manual química inorgánica v quím paladio

BENÉMERITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA VICERRECTORÍA DE DOCENCIA

DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

PE: “LICENCIATURA EN QUÍMICA”

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LICENCIATURA EN QUÍMICA

ÁREA: QUÍMICA INORGÁNICA

ASIGNATURA: LABORATORIO QUÍMICA INORGÁNICA V

CÓDIGO: QUIM-263L

CRÉDITOS: 0

FECHA: MAYO 2009




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NIVEL EDUCATIVO: Licenciatura NOMBRE DEL PROGRAMA EDUCATIVO:

Licenciatura en Química

MODALIDAD ACADÉMICA: Presencial NOMBRE DE LA ASIGNATURA: LABORATORIO QUÍMICA INORGÁNICA V UBICACIÓN: Nivel Formativo

CORRELACIÓN:

– ASIGNATURAS PRECEDENTES:

Matemáticas, física, Química general, Química inorgánica I, Química Inorgánica II, Química inorgánica III, Química inorgánica IV, química analítica, instrumentación, química orgánica I, química orgánica II

– ASIGNATURAS CONSECUENTES:

Bioinorgánica avanzada, Química forense, Química ambiental.

– CONOCIMIENTOS

Tabla periódica, propiedades periódicas configuraciones electrónicas, disoluciones, estequiometría, reacciones químicas, procesos oxido reducción, geometrías, isómeros, simetría, orbitales atómicos, TOM, naturaleza de la luz, Radiaciones electromagnéticas, propiedades de onda. Manejo de material, equipos y reactivos utilizados en laboratorio

– HABILIDADES Y ACTITUDES

Contar con la capacidad de aplicar sus conocimientos en procedimientos que den solución a problemas de índole química en las etapas de análisis, síntesis, extracción, transformación, caracterización, formulación y desarrollo de materiales o de productos químicos Posee destrezas para analizar, plantear y resolver problemas de naturaleza cualitativa y cuantitativa. Además, cuenta con habilidades para obtener e interpretar los datos derivados de la observación, modelación de estructuras químicas y simulación de procesos químicos, para relacionarlos con la ciencia y la tecnología. Manejo adecuado del manejo de equipo y reactivos de laboratorio

– VALORES PREVIOS:

Valores éticos de la profesión que le permitan

actuar adecuadamente dentro del campo laboral y

social de manera cooperativa y colaborativa.

Abordar los conflictos a través del dialogo y la

negociación, ejerciendo los valores del pluralismo,

democracia, equidad, solidaridad, tolerancia y paz.

Puntualidad e higiene, responsabilidad, asumirá

compromisos

Respetuoso, honesto, leal, discreto, ético,

congruente, empático y asertivo.

Asume su profesión como una carrera de vida,

conoce sus derechos y obligaciones y utiliza los

recursos al alcance para el mejoramiento continuo

de su capacidad profesional.




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CARGA HORARIA DEL ESTUDIANTE

CONCEPTO

HORAS POR PERIODO

(PERIODO = 16 SEMANAS)

NÚMERO DE

CRÉDITOS

HORAS PRÁCTICA. 48

3 HP/Semana = 48

0

TOTAL 48

AUTORES:

M. C. Ismael Soto López M. C. Leopoldo Castro Caballero M. C. Lidia Meléndez Balbuena Q.I. Alejandra Castro Lino Dr. Geolar Fetter M.C Guadalupe López Olivares M.C Modesto Rodríguez Pastrana M.C Ana Lilia Padilla M.C María Astorga Cantú

FECHA DE DISEÑO: MAYO 2009

FECHA DE LA ÚLTIMA ACTUALIZACIÓN:

REVISORES:

SINOPSIS DE LA REVISIÓN Y/O ACTUALIZACIÓN

OBJETIVOS:

a) Educacional: El alumno aplicara sus conocimientos en procedimientos que den

solución a problemas de índole química en las etapas de análisis, síntesis,

extracción, transformación, caracterización, formulación y desarrollo de materiales o

de productos químicos, contará con habilidades para obtener e interpretar los datos

derivados de la observación, modelación de estructuras químicas y simulación de

procesos químicos, para relacionarlos con la ciencia y la tecnología, poseerá

capacidad de analizar, sintetizar y comprender el material científico y técnico, lo que

le permitirá valorarlo críticamente, además aplicara las normas de las buenas

prácticas de laboratorio




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b) General: Dar al estudiante un panorama general de la síntesis y caracterización de

compuestos de coordinación que involucren compuestos organometálicos.

c) Específicos

• El alumno conocerá diferentes técnicas de laboratorio en el proceso de la síntesis de

compuestos de coordinación. • Llevará acabo su caracterización a través del uso de métodos espectroscópicos,

permitiendo que el estudiante compruebe por diferentes métodos sus propiedades químicas y físicas.




