. Agite y aprecie la solubilidad. A otra muestra igual de ácido benzoico agregue 2 mL de solución diluida de NaOH. Agite y aprecie la solubilidad. Formación de amidas. Tome 1 mL de anhídrido acético en un tubo de ensayo, agregue 1 mL de anilina y caliente en baño de maría por 5 minutos hasta ebullición. Deje enfriar la mezcla y observe el proceso de cristalización de la acetanilida. Cuestionario. 1. Escriba la reacción entre el ácido que usó y el NaHCO3. 2. Para cada éster que preparó escriba la reacción y asígnele un olor. 3. Escriba la reacción entre el anhídrido acético y la anilina. ¿Cuál es el subproducto de esta reacción? 4. El agua y el aceite son insolubles y forman al mezclarse dos capas de líquidos diferenciadas. De acuerdo a esto, si usted pone a reaccionar NaOH acuoso con ácido benzoico disuelto en benceno, cuántas capas encontrará al final y sus respectivos componentes? 283

PRÁCTICA N°13 ALCOHOLES Y FENOLES Objetivos. 1. Realizar en forma cualitativa las principales reacciones orgánicas de los alcoholes y fenoles. 2. Identificar los productos formados, por manifestaciones externas como cambios de color, formación de precipitados, olor, etc. 3. Reconocer el grupo funcional (-OH) presente en los alcoholes y fenoles por medio de reacciones químicas. 4. Comprobar experimentalmente las principales reacciones de alcoholes y fenoles. Marco teórico. Los alcoholes son compuestos de fórmula general R (OH), es decir, compuestos que contienen uno o más grupos hidroxílicos unidos a un radical alquilo. El radical puede ser saturado o insaturado y de cadena abierta o cíclica, También puede ser un radical aromático, caso en el cual los radicales toman el nombre genérico de fenoles. Tanto los alcoholes como fenoles contienen el grupo funcional –OH (hidroxilo), que determina las propiedades características de la familia. Sin embargo los fenoles, aunque dan algunas reacciones análogas a las de los alcoholes, se diferencian de muchos otros. Los fenoles son más ácidos que el agua y los alcoholes, debido a la estabilidad por resonancia del ion fenóxido. El efecto de este resonante consiste en la distribución de la carga del anión sobre toda la molécula en lugar de estar concentrada sobre en un átomo particular, como ocurre en el caso de los aniones alcóxido. Materiales y reactivos. Tubos de ensayo gradillas Mecheros vasos de precipitados Pipetas vidrio de reloj Espátulas soporte Malla de asbesto erlenmeyer pequeño Agitadores papel tornasol azul Solución de KMnO4 0,01M solución de K2Cr2O7 al 1% Solución de NaOH al 5% ácido nítrico Agua de bromo hidróxido de potasio Solución de KMnO4 al 2% reactivo de Lucas Alcoholes primarios, secundarios. Alcohol terciario Procedimiento. a) Propiedades físicas: Observe las diversas propiedades físicas de los alcoholes y fenoles de que se disponga en el laboratorio: estado natural, color, olor, densidad, solubilidad en agua y en otros solventes como acetona, éter, cloroformo. Observe también la luminosidad y color de la llama, encendiendo pequeñas porciones de cada uno en cápsulas de porcelana. Anote los resultados. 284

