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UNIVERSIDAD INCA GARCILASO DE LA VEGA
FACULTAD DE CIENCIAS FARMECEUTICAS Y BIOQUIMICA
Asignatura: QUIMICA ORGANICA I
Docente: Nora Herrera
Hernandez
Tema: Solubilidad Analisis
Organico Funcional
Alumnas: Alamoca Pilco Yamila
Molero Mori Angela
Lima – Perú
2012
INTRODUCCIÓN
La solubilidad es la propiedad de una sustancia para disolverse en otra; la sustancia
que se disuelve recibe el nombre de soluto y la sustancia en que se disuelve recibe el
nombre de disolución. Si el soluto se disuelve en grandes cantidades, decimos que es
muy soluble; si lo hace en pequeñas cantidades es poco soluble, pero si no se
disuelve en ninguna cantidad, lo llamamos insoluble. En la solubilidad, el carácter polar
o apolar de la sustancia influye mucho, debido a estos la sustancia será más o menos
soluble. Los compuestos con menor solubilidad son los que presentan menor
reactividad como son: las parafinas, compuestos aromáticos y los derivados
halogenados. Los compuestos orgánicos sólidos a temperatura ambiente se purifican
frecuentemente mediante la técnica denominada cristalización que es la técnica más
simple y eficaz para purificar compuestos orgánicos sólidos. Esta técnica consiste en
disolver el sólido que se pretende purificar en un disolvente (o mezcla de disolventes)
caliente y permitir que la disolución enfríe lentamente. En estas condiciones se genera
una disolución saturada que al enfriar se sobresatura produciéndose la cristalización.
El material disuelto tendrá una solubilidad menor al enfriar e irá precipitando. Este
fenómeno se denomina cristalización si el crecimiento del cristal es relativamente lento
y selectivo precipitación si el proceso es rápido y no selectivo. La cristalización es un
proceso de equilibrio y origina normalmente sólidos de elevada pureza. Inicialmente se
forma un pequeño cristal y crece capa a capa de una manera reversible. En cierta
manera pudiera decirse que el cristal "selecciona" las moléculas correctas de la
disolución. En la precipitación, el entramado del cristal se forma tan rápidamente que
pueden quedar atrapadas impurezas. Por esta razón, en cualquier intento de
purificación debe evitarse un enfriamiento rápido (procesos excesivamente lentos
deben también evitarse).
OBJETIVOS
a) Determinar el comportamiento de solubilidad de compuestos, en disolventes
orgánicos y en disolventes activos.
b) Utilizar las pruebas de solubilidad en disolventes orgánicos, para la selección del
disolvente ideal a usar en la recristalización de un sólido.
c) Clasificar los compuestos orgánicos según su grupo funcional, por pruebas de
solubilidad en disolventes activos.
MARCO TEORICO
DISOLVENTES ORGANICOS
Un disolvente o solvente es una sustancia que permite la dispersión de otra sustancia
en esta a nivel molecular o iónico, son compuestos organicos volátiles basados en el
Carbono, se utilizan solo o en combinación con otros agentes para disolver sustancias,
materias primas, son toxicos. Constituyen un grupo heterogéneo de hidrocarbonos
volátiles derivados del petróleo y del gas cuyo punto de ebullición es bajo por lo que se
evapora al entrar en contacto con el aire.
Clasificacion:
Solventes activos: Tienen la función de disolver sustancias no hidrosolubles y
para ello requiere en primer lugar determinar la viscosidad, contenido de
solidos en la solución y la velocidad a la que el solvente se evapora al aplicarse
en el producto que interviene (acetona, acetato de etilo, acetato de butilo,
thiner, etc)
Acuosos: Son usados para disolver sustancias polares, sus propiedades
físicas son las mismas que del agua, mientras que sus propiedades químicas
dependerán de las sustancias que contengan.
Organicos: Son sustancias químicas capaces de disolver sustancias no
hidrosolubles y que por sus propiedades disolventes tienen multiples
aplicaciones en diversan técnicas industriales, laboratorios.
SOLUBILIDAD
La solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una
determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente); implícitamente se
corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en una dada cantidad de
solvente a una temperatura fija y en dicho caso se establece que la solución está
saturada. Su concentración puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o
también en porcentaje de soluto (m(g)/100 mL) . El método preferido para hacer que el
soluto se disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra y enfriar hasta
temperatura ambiente (normalmente 25 C). En algunas condiciones la solubilidad se
puede sobrepasar de ese máximo y pasan a denominarse como soluciones
sobresaturadas.