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Reglas básicas a seguir en un laboratorio de química La seguridad y la protección de la salud son elementos indispensables para un

ambiente de estudio y trabajo seguro en el laboratorio de química. Todo estudiante, instructor o empleado debe observar las siguientes reglas en el laboratorio de química:

1. Está terminantemente prohibido fumar y traer comida al laboratorio. No almacene bebidas ni comestibles en el refrigerador. 2. Tiene que usar bata, guantas y gafas de seguridad mientras trabaje en el laboratorio. Los espejuelos no son substitutos de las gafas. No se recomienda el uso de lentes de contacto. 3. Use zapatos cerrados. 4. Rotule los envases que contengan reactivos o solventes. Incluya la fecha e iniciales del usuario. 5. Observe las precauciones de uso indicadas en todos los envases de reactivos y solventes. 6. Devuelva los reactivos y solventes a su lugar de almacenamiento. 7. Los materiales tóxicos o bien volátiles deben manejarse dentro de la campana se extracción. Asegúrese de que este encendida. 8. Use guantes y delantal de goma para manejar corrosivos (ácidos o bases concentradas). Recuerde no añadir agua a ácidos concentrados. 9. Para transportar envases grandes de corrosivos colóquelos dentro de otro envase resistente a golpes y caídas. 10. Nunca encienda un mechero con fósforos; utilice un encendedor apropiado. 11. NO pipetee soluciones con la boca. 12. Siga las instrucciones en los envases de reactivos y solventes para disponer de desperdicios. Si tiene duda consulte a su supervisor. 13. Observe buenas normas de higiene y limpieza en el laboratorio. 14. Mantenga las puertas de gabinetes y gavetas cerradas si no están en uso. 15. Mantenga al menos una puerta del laboratorio abierta y sin cerradura en todo momento. 16. No obstruya el acceso a los instrumentos con libros u otros objetos. No utilice libros para sostener instrumentos o envases. 17. Evite trabajar sólo y si lo hace, notifique a alguien sobre el particular. 18. Todo equipo usado debe quedar limpio. No almacene cristalería en los fregaderos. 19. Cierre las llaves de gas, aire comprimido y agua al salir. 20. Apague las luces y demás equipo eléctrico al salir. 21. Todo trabajo “en proceso” debe rotularse como tal. Indique claramente la fecha y nombre del usuario. 22. Familiarícese con los equipos de seguridad y primeros auxilios. Asegúrese que sabe usarlos.




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PRESENTACIÓN La química organometálica es una subdisciplina de la química que se enfoca a

estudiar los compuestos que presentan un enlace metal-carbono y que por lo tanto

conecta la química orgánica con la inorgánica.

Como su nombre lo indica los compuestos que caen en esta clasificación contiene

un compuesto orgánico unido directamente a un átomo o ion metálico a través de

un átomo de carbono, otros compuestos en los que también participan un

compuesto orgánico unido a un metal, pero, a través de un átomo diferente al

carbón, azufre, oxigeno, nitrógeno, fósforo, etc., se relaciona con los compuestos

organometalicos bajo el termino mas amplio de la química metal orgánica.

Los primeros informes de compuestos organometalicos se remontan a los

descubrimientos de sal de Zeise (1827) que contiene etileno y platino, y el

dietilzinc(II) por Frankland (1852), aunque su caracterización y estudios se hayan

realizado en al década de 1950.

La química organometálica es un campo que ha sido reconocido con cuatro

premios Nobel: Grignard (1912), K. Ziegler y G. Natta (1963), E. O. Fischer y G.

Wilkinson (1973), K. Fukui y R. Hoffmann (1984), además de que existen varias

publicaciones científicas periódicas que se dedican exclusivamente a la química

organometálica.

Los compuestos organometalicos se emplean en gran escala como reactivos o

catalizadores en síntesis orgánica, por ejemplo la síntesis de L-DOPA para el

tratamiento del mal de Parkinson, la carbonilación de alquenos para la producción

de aldehídos, la hidrogenación de olefinas, la polimerización de etileno y otros

monómeros para obtener polietileno, caucho y un sinfín de polímeros, etc., etc.