b) Reacciones de acidez: En tres tubos de ensayo coloque: 2 mL de agua, 2 mL de fenol y 2 mL de etanol respectivamente. Introduzca en cada tubo un trozo pequeño de papel tornasol azul. Anote el cambio del indicador en cada caso. c) En dos tubos de ensayo coloque: 2 mL de solución saturada de Ca (OH)2 respectivamente. A uno adiciona 10 gotas de etanol y al otro 10 gotas de fenol. Observe la desaparición del precipitado del hidroxilo en uno de los tubos y formule la reacción correspondiente. d) Reacción con haloácido: En tres tubos de ensayo coloque porciones de 1 mL de alcohol primario, secundario y terciario, respectivamente. Agrega a cada uno 3 mL de HCl concentrado y observe el proceso de las reacciones. Después de 10 minutos, introduzca en un vaso de precipitado con agua aquellos tubos que no muestran reacción positiva y ebulle durante 15 minutos. Observa los cambios que ocurren. e) Prueba de Lucas: Tome tres tubos de ensayo secos y adicione a cada uno 1 mL de reactivo de Lucas. Al primer tubo agregue 5 gotas de n-butanol, al segundo tubo 5 gotas de 2-butanol y al último 5 gotas de t-butanol. Observe cuanto se demora la aparición de la turbidez. Anote sus resultados y saque las conclusiones. Formule las reacciones correspondientes. Reactivo de Lucas: Disolver 17 gramos de ZnCl2 anhidro en 12 mL de ácido clorhídrico concentrado, agitar manteniendo el recipiente en un baño frío. Si no observa ningún cambio, coloca en baño de agua caliente. Esterificación. En un tubo de ensayo mezcle 1 mL de ácido acético. Adiciona unas gotas de ácido sulfúrico concentrado y calienta suavemente. Añada 3 mL de agua destilada y note el olor característico de los vapores formados. ¿De qué son esos vapores? Escriba la ecuación correspondiente. Reacción con cloruro férrico. En tres tubos de ensayo, coloque unas 10 gotas diluidas de cada uno de los fenoles de que disponga y adiciona a cada tubo 3 gotas de FeCl3 al 3%. Observe la coloración de cada uno de los tubos y anote el resultado. Formación de alcóxido. Coloque 2 mL de etanol en un tubo de ensayo y adiciona un trocito de sodio metálico (del tamaño de una lenteja). Observe el desprendimiento de un gas, agregue 2 mL de éter y note la formación de un precipitado. Efectúe los mismos procedimientos con un alcohol secundario (sec-butílico) y con uno terciario (ter-butílico). Compare las velocidades de la reacción, con relación al desprendimiento de hidrógeno. Formule las ecuaciones correspondientes. Alcohol sólido. Mezcle 10 mL de etanol al 95% con 2 mL de solución acuosa saturada de acetato de calcio, vertiendo las dos soluciones simultáneamente en un vaso de precipitado pequeño. Deje reposar la mezcla hasta que forme un gel. El coloide formado se conoce como 285

alcohol sólido y se utiliza como combustible. Tome una pequeña porción del material y enciéndalo en una cuchara de combustión o en la punta de una espátula. Oxidación: Tome tres tubos de ensayo y agregue a cada uno 2 mL de alcohol (primario, secundario, y terciario respectivamente). Adicione 2 mL de KMnO4. Agite y caliente sucesivamente los tubos. Observe el color de las soluciones durante un período de 15 minutos y las velocidades de las reacciones en cada caso. Cuestionario. 1. ¿En qué se diferencia los alcoholes de los fenoles, con respecto a la estructura? 2. Escriba las fórmulas estructurales para los cuatro alcoholes isómeros de la fórmula general C4H9OH. 3. ¿Qué incidencias genera en el organismo el consumo de etanol y metanol? 4. Explica la diferencia entre alcohol etílico absoluto, alcohol etílico al 96% y alcohol etílico desnaturalizado. 5. Escriba una ecuación para la reacción de ciclohexanol con sodio metálico. 6. ¿Qué papel desempeña el ZnCl2 en el reactivo de Lucas? 286

PRÁCTICA N°14 RECONOCIMIENTO DE ALDEHÍDOS Y CETONAS Objetivo. 1. Identificar el grupo carbonilo de aldehídos y cetonas. 2. Caracterizar el comportamiento de aldehídos y cetonas frente a reactivos específicos. 3. Poner de manifiesto mediante experiencias que se describirán de forma cualitativa, el diferente comportamiento químico de aldehídos y cetonas frente a reactivos específicos, destacando la distinta reactividad del grupo carbonilo en ambos casos. Marco teórico. Los aldehídos y las cetonas son compuestos orgánicos oxigenados que poseen en su estructura un grupo carbonilo, que procede del cambio de los hidrógenos por un oxígeno en la cadena de hidrocarburos. O R CHO (aldehído) ; R H R R1 ; R-CO-R (cetona) O Su estado de oxidación es intermedio entre los alcoholes y los ácidos orgánicos, por ello podrían actuar como oxidantes o como reductores, según las circunstancias; pero el poder reductor (facilidad para oxidarse y reducir a otro) es mucho más potente en los aldehídos y eso es lo que pretende demostrar esta práctica de laboratorio. _ O _ O MnO 4 MnO 4 R R CH 2OH R OH alcohol primario H ácido aldehído OH _ O_ R R1 MnO 4 MnO 4 H R R1 no recciona alcohol secundario cetona Aunque las cetonas son mucho más difíciles de oxidar, con agentes oxidantes enérgicos, como dicromato o permanganato potásico, podría a llegar a hacerlo igual que los aldehídos. En este caso, se tendría que romper la molécula en la oxidación. Por eso, para distinguir aldehídos y cetonas tenemos que emplear oxidantes suaves, 287