ENLACES INTERMOLECULARES
Las fuerzas intermoleculares, fuerzas de atracción entre moléculas a veces también
reciben el nombre de enlaces intermoleculares. Estas son las fuerzas que se deben
vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por tanto, las que
determinan las propiedades químicas de las sustancias. Aunque son
considerablemente más débiles que los enlaces iónicos, covalentes ymetálicos. Las
principales fuerzas intermoleculares son:
El enlace de hidrógeno (antiguamente conocido como puente de hidrógeno)
Las fuerzas de Van der Waals, que podemos clasificar a su vez en:
Dipolo - Dipolo.
Dipolo - Dipolo inducido.
Fuerzas de dispersión de London.
POLARIDAD
La polaridad química o solo polaridad es una propiedad de las moléculas que
representa la separación de las cargas eléctricas en la misma (verdipolo eléctrico).
Esta propiedad está íntimamente relacionada con otras propiedades como
lasolubilidad, punto de fusión, punto de ebullición,fuerzas intermoleculares, etc
MEZCLAS HOMOGENEAS
Son aquellas cuyos componentes no son identificables a simple vista, es decir, se
aprecia una sola fase física.
MEZCLAS HETEROGENEAS
Son aquellas cuyos componentes se pueden distinguir a simple vista, apreciándose
más de una fase física.
RECRISTALIZACION
La recristalización es una operación de separación que esta basada en la solubilidad
de la sustancia a separar en el solvente. Esta operación se la realiza generalmente
para purificar sustancias químicas.
ACIDEZ
La acidez de una sustancia es el grado en el que es ácida. El concepto
complementario es la basicidad. La escala más común para cuantificar la acidez o la
basicidad es el pH, que sólo es aplicable para disolución acuosa. Sin embargo, fuera
de disoluciones acuosas también es posible determinar y cuantificar la acidez de
diferentes sustancias. La acidez de una sustancia se puede determinar por métodos
volumétricos. Ésta medición se realiza mediante una titulación, la cual implica siempre
tres agentes o medios: el titulante, el titulado (o analito) y el indicador.
BASICIDAD
La basicidad o alcalinidad es la capacidad acido neutralizante de una sustancia
química en solución acuosa. Esta alcalinidad de una sustancia se expresa en
equivalentes de base por litro o en su equivalente de carbonato cálcico.
PEROXIDOS ORGANICOS
Los peróxidos orgánicos son compuestos orgánicos que contienen el grupo
funcional peróxido (ROOR'). Si R' es hidrógeno, el compuesto es denominado
un hidroperóxido orgánico. Los perácidos tienen la estructura general RC(O)OOH
mientras que los perésteres tienen la fórmula RC(O)OOR'. Muchos compuestos
orgánicos forman peróxidos en presencia del oxígeno atmosférico y, algunas veces,
luz ultravioleta; un ejemplo típico es el peróxido de éter dietílico. Como combinan
oxígeno enlazado inestablemente con hidrógeno y carbono en la misma molécula, los
peróxido orgánicos se inflaman fácilmente, y arden rápidamente y con intensidad. Lo
mismo aplica para los materiales orgánicos contaminados con peróxidos orgánicos.
ACETATO DE ETILO
El etanoato de etilo, también llamado acetato de etilo según la IUPAC es un
líquido incoloro, característico de los ésteres, no residual. Es miscible con
hidrocarburos, cetonas, alcoholes y éteres y poco soluble en agua. Se emplea en arte
Producto inflamable, no almacenar o mezclar con oxidantes fuertes, tales como cloro
líquido y oxígeno concentrado. No manipular o almacenar cerca de llamas abiertas,
calor, chispas, requiere ventilación adecuada. Es irritante de piel y vías respiratorias.