Como puede verse, la importancia de los compuestos organometalicos es muy

amplia, y por lo tanto su estudio es de gran importancia, sin embargo, la

realización de practicas se ve limitada debido a que su mayoría de los compuestos

organometalicos son altamente reactivos, lo que hace difícil su preparación y

manejo, además se requiere de equipo, material y reactivos muy específicos que

son difíciles de conseguir, por lo que el laboratorio de esta materia es limitado.




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PRACTICA 1

SILICONAS INTRODUCCIÓN Las llamadas siliconas son polímeros cuyo nombre químico es polisiloxanos, cuya cadena principal esta formada por enlaces Silicio-Oxigeno-Silicio (-O-Si-O-Si-)n. La gran estabilidad del enlace silicio-oxigeno hace que las siliconas tengan un rango de trabajo a temperaturas que pueden ir desde varios grados bajo cero hasta 350 °C sin sufrir alteraciones. La versatilidad en la formación de los enlaces silicio-oxigeno permite tener productos que pueden ser aceites, polímeros de cadena lineal (hules) y resinas, los cuales presentan propiedades como lubricantes, elastómeros y sólidos por lo que sus usos sin muy variados. OBJETIVO GENERAL Elaborar un molde empleando un polímero de silicona. OBJETIVOS PARTICULARES El alumno observara las propiedades y aplicaciónes de productos derivados de la silicona como un compuesto organometalico. MATERIAL § Recipientes de plástico § 2 agitadores (abatelenguas) § Gasa quirúrgica § Objeto para elaborar molde

REACTIVOS § Monómero de hule para silicona § Aceite de silicona § Catalizador para polimerización de hule de silicona

DESARROLLO 1. Tomar 50 g de monómero de silicona y añadirle aceite de silicona poco a poco y

con agitación hasta lograr una consistencia fluida. 2. Preparar el objeto a modelar colocándolo dentro de un pequeño recipiente, de

tal manera que no presente dificultad para desmoldar. 3. Añadir a la mezcla de hule de silicón y aceite el catalizador, aproximadamente 1

% de catalizador, mezclar perfectamente. 4. Vaciar la mezcla anterior sobre el objeto a modelar, cubriéndolo totalmente. 5. En caso de que se requiera darle una mayor resistencia al molde. Preguntar

previamente al profesor la manera de hacerlo.




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6. Dejar polimerizar el tiempo necesario para que la mezcla adquiera una consistencia rígida, de una a dos horas. Desmoldar.

7. El molde obtenido puede emplearse para vaciar piezas en resina poliéster, yeso y otras resinas.

BIBLIOGRAFÍA Butler- Harrod. Química Inorgánica. Cap. 22 y 23 REPORTE

1. Reacciones efectuadas. 2. Describa otros usos para la silicona. 3. Describa el proceso para la obtención de siliconas.




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PRACTICA 2 COMPLEJOS CON CIANURO

INTRODUCCIÓN Si bien los compuestos derivados del cianuro no se consideran dentro de la química organometálica, cabe mencionar que el enlace que se forma entre un metal y el cianuro normalmente corresponde a un en lace carbono-metal. La formación de cianocomplejos tiene diversas aplicaciones, por ejemplo en el proceso de obtención de oro y plata por cianuración, en procesos de galvanotecnia como el plateado y dorado, o en la obtención de algunos catalizadores. El enlace que se forma implica la donación de un par de electrones, que se encuentra sobre el átomo de carbono, hacia el metal, a su ves puede presentarse el proceso de retrodonación en donde el metal cede densidad electrónica al cianuro sobre sus orbitales pi (π) de antienlace, lo que hace que el cianuro se comporte como un ligando de campo fuerte y al mismo tiempo permite que el enlace metal-cianuro sea un enlace con un alto grado de estabilidad. OBJETIVO GENERAL Obtener cianocomplejos que tiene aplicación en galvanotecnia. OBJETIVOS PARTICULARES El alumno aprenderá las técnicas de plateado y dorado MATERIAL § Electrodo de plata § Eliminador de corriente con los caimanes § Vasos de precipitado de 100 y 250 ml.