que si oxidan a los aldehídos, pero no a las cetonas. Dichos oxidantes débiles pueden ser los iones plata (reactivo Tollens) o ion cúprico (reactivo Fehling) que se reducen a plata y cobre, respectivamente. Materiales y reactivos. Balanza gradilla nitrato de plata Mechero bunsen pinzas H2SO4 concentrado Vaso de precipitado vidrio reloj acetaldehído Embudo agitador glucosa Probeta trípode sacarosa Espátula malla de asbesto dicromato de potasio Sulfato de cobre reactivo de Fehling agua destilada Reactivo de Tollens hidróxido amónico NaOH en lentejas Procedimiento. Preparación de Fehling 1: Se prepara disolviendo 4 gramos de sulfato de cobre en 100 mL de agua. Preparación de Fehling 2: Se disuelven en 100 gramos de agua 18 gramos de tartrato sódico potásico y 6 gramos de NaOH en lentejas. Los reactivos Fehling 1 y 2, se mezclan en el momento de usarlos al 50% aproximadamente. Al ser un oxidante débil, no reacciona con las cetonas, pero si con los aldehídos. +2 _ + +R COOH Cu2O 2H2O + +R CHO 2Cu 4OH aldehído Fehling ácido Mezcla en sendos tubos de ensayo, 3 mL de cada uno de los siguientes compuestos (acetona, formaldehido, glucosa, sacarosa) con 1 mL del reactivo Fehling, calentando suavemente, y anota tus observaciones especificando si cada uno de ellos tiene grupo aldehído o cetona en su estructura. Con reactivo Tollens. En cuatro tubos de ensayo colocar respectivamente 3 mL del reactivo de Tollens y a continuación añadir a cada tubo 1 mL de acetona, formaldehido, glucosa y sacarosa; se calientan todos los tubos de ensayo al baño maría sin agitar durante unos 20 minutos. Es importante que no agites los tubos de ensayo para facilitar la formación de un precipitado de espejo de plata. Cuestionario. 1. ¿Por qué los aldehídos presentan una mayor facilidad a la oxidación que las cetonas? 2. ¿Cómo identificó el grupo carbonilo en aldehídos y cetonas? 3. ¿En qué se diferencia un aldehído y una cetona? 4. Establecer el producto de oxidación y reducción de un aldehído y una cetona. 288

PRÁCTICA N°15 PROCESO DE ESTERIFICACIÓN Objetivo. 1. Formar ésteres con la interacción de un ácido carboxílico y un alcohol. 2. Estudiar los conceptos básicos del proceso de esterificación. 3. Observar un ejemplo de la reacción de esterificación de Fischer entre un alcohol y un ácido carboxílico. Marco teórico. Son numerosos los métodos para obtener ésteres, pero en todos ellos, la reacción se establece entre un ácido carboxílico y un ácido o derivados de cada uno de ellos. La esterificación es una reacción reversible entre un ácido y un alcohol (síntesis de Fischer); la reacción inversa se llama saponificación. Se separa una molécula de agua del grupo oxidrilo del alcohol y los protones del ácido, quedando estos dos unidos por un oxigeno (éster) y si se quiere se desplaza el equilibrio hacia la derecha según Le Chatelier convendría eliminar agua. Esto se consigue calentando el ácido y el alcohol con un deshidratante como puede ser el H2SO4 concentrado. +R COOH R1 OH +R COO R' H2O Material y reactivo. Matraz de 50 mL de fondo redondo mechero bunsen Aparato de refrigeración embudo de decantación Malla de asbesto piedras de ebullición Trozo de porcelana porosa trípode Ácido benzoico isopropanol Ácido sulfúrico concentrado al 5M sulfato de sodio anhidro Hidróxido de sodio al 5% Procedimiento. Pesa 2 gramos de ácido benzoico cristalizado. En un matraz de 50 mL vierta 5 mL de isopropanol y 2 mL de ácido sulfúrico 5M. Se monta un dispositivo de reflujo (como el que muestra la figura 8b.) y se mantiene durante una hora en calefacción constante, con ebullición suave. 289