ETHER PETROLEO
El éter de petróleo, también conocido como bencina, es una mezcla líquida de
diversos compuestos volátiles, muy inflamables, de la serie homólogade los
hidrocarburos saturados o alcanos,
CLOROFORMO
El cloroformo, triclorometano o tricloruro de metilo, es un compuesto químico de
fórmula química CHCl3. Puede obtenerse por cloración como derivado del metano o
del alcohol etílico o, más habitualmente en la industria farmacéutica, utilizando hierro y
ácido sobre tetracloruro de carbono. A temperatura ambiente, es un líquido volátil, no
inflamable, incoloro, de olor dulzón. Además, debido a que es usualmente estable y
miscible con la mayoría de los compuestos orgánicos lipídicos y saponificables, es
comúnmente utilizado como solvente.
MATERIALES DE LABORATORIO
Agitador de vidrio Baño maria
Pipeta Vaso de pp.
Espatula Pinzas para tubo de ensayo
Tubos de ensayo tela de alambre con asbesto
Lentes de protección Anillo metalico
SUSTANCIAS
Muestra problema Bicarbonato de sodio
Etanol Acetato de etilo
RESULTADOS Y DISCUSIONES
1) SOLUBILIDAD EN DISOLVENTES ORGANICOS NO ACTIVOS
Disolventes Eter Petroleo
Cloroformo Acetato de etilo
Acetona Etanol Metanol Agua
Solub en frio x
Soluble en caliente
soluble
Formación cristales
DISCUSION DE RESULTADOS
Se realizaron las pruebas de solubilidad para la muestra problema, con 6
diferentes disolventes, las pruebas se realizaron en temperatura ambiente,
(prueba de solubilidad en frio), se observo lo siguiente: si se disolvió en el
cloroformo, acetato de etilo ,acetona ,etanol y agua por consiguiente la muestra
problema es muy soluble en solventes organicos polares, pero en el solvente
Eter petróleo no se disolvió entonces lo consideramos mal disolvente ya que no
cumplen con las características de un buen disolvente, procedimos a disolver
en caliente, el tubo con la muestra problema en baño maría. Y se observo que
es soluble en calor.
2) SOLUBILIDAD EN DISOLVENTES ACTIVOS
Disolvente H2O NaOH 5% NaHCO3 5% HCl, 5% H2SO4 Gpo. Solub.
Solubilidad en frio
DISCUSION DE RESULTADO
La muestra problema es soluble en agua esto Incluye bajos átomos de C
menores de 4 en cadena normal que pueden contener O y N en su estructura.
Es decir puede ser un acido carboxílico de bajo peso molecular. Son solubles
en agua por su bajo contenido en C. Si el compuesto es soluble en agua,
deberá ser soluble en cualquier otro solvente, por lo tanto es innecesario otro
ensayo de solubilidad. Sabemos que la muestra es polar, porque si se
solubilizo en solventes polares, ya que, semejante disuelve a lo semejante, nos
guiamos por este concepto para dar este resultado. Sus enlaces son de puente
de hidrogeno, dipolo- dipolo.
PH
Al medir el pH de la muestra problema en solución con agua PH 1.5 esto
indica que es un acido carboxílico de bajo peso molecular .
CUESTIONARIO
1. De acuerdo a las pruebas de solubilidad, ¿Cuál es el grado de polaridad de su
compuesto?
Se puede decir que tiene cierta polaridad por el hecho de ser insoluble en el éter de
petróleo, como sabemos, el éter petroleo es una sustancia es apolar entonces nuestra
muestra necesito de la energía calorífica del baño maria para poder disolverse y la
muestra problema aumentar su solubilidad conforme aumenta la polaridad del
disolvente.
2. ¿Cuándo un disolvente es el ideal para efectuar la recristalización de un
sólido? Explique. ¿En base a ésta, que disolvente selecciona para recristalizar
su muestra?
Un disolvente se considera como ideal cuando no disuelve la muestra en frío, pero
tiene la capacidad de hacerlo al elevar la temperatura de la mezcla, también no debe
de disolver las impurezas, o por el contrario, disolverlas de modo que permanezcan en
disolución al momento de filtrar la muestra.
3. Un sólido que es soluble en frio en un determinado disolvente, ¿puede ser
recristalizado en dicho disolvente?, ¿SI? ¿No? ¿porqué?
No, porque la cristalización se induce en el momento en que desciende la temperatura
de la mezcla desde un valor mas elevado hasta una temperatura inferior, si
cristalizáramos en frío no existiría dicho gradiente y la recristalización no sería posible.
4. Un sólido que es insoluble en un disolvente caliente ¿puede
recristalizarse de él?, ¿si? ¿No?, ¿por qué?