REACTIVOS § 1 gramo de Nitrato de plata § Oro puro en lamina 1 gramo § Cianuro de sodio o de potasio 5 gramos § Fosfato dibásico de sodio § Bicarbonato de sodio § Agua regia (acido clorhídrico/ acido nítrico, 3:1)

DESARROLLO a) Plateado 1. Disolver el nitrato de plata en 100 ml de agua destilada. 2. Disolver aparte el cianuro en 100 ml de agua destilada. 3. Añadir la solución de cianuro a la solución de nitrato de plata hasta que un

precipitado que se forma al principio se disuelva completamente, en este punto añadir unos 10 ml mas de solución de cianuro.

4. Lavar perfectamente la pieza a platear, dejar secar. 5. Colocar la pieza a platear en el cátodo y la barra de plata en el ánodo.




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6. Conectar el eliminador a la corriente, e introducir al ánodo y el cátodo en la solución de cianuro de plata durante 10 segundos.

7. Sacar la pieza y enjuagar con agua y tallar ligeramente con bicarbonato de sodio. Enjuagar perfectamente.

b) Dorado 1. Disolver 50 mg de oro finamente dividido en 0.5 ml de agua regia, calentando

ligeramente, en caso de que se seque, añadir mas agua regia gota a gota hasta que todo el oro se halla disuelto y quede solo un pequeña cantidad de solución de color naranja rojizo.

2. Disolver aparte 5 g de cianuro en 100 ml de agua destilada 3. Añadir la solución de cianuro a la solución de oro. 4. Lavar perfectamente la pieza a dorar, dejar secar. 5. Colocar la pieza a dorar en el cátodo y la barra de oro en el ánodo. 6. Conectar el eliminador a la corriente, e introducir al ánodo y el cátodo en la

solución de cianuro de oro durante 10 segundos. 7. Sacar la pieza y enjuagar con agua.

NOTA: Cuidado…Las soluciones de cianuro son extremadamente toxicas, manéjelas con precaución y lávese perfectamente las manos después de efectuar el proceso de dorado y de plateado. Cualquier duda o aclaración consúltela con el profesor. BIBLIOGRAFÍA Manual del Ingeniero Quimico, Perry Química inorgánica J. R. Partington REPORTE

4. Reacciones efectuadas en el ánodo y en el cátodo. 5. Reacciones efectuadas durante la formación de las soluciones 6. Describa gráficamente el enlace que se forma entre el cianuro y el metal




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PRACTICA 3

EMPLEO DE LA CAJA DE GUANTES OBJETIVO GENERAL Emplear la caja de guantes para sintetizar un compuesto sensible al oxigeno atmosférico. OBJETIVOS PARTICULARES El alumno aprenderá a usar la caja de guantes. INTRODUCCIÓN An inert atmosphere glovebox (also referred to as a "dry box") is a piece of equipment used for the manipulation of air and water sensitive materials. It consists of a large box or chamber with at least one window. The window has two or more ports for a pair of arm-lengh gloves, permitting the manipulation of equipment or chemicals inside. You will sometimes see double-length or even triple-lengh glovesboxes in industry. Some even have pairs of gloves on both sides of the box. Below Vacuum Atmospheres glovebox is a lower-tech (lower cost) example: The atmosphere inside the glovebox is usually nitrogen, argon or helium. Nitrogen is the cheapest alternative, but sometimes the materials under study are reactive with nitrogen. In addition, nitrogen-filled boxes are more prone to static problems than argon or helium, making weighing difficult without an anti-static device. Gloveboxes are sometimes equipped with electronic sensors to monitor oxygen and water content. In addition, a variety of (cheaper) chemical means are also used. For example, dialkyl zinc reagents react vigorously with water to make dense fumes of ZnO even at very low oxygen or water concentrations. If you open your diethyl zinc bottle and it fumes, your atmosphere is less than perfect (Note: if you did this outside the box, you would have a bright flame!). Older and cheaper varieties of gloveboxes do not come equipped with fancy recirculators etc., but can still be useful. The easiest way to purify an atmosphere in such a box is to open a purge valve on the box (vented to a fume hood) and purge the box with a high purity inert gas. It is necessary to purge the box on a daily basis as oxygen can diffuse directly throught the gloves even under positive pressure, especially if there any leaks or pinholes. The Antechamber A glovebox is not much good if you do not have a way of getting your materials in and out. If you look at the pictures above, you will notice that there is a sealed chamber on the right side of the glovebox. This chamber is called the antechamber (or "port" by some) and it has two doors one that can be opened only from the inside of the box and one that can be opened only from the outside. As you can see in the photo on