Fig. 8a. Reflujo Es conveniente añadir a la mezcla de reacción que se ha de hervir un pequeño trozo de porcelana porosa. Concluida la calefacción a reflujo se enfría en un embudo de decantación con 25 mL de NaOH al 5%. Se agita u momento y se decanta, separando la capa orgánica que está formada por el éster. Una vez separado el éster líquido, se seca con sulfato sódico anhidro durante 15 minutos, decantando o filtrando el éster seco. Observa el olor a benzoato de Isopropilo y encuentra algún parecido al de alguna fruta. Cuestionario. 1. Reconocer y dar los productos de esterificación y formación de amidas. 2. Escriba el mecanismo en forma neta a la ecuación general de esterificación. 3. Escriba las fórmulas desarrolladas de los reactivos y del éster obtenido. 4. Calcule el rendimiento de la reacción. 290

PRÁCTICA N°16 PREPARACIÓN DE GRAMINA (REACCIÓN DE MANNICH) Objetivo. 1. Presentar una fuente alternativa para llevar a cabo la reacción de Mannich, entre el indol y la dimetilamina en presencia de formaldehido. Fundamentos. La gramina es un alcaloide natural producido durante la germinación de la cebada por metilación y descarboxilación del aminoácido triptófano. Puede prepararse fácilmente por reacción de Mannich, que consiste en la combinación de un nucleófilo, un aldehído o cetona no enolizables y una amina primaria o secundaria. En este experimento, el indol constituye un nucleófilo suficientemente reactivo para atacar al ion iminio intermedio formado a partir de formaldehido y dimetilamina. Reacción de la síntesis Instrumentación Equipos de filtración y succión. Reactivos Indol 1.0 g (fétido, tóxico) Dimetilamina (solución acuosa al 40%) 3.0 ml (corrosivo) Formaldehido (solución acuosa al 35%) 2.0 ml (tóxico, posiblemente cancerígeno) Ácido acético glacial (corrosivo) Acetona (inflamable) Hidróxido sódico, solución al 30% (corrosivo) Procedimiento experimental En un matraz esférico de 100 ml, se disuelve el indol en 20 ml de ácido acético glacial y se añade la dimetilamina. Se produce desprendimiento de gases y de calor. Se enfría la disolución hasta unos 30 ºC. Se añade la solución de formaldehido con agitación y se mantiene en agitación una hora. A continuación, se vierte el crudo sobre 80 g de hielo picado, agitando vigorosamente, y adicionan cuidadosamente de 45 ml de hidróxido sódico al 30% para lograr un pH básico, evitando en todo momento que la disolución se caliente. Debe quedar exceso de hielo pues, de lo contrario, la gramina precipitaría 291

como un sólido gomoso de difícil manipulación. Una vez completada la precipitación, se deja fundir el hielo restante, se filtra la gramina por succión y se lava con agua destilada hasta neutralidad de las aguas de lavado. Secar el producto por succión tanto como sea posible y, después, en un desecador. Aunque la gramina es difícil de recristalizar, puede obtenerse en forma de agujas a partir de éter dietílico. Para ello, tomar una porción del producto y recristalizarlo en el mínimo volumen de acetona caliente. Cuestionario. 1. ¿Qué es una gramina? ¿Cómo se prepara? 2. ¿En qué consiste la reacción de Mannich? ¿Por qué recibe este nombre? En este experimento, quién constituye el nucleófilo? 3. Demuestre mecanisticamente la siguiente reacción: NMe 2 Me 2NH N + H2CO H H2O _ N H gramina 4. ¿Qué papel desempeña el NaOH en la reacción? 5. ¿Qué aplicaciones tiene la reacción de Mannich? 292

PRÁCTICA N°17 RECONOCIMIENTO DE CARBOHIDRATOS Objetivo. 1. Diferenciar e identificar azúcares reductores y no reductores. 2. Reconocer algunas propiedades químicas de los carbohidratos. 3. Utilizando reacciones de color diferenciar entre monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. 4. Reconocer los carbohidratos por medio de reacciones coloreadas de carácter cualitativo. Marco teórico. Los carbohidratos son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, conocidos como aldosas y cetosa respectivamente, estos grupos funcionales le confieren la base para la mayoría de las reacciones usadas para su identificación y cuantificación. Los carbohidratos se pueden clasificar por el número de unidades de azúcares sencillos que posean. Cuando un carbohidrato es formado por una molécula se conoce como monosacárido; por dos disacáridos y por más de dos polisacáridos. Los disacáridos son dos monosacáridos unidos gracias a un enlace glucosídico. Si este enlace se efectúa entre dos carbonos anomérico, el disacárido no tendrá el potencial aldehído o cetona libre, por lo tanto no dan positivos aquellos puentes que involucren la participación de estos grupos, recibiendo el nombre de azúcares no reductores. Materiales y reactivos. Tubos de ensayo mechero bunsen Pinzas para tubos de ensayo trípode Malla de asbesto vaso de precipitado de 250mL Pipeta de 5 mL soporte universal Muestra. Soluciones acuosas al 1% de: almidón, glicógeno, sacarosa, maltosa, glucosa, galactosa, fructosa, ribosa. Solución al 10% de: glucosa, sacarosa, fructosa. Ácido sulfúrico diluido reactivo Felhing A y B 293