No, el proceso de recristalización se basa en la diferencia de solubilidades de una
muestra a diferentes temperaturas, para dicho proceso se realiza de forma óptima es
necesario el compuesto o sustancia que se estudie sea insoluble en frío y que por el
contrario se disuelva en caliente, ello es necesario para que se induzca la
cristalización y también es necesario para lograr purificar la muestra.
5. ¿Cómo identificó que una sustancia fue soluble en un disolvente activo o
cómo supo que no lo era?
Se identifica que una sustancia fue soluble en disolvente activo cuando existe y se
observa una mezcla homogénea o una sola fase, puede ser que se necesite agitar la
mezcla pero al final no se observa ningún cambio ni precitacion. La solubilidad de un
soluto va a depender de su naturaleza de cada uno de sus compuestos y genere la
energía necesaria para romper los enlaces intermoleculares, la cual esta provista por
la interaccion de soluto el solvente.
6. Diga a qué grupo de solubilidad pertenece su sustancia y/o clasifíquela como
ácida, básica o neutra.
La muestra problema pertenece al grupo de los acidos carboxílicos y es acida ya que
tiene de ph 1.5
7. Explique la razón por la cual no se debe calentar al realizar las pruebas de
solubilidad en disolventes activos
No se debe exponer al fuego, ya que son muy inflamables, tienen un punto de ignicion que provocara explocion dentro del laboratorio.
8. Dibuje el diagrama correspondiente a la resolución de su problema.
MP + H2O PH acido acido carboxílico
PH básico de bajo peso molecular
PH neutro
RESULTADO
Acido carboxílico como máximo de cuatro carbonos por lo tanto es innecesario
seguir con el diagrama de solubilidad resultara soluble en los demás
disolventes
9. La información obtenida de la solubilidad en disolventes orgánicos es la
misma que la obtenida de la solubilidad en disolventes activos, ¿si? ¿no?.
Explique de acuerdo a sus resultados.
No fue la misma
EN DISOLVENTES ORGANICOS
La Muestra Problema fue soluble en el cloroformo, acetato de etilo, acetona,
etanol y agua en los disolventes orgánicos, excepto en el éter de petróleo no
se disolvió por lo que procedimos a disolver en caliente al tubo de ensayo con
la muestra problema contenida la llevamos al baño maría. Y se observo que
es soluble en calor.
Soluble en agua medir en pH 1.5
EN DISOLVENTES ACTIVOS
Al iniciar el diagrama de solubilidad MP + H2O resulto soluble, esto nos indica
sus bajos átomos de Carbono de PH acido (1.5)
Existe un principio general
"El igual disuelve al igual"
Es decir, si el soluto es muy polar, será necesario un disolvente muy polar para
disolverlo. Por el contrario si el compuesto no es polar se necesitará un compuesto no
polar.
Normalmente compuestos que presenten grupos funcionales que puedan formar
enlaces de hidrógeno (ej. -OH, -NH, -COOH, -CONH) serán más solubles en
disolventes tales como agua o metanol que en disolvente hidrocarbonados como
benceno o hexano. Sin embargo, si el grupo funcional no es la mayor parte de
lamolécula este comportamiento se puede invertir.
10. El yoduro de etilo (CH3-CH2-I) es polar, pero contrariamente de lo que ocurre
con el alcohol etílico (CH3-CH2-OH), es inmiscible en agua. Explique la
diferencia.
El tipo de solubilidad que presenta el yoduro de etilo en agua se le llama emulsión,
esto se da debido a su densidad ya que es menor a la del agua, por eso aunque sea
relativamente polar es inmiscible. Y debido a su polaridad el agua no puede romperlos
tan fácilmente; si el disolvente fuera de mayor polaridad se podría mezclar uno con el
otro.
REFERENCIAS
http://www.uch.edu.pe/portal/zona_escolar/PDF/quimica.pdf
http://electrofilos.blogspot.com/2009/04/solventes-organicos_7777.html
http://www.oxalato.com/cido_oxlico
http://www.quimica.unam.mx/IMG/pdf/13hexano.pdf
- David R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics, Editorial Advisory
Board,California, 84ª edición, 2004
Shriner R. L. (2001) Identificación sistemática de compuestos orgánicos.
Limusa NoriegaEditores. México D. F. pp: 75-80.