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the left, the outer door to the antechamber is open, ready for glassware to be placed inside. See below to see how the antechamber is used. The antechamber can be evacuad with a pump or filled with nitrogen gas. Never have both doors open at the same time!! MATERIAL § Caja de guantes § Material de vidrio para microescala § Equipo de punto de fusión § Espectrómetro infrarrojo § Parrilla con agitador magnético § Baño de hielo § Baño María § Equipo para filtración

REACTIVOS § Salicilaldehido § Etilendiamina § Etanol § Acetato de cobalto

DESARROLLO En esta practica se sintetizara un compuesto que actúa como fijador reversible de oxigeno y que ha sido estudiado como un compuesto modelo de sistemas biológicos que capturan oxigeno, como la hemoglobina, hemocianina y hemovanadina. La primera parte de la síntesis del ligando N,N-bis(salicialdehido)etilendiimina conocido como Salen, que se considera como una base de Shiff. Con este ligando se obtendrá el complejo de cobalto (II), Co(salen), el cual puede presentarse en forma activa o inactiva para captar oxigeno, la cual depende del método de síntesis y la diferencia entre una y otra es la forma en que se dimeriza, ya que la forma activa presenta un enlace Co-Co y la inactiva dos enlaces Co-O (el O es el ligando Salen). En la segunda parte se sintetizara el complejo Co(Salen) en su forma inactiva, el cual, cuando se disuelve en un disolvente donador como DMSO, DMF o piridina, en presencia de O2 forma rápidamente un aducto que precipita como un solido de color café obscuro, en el cual la molécula de oxigeno forma un puente entre dos unidades de [(DMSO)Co(Salen)], para dar el compuesto [(DMSO)Co(Salen)]O2, este ultimo compuesto es diamagnético y puede considerarse que contiene Co(III). Primera Parte: Síntesis del ligando Salen

1. A una solución hirviendo que contiene 0.42 ml de salicilaldehido en 5 ml de etanol. 2. Añadir 0.14 ml de etilendiamina, mantenga con agitación durante cinco minutos. 3. Enfríe en un baño de agua helada, y filtre los cristales de color amarillo brillante,

lavando con una pequeña cantidad de etanol frio. 4. Determine el punto de fusión de su compuesto u obtenga el espectro infrarrojo.




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Segunda Parte: Síntesis del compuesto [Co(Salen)]2, y el aducto [(DMSO)Co(Salen)]O2. En esta síntesis se realizara dentro de la campana, la cual, de ser posible, deberá estar purgada con N2.

1. Pese 100 mg del compuesto obtenido anteriormente, Salen, colóquelo en un matraz pequeño y añada 5 ml de etanol. Caliente en baño maría entre 70 y 80 °C.

2. Aparte disuelva 90.0 mg de acetato de cobalto tetrahidratado en 3 ml de agua caliente.

3. Cuando el Salen se haya disuelto, añada la solución de acetato de cobalto, empleando una jeringa. Inmediatamente se forma un solido café gelatinoso, continué el calentamiento y la agitación por 15 minutos mas, el solido se torna de color rojo obscuro.

4. Enfríe en baño de hielo. 5. Filtre el producto, fuera de la caja de guantes, y lave con un ml de agua fría y con

un ml de etanol. 6. Deje secar a temperatura ambiente. 7. Obtenga el espectro infrarrojo del compuesto.

Fijación de O2 por el complejo obtenido Monte el equipo que se muestra a continuación y pregunte al profesor la manera de operar para medir la cantidad de oxigeno que absorbe el compuesto.

REPORTE

1. Escriba las reacciones efectuadas durante la síntesis del ligando y del complejo obtenido.

2. Dibuje las probables estructuras del complejo obtenido y del aducto que se forma con oxigeno.

3. De los espectros de infrarrojo compare e identifique las bandas que se presentan para el ligando Salen y el complejo.

4. Entre la traducción de la primera parte de esta practica

BIBLIOGRAFÍA J. Ch. E., Vol 54, N0. 7, 1977, pag. 443.




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PRACTICA 4

OXIDACIÓN DE ETILENO EMPLEANDO COMO CATALIZADOR SALES DE Pd (II).