Reactivo de Seliwanoff reactivo de Wolhk Reactivo de Benedict reactivo de Lugol Reactivo de Molish NaOH al 25% HCl diluido Procedimiento. Ensayo de Lugol: El yodo forma complejos coloreados de absorción con los polisacáridos. El almidón al combinarse con el yodo toma de una coloración azul. Mientras si la reacción se efectúa con glucógeno y almidón parcialmente hidrolizado da un color pardo rojizo. Tome 5 tubos de ensayo, al tubo uno agregue 2 mL de agua; al segundo 2 mL de glucosa al 1%; al tres 2 mL de almidón 1%; al cuarto glucógeno al 1% y al cinco solución problema. A cada uno de ellos agregue 3 gotas de HCl diluido y 3 gotas de Lugol. Observe y anote los resultados. Prueba de Benedict: Tome 5 tubos de ensayo, al primero agregue 2 mL de agua; al segundo 2 mL de glucosa 1%; al tercero 2 mL de sacarosa 1%; al cuarto 2 mL de almidón; al quinto 2 mL de solución problema, a cada uno de ellos agregue 2 mL de reactivo de Benedict. Agite y coloque al baño maría hirviendo durante 5 minutos y observa los resultados. Prueba de Wolhk: Tome cuatro tubos de ensayo, al primero añada 1 mL de agua destilada; al dos 1 mL de glucosa al 1%; al tres 1 mL de lactosa al 1% y al cuarto 1 mL de solución problema. A cada uno de ellos 1 mL de solución de hidróxido de amonio al 25% y 4 gotas de hidróxido de potasio al 25%. Coloque los tubos al baño de maría durante 10 minutos. Prueba de Seliwanoff: Prueba para diferenciar cetosa de aldosas. Tome 4 tubos de ensayo, al primero añadir 1 mL de agua; al dos 1mL de glucosa al 1%; al tercero 1 mL de fructosa 1% y al cuarto 1 mL de solución problema, coloque 2 mL de solución del reactivo Seliwanoff, lleve los tubos al baño maría durante 2 minutos. La formación de una coloración roja es prueba positiva para cetosa. Prueba de Molish: Solución patrón de carbohidratos arabinosa, glucosa, fructosa, sacarosa y almidón. Coloque en un tubo de ensayo 2 mL de la solución del carbohidrato y agregue 0.2 mL de α -naftol al 10%, mezcle bien y luego adicione cuidadosamente por las paredes del tubo, 1 mL de H2SO4 concentrado, la formación de un anillo violeta en la interface es prueba positiva para carbohidratos. 294

Determinación de azúcares reductores: a) Prueba de Felhing: En un tubo de ensayo mezcla 1mLde la solución de Felhing y 1 mL de carbohidrato a analizar, llevar al baño de maría por 10 minutos. Observe el fondo del tubo. b) Prueba para diferenciar pentosas de hexosas. Ribosa, arabinosa y glucosa. Reacción de Bial: En un tubo de ensayo mezclar 1 Ml de la solución de Bial con 1 mL de del carbohidrato a evaluar. Calentar al baño de maría por 5 minutos. Observar. Cuestionario. 1. ¿Qué son los azúcares reductores? Enuncie 5 de ellos. 2. Defina y grafique la estructura de la sacarosa, celulosa, hemicelulosa, almidón. 3. Describa los principales usos de los carbohidratos en la agroindustria. 4. Describa brevemente la miel de caña, abeja y panela. 295