(PROCESO WACKER) INTRODUCCIÓN Los procesos de catálisis homogénea se caracterizan porque el proceso involucra reacciones estequiométricas entre el catalizador y el sustrato, esto quiere decir que en estos procesos la reacción es a nivel molecular, con una gran selectividad y especificidad. En el caso de la oxidación de etileno a acetaldehído, el proceso se lleva a cabo cuando se burbujea etileno a una solución acuosa de cloruro de paladio en medio ácido, siendo este un proceso a nivel industrial conocido como proceso Wacker. La formación de acetaldehído es inmediata, sin embargo el catalizador se descompone a paladio metálico, por lo que es necesario reoxidarlo para que el proceso sea continuo. Esta oxidación de paladio metálico a paladio (II) se logra mediante la adición de cloruro cúprico, el cual oxida al paladio reduciéndose a cloruro cuproso y reoxidándose mediante la reacción la reacción con O2. Esta reacción es un ejemplo de cómo la olefina al estar enlazada al metal mediante enlace pi, puede sufrir el ataque nucleofílico de un grupo OH-. OBJETIVO GENERAL Observar la oxidación homogénea de etileno a acetaldehído, empleando como catalizador cloruro de paladio (II) en medio ácido. OBJETIVOS PARTICULARES El alumno comparara los procesos de catálisis heterogénea y catálisis homogénea. MATERIAL § Generador de etileno § Vaso de precipitado de 50 ml § 2 tubos de ensayo y pipeta

REACTIVOS § Paladio metálico 500 mg § Mezcla de ácido nítrico-ácido clorhídrico 1:3 (agua regia)

DESARROLLO Preparación del catalizador

1. Pesar 30 mg de paladio metálico finamente dividido.

2. Colocarlo en un vaso de precipitado pequeño o matraz pequeño.




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3. Añadir un ml de agua regia (HCI:HNO3 en relación 3:1).

4. Calentar sobre la parrilla en la campana de extracción hasta disolución del paladio, solución de color rojo naranja, de ser necesario añadir otros mililitros de agua regia hasta disolución total del Pd.

5. Añadir agua hasta completar 9 ml.

6. Añadir a esta solución un ml de solución de NaCI 1 M, para obtener la sal de sodio Na2 Pd Cl4 la cual será el catalizador.

Preparación de etileno. Proceso de catálisis heterogénea. 1. El etileno puede ser preparado convenientemente en el laboratorio por

la deshidratación del etanol en presencia de oxido de aluminio (alúmina), para lo cual montar el siguiente sistema.

2. Colocar un poco de algodón empapado de etanol en el fondo del tubo.

3. Colocar un poco de alúmina en la navecilla dentro del tubo.

4. Tapar el tubo y conectar como se muestra.

5. Calentar la alúmina con mechero, y recoger el etileno por medio de una jeringa una vez que se ha llenado el embudo.

Oxidación del etileno a acetaldehído 1. Poner 2 ml de solución del catalizador en un tubo de ensaye y burbujear

lentamente unos 30 ml de etileno.

2. Observar el cambio de color de la solución.

3. Calentar ligeramente para precipitar el paladio metálico, percibir el olor del acetaldehído y comparar con acetaldehído puro.

4. Para corroborar la presencia de acetaldehído correr una cromatografía en capa fina con un testigo de acetaldehído, revelando con luz UV I2.




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5. Realizar una prueba para la identificación de aldehídos, reactivo de Tollens.

REPORTE

1. Calcule la cantidad de catalizador obtenido, en moles

2. Calcule la cantidad de catalizador que se emplea en el proceso de oxidación de etileno.

3. Calcule la cantidad que debe obtener de acetaldehído.

4. Investigue la preparación del reactivo de Tollens.

5. Reacciones efectuadas

6. Probable mecanismo de la oxidación de etileno.

7. Resultado de los ensayos efectuados.

8. Diferencias observadas en los procesos catalíticos de descomposición del etanol y la oxidación del etileno.

BIBLIOOGRAFÍA Butler- Harrod. Química Inorgánica. Cap. 22 y 23




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PRACTICA 6 OXIDACIÓN DE OLEFINAS EMPLEANDO COMO CATALIZADOR SALES DE

Pd (II). INTRODUCCIÓN Si bien, la oxidación de alquenos a aldehídos es un proceso industrial que se lleva a cabo empleando catalizadores de cobalto o rodio, Proceso OXO, el cual aumenta la cadena del hidrocarburo en el átomo de C, el proceso de oxidación de alquenos con sales de paladio también produce aldehídos, pero, sin aumentar la cadena de hidrocarburo, y es un buen ejemplo de sistemas catalíticos homogéneos. OBJETIVO GENERAL Observar la oxidación de olefinas a aldehído, empleando como catalizador sales de paladio (II). OBJETIVOS PARTICULARES El alumno aplicara el proceso Wacker. El alumno trabajará en equipo. MATERIAL § 2 tubos de ensayo § Baño maría § Placas para cromatografía y solventes

REACTIVOS § Catalizador de paladio (II). PdCI2 en medio acuoso § 2 ml de estireno

DESARROLLO Oxidación de estireno a aldehído

1. Coloque 2 ml de la solución de su catalizador en un pequeño matraz, añada una cantidad estequiométrica de estireno, en relación 1:1, 3 ml de agua y caliente ligeramente a reflujo por 15 minutos, observe los cambios de color de la solución.

2. Destile la mezcla, al producto destilado realice los ensayos para aldehídos, reactivo de Tollens, y para cetonas, ácido 3,5-dinitrobenzoico. ¿Qué aldehído y que cetona probables obtuvo en esta reacción.

3. Desarrolle una cromatografía en capa fina, para ver cuántos productos obtuvo. Corra una placa con estireno para comparación.

Trabajo previo. (Debe realizarse antes de iniciar la práctica) 1. Calcule la cantidad en moles de catalizador que emplea en el experimento




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2. Calcule en base al dato anterior, la cantidad de estireno que debe emplear para que la reacción sea estequiométrica en relación 1:1

3. Realice una breve investigación sobre cromatografía en capa





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PRACTICA 6 HIDROGENACIÓN DE OLEFINAS EMPLEANDO COMO CATALIZADOR

Rh(PPh3)3CI INTRODUCCIÓN La catálisis heterogénea ha sido sin duda las más empleada dentro de la industria para obtener una gran cantidad de productos, sin embargo, durante los últimos 30 años los procesos de catálisis homogénea han llegado a competir de manera eficiente con los procesos heterogéneos, al grado, de que actualmente podemos decir que ambas catálisis se encuentran el la par en los procesos industriales. La hidrogenación catalítica de alquenos se ha llevado a cabo empleando catalizadores heterogéneos, sin embargo, la aparición de los catalizadores de Wilkinson para la hidrogenación homogéneas de olefinas ha significado un gran avance, a tal grado, que actualmente una gran cantidad de procesos emplean este tipo de catalizadores, al margen de los problemas que pueden tenerse en el manejo de solventes, separación del catalizador, etc. En el caso particular de la hidrogenación de aceite vegetal para convertirlo en margarina, el proceso industrial se lleva acabo empleando un catalizador heterogéneo Raney-níquel, sin embargo, la hidrogenación con el catalizador de Wilkinson ilustra de manera muy llamativa el uso de catalizadores homogéneos, aunque el proceso de separación del catalizador al fin de la reacción no sea posible. OBJETIVO GENERAL Preparar el catalizador de Wilkinson y observar su acción catalítica en el proceso de hidrogenación de alquenos. OBJETIVOS PARTICULARES El alumno realizara la hidrogenación de aceite vegetal para transformarlo a margarina. MATERIAL § Equipo de vidrio para trabajo en microescala § Generador de hidrogeno o globo lleno de H2

REACTIVOS § 100 mg de tricloruro de rodio (RhCI33H2O) § 2.5 g de trifenilfosfina § Alcohol etílico y éter § Aceite vegetal 10 ml preferentemente de oliva o de maiz

DESARROLLO Preparación del catalizador

1. Montar el sistema se reflujo, haciendo pasar el nitrógeno por etanol y purgando el sistema. Ver esquema.




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2. Disolver 20 mg del tricloruro de rodio en 5 ml de etanol caliente, empleando el matraz del sistema de reflujo.

3. Disolver .12 g de trifenilfosfina en 5 ml de etanol que se ha empleado en el burbujeo del nitrógeno) alcohol desoxigenado).

4. Calentar la solución de tricloruro de rodio a ebullición y añadir lentamente, por el condensador, la solución de trifenilfosfina.

5. Después de algunos minutos la solución se torna de color naranja y se precipita un sólido café-naranja.

6. Continuar el reflujo por cerca de tres horas, hasta que el sólido tome un color púrpura oscuro.

7. Filtrar en caliente y lavar con tres porciones de 2 ml de éter. Dejar secar en un desecador al vacio.

8. El rendimiento de catalizador es de 80% aproximadamente. Debe emplearse los más pronto posible para evitar su oxidación, en caso debe guardarse en atmosfera de nitrógeno.