PRÁCTICA N°18 RECONOCIMIENTO DE LÍPIDOS Objetivo. 1. Poner de manifiesto ciertas propiedades de los lípidos, algunos de los cuales pueden servirnos para su identificación. 2. Utilizar distintas técnicas y reactivos para reconocer sustancias orgánicas. 3. Reconocer químicamente los lípidos. 4. Identificar a los lípidos mediante la tinción con Sudan III. Marco teórico. Saponificación. Las grasas reaccionan en caliente con el hidróxido sódico o potásico descomponiéndose en los dos elementos que la forman: glicerina y los ácidos grasos. Estos se combinan con los iones sodio o potasio del hidróxido para dar jabones, que son definitivamente sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos. +H3C (CH2)n-COO-CH 2 NaOH H3C (CH2)n-COO-Na CH 2OH H3C (CH2)n-COO-CH + NaOH +H3C (CH2)n-COO-Na CHOH +H3C (CH2)n-COO-CH 2 NaOH H3C (CH2)n-COO-Na CH 2OH 3 molécula de jabón 1 molécula de glicerina 1 molécula de grasa 3 molécula de álcali Los lípidos están constituidos por C, H y en menor proporción, oxigeno; también pueden tener en su estructura P y N. Son hidrófobos (insolubles en agua y en otros disolventes polares), sin embargo, son solubles en disolventes apolares como acetona, éter, benceno. Entre sus funciones está la reserva de energía, aislamientos térmicos, de protección y estructural. En cuanto a su tinción, los lípidos se colorean selectivamente de rojo- anaranjado con el colorante Sudan III. Materiales y reactivos. Vaso de precipitado (150-250 mL) mechero bunsen aceite vegetal Pipeta de 10 mL tinta roja Malla de asbesto soporte universal Solución de NaOH al 20% éter o cloroformo Solución de Sudan III trípode Tubos de ensayo agitador de vidrio 296

Procedimiento. Colocar en un tubo de ensayo 2 mL de aceite vegetal y 2 mL de una solución de hidróxido sódico al 20%. Agitar enérgicamente y colocar el tubo al baño de maría de 20 a 30 minutos. Transcurrido este tiempo, se puede observar en el tubo tres capas: la inferior clara, que contiene la solución de sosa sobrante junto con la glicerina formada; la superior amarilla de aceite no utilizado, y la intermedia, de aspecto grumoso, que es el jabón formado. Cuando ya se ha visto como se forma el jabón, se puede ir agregando en un vaso de precipitado el contenido de los tubos de ensayo, se remueve bien y se deja calentar hasta que se haga un buen trozo de jabón. Solubilidad. Las grasas son insolubles en agua. Cuando se agitan fuertemente en ella se dividen en pequeñísimas gotitas formando una emulsión de aspecto lechoso, que es transitoria, pues desaparece en reposo, por reagrupación de las gotitas de grasa en una capa que por su menor densidad se sitúa sobre la del agua. Por el contrario, las grasas son solubles en los llamados disolventes orgánicos como el éter, benceno, xilol, cloroformo, etc. Tomar 2 tubos de ensayo y colocar en cada uno de ellos 2 a 3 mL de agua y en el otro 2 a 3 mL de éter u otro disolvente orgánico. Añadir a cada tubo 1 mL de aceite y agitar fuertemente. Observar la formación de gotitas o micelas y dejar en reposo. Se verá como el aceite se ha disuelto en el éter y en cambio no lo hace en el agua, y el aceite subirá debido a su menor densidad. Tinción. Disponer en una gradilla 2 tubos de ensayo colocando en ambos 2 mL de aceite. Adicionar a uno de los tubos 4 a 5 gotas de solución alcohólica de Sudan III. Al otro tubo añadir 4 a 5 gotas de tinta roja. Agitar ambos tubos y dejar reposar. Observar los resultados: en el tubo con Sudan III, todo el aceite tiene que aparecer teñido, mientras que en el tubo con tinta, ésta se irá al fondo y el aceite no estará teñido. Cuestionario. 1. ¿Qué son los jabones? ¿Cómo se pueden obtener? 2. ¿Por qué en la saponificación la glicerina aparece en la fase acuosa? 3. ¿Qué enzima logra en el aparato digestivo la hidrólisis de agua? 297

4. Indica lo que ocurre con la mezcla aceite - Sudan III y aceite-tinta y explica a qué se debe la diferencia entre ambos resultados. 5. ¿Qué ocurre con la emulsión de agua en aceite transcurridos unos minutos de reposo? ¿y con la de otros compuestos y aceite? ¿A qué se deben las diferencias obtenidas entre ambas emulsiones? 298