Hidrogenación de aceite vegetal 1. Montar el equipo que se muestra

2. Colocar en el matraz 3 ml de etanol y 3 ml de tolueno

3. Pasar una corriente de hidrogeno por 5 minutos

4. Añadir 10 mg de catalizador y agitar la mezcla, manteniendo una corriente lenta de hidrogeno, hasta que el catalizador se haya disuelto y formado una solución amarillo pálido.

5. Añadir 4 ml de aceite vegetal, tratado con carbón animal para eliminar cualquier traza de veneno para el catalizador, agitar la mezcla por 7 horas, manteniendo la corriente de nitrógeno a temperatura ambiente.

6. Después de unas 6 horas la mezcla se torna por la formación de una grasa.

7. Después de las siete horas de reacción, añadir agua para sacar un poco del etanol y éter para separar dos capas. La capa etérea contiene la grasa

8. Destilar el éter y dejar enfriar y secar la grasa obtenida. Esta grasa esta contaminada con tolueno y catalizador.





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Susan Chow. Monografía catálisis homogénea. Aspectos industriales. REPORTE

1. Reacciones efectuadas

2. Escriba la reacción, por pasos, de la hidrogenación del aceite

3. ¿Qué papel juega el catalizador?




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PRACTICA 7

PREPARACIÓN DE ORGANOMETALICOS DE Pd (II) INTRODUCCIÓN El paladio es miembro de una familia de metales como el platino, rodio, osmio, rutenio e iridio, los cuales presentan una característica importante que los hace muy útiles como catalizadores, esta característica es la de formar complejos con numero de oxidación 1+ o 2+ y número de coordinación 4 o cinco los cuales pueden ser expandidos a 3+ o 4+ y a coordinación seis, durante los procesos de adición oxidativa y eliminación reductiva, típicos de una gran cantidad de procesos catalíticos a nivel industrial. Además, el paladio presenta la propiedad de absorber una gran cantidad de hidrogeno, 900 veces su volumen, lo cual lo hace el catalizador ideal en reacciones de hidrogenación y en convertidores catalíticos para automóviles OBJETIVO GENERAL Preparar un compuesto organometálico de Paladio (II) con benzonitrilo OBJETIVOS PARTICULARES El alumno aprenderá a trabajar a microescala El alumno aprenderá a emplear técnicas instrumentales para caracterizar el compuesto obtenido. MATERIAL § Material de vidrio microescala § Parrilla con agitador magnético § Baño de arena § Sistema de filtración para vacio § Aparato para punto de fusión § Espectrofotómetro infrarrojo

REACTIVOS § Cloruro de paladio (II) § Benzonitrilo § hexano

DESARROLLO EXPERIMENTAL 1. Coloque 50 mg de PdCI2 (0.28 mmol) en el matraz pequeño, con la barra de

agitación, conectado a un sistema de reflujo con agua fría.

2. Añada .5 ml de benzonitrilo. El exceso de este reactivo es para forzar que la reacción sea completa.

3. Caliente la mezcla en el baño de arena, manteniendo una agitación continua hasta que el cloruro de paladio se haya disuelto. En el caso de




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tener algún material insoluble transvase la solución a otro matraz empleando una pipeta pasteur.

4. En fríe la solución a temperatura ambiente y añada un 1 ml de hexano.

5. Filtre a vacio los cristales de color amarillo del dicloro bis(benzonitrilo) Pd (II), lave con algunas gotas hexano y seque el producto sobre papel filtro.

Características del producto obtenido Obtenga el punto de fusión. Obtenga el espectro infrarrojo y caracterice las bandas de benzonitrilo.

BIBLIOGRAFÍA Oberhansli. W. E., J. Organomet. Chem. 1965, 3, 43 REPORTE

1. Dibuje la geometría esperada de este compuesto

2. ¿Qué orbitales del metal participan en los enlaces?

3. ¿Qué deduce el punto de fusión?

4. ¿Qué bandas identifico en el espectro IR?




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CRITERIOS DE EVALUACIÓN

CRITERIOS PORCENTAJE

• Exámenes 50%

• Departamental 10%

• Trabajos de investigación 5%

• Prácticas de laboratorio 20%

• Tareas 10%

• Proyecto final 5%

Total 100%

REQUISITOS DE ACREDITACIÓN

Estar inscrito oficialmente como alumno del PE en la BUAP Aparecer en el acta El promedio de las calificaciones de los exámenes aplicados deberá ser igual o mayor que 6 Cumplir con las actividades propuestas por el profesor al inicio del curso

manual química inorgánica v quím paladio

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