ESPERIMENTAZIOA SINTESI ORGANIKOAN - sc.ehu.es · den disolbatzaile organiko bat gehitzen da...

KIMIKA ORGANIKOA-I SAILA

EUSKAL HERRIKO UNIBERTSITATEA

ESPERIMENTAZIOASINTESI ORGANIKOAN

LABORATEGI-GIDA2007-2008

3

LAN ETA SEGURTASUNERAKO ARAUAK

Kimika-laborategiko lanak kontzentrazio eta arreta bereziak eskatzen ditu, ia beti oso

sustantzia arriskutsuak erabiltzen baitira bertan (toxikoak, sukoiak, korrosiboak...). Horretaz

gain, tresneria hausterraza, bereziak eta kontuz erabili beharreko muntaketak eta aparatuak ere

erabiltzen dira. Horregatik garrantzi handikoa da ondorengo arau hauek betetzea:

1. Irakasleari berehala jakinarazi behar zaizkio gertatzen diren istripuak, bai kalte pertsonala

sortzen dutenak (erredurak, ebakiak, likido-zipriztinak ...) eta bai bestelakoak ere (ontzi-hausteak,

likido edo solidoen isurketak, zoruaren istiltzea ...).

2. Sutea sortuz gero, CO2-zko itzalgailua erabili behar da. Ez urik bota. Aldi berean

ingurutik kendu disolbatzaile eta produktu guztiak eta deskonektatu tresna elektrikoak.

3. Plaka bero-emailea erlenmeyer ontzi edo hauspeakin-ontzi batean jarritako nahasteak

berotzeko eta/edo irabiatzeko erabiliko da. Plaka piztu aurretik kontsultatu berotu beharreko

disolbatzaile edo produktu likidoaren irakite-puntua eta sugar-puntua zein diren eta, ondoren,

plakaren potentziarik egokiena erabili, gainberoketak ekidituz.

4. Manta bero-emailea, 250 mL-ko matraze hondobiribil batean jarritako nahasteak

berotzeko erabiliko da, baina inoiz ez matrazea betetzeko, likido suharbera mantaren gainera

erortzeko arriskua egongo litzateke eta.

5. Erreaktiborik (likido nahiz solido) sekula ez ukitu eskuekin. Inoiz gertatzen bada,

lehenbailehen garbitu eskuak.

6. Pipeta erabiltzean, ez hurrupatu ahoarekin.

7. Erabilitako iragaz-paperak, produktu solidoen hondakinak, etab., ez dira laneko mahaien

gainean utzi behar, ezta arraskatik behera bota ere. Bakoitza berari dagokion zabor-ontzi edo

paper-ontzira bota behar da.

8. Azidoak eta bestelako erreaktibo likidoak, kantitate txikiak direnean (<10 mL), arraskan

behera bota behar dira kanila irekita utziz, dilui daitezen. Kantitate handiagoak direnean,

kontsultatu irakasleari.

9. Ikasle bakoitzak izan beharko du laborategiko koaderno bat. Koaderno horretan jaso

beharko ditu egunero eta praktika bakoitzaren inguruan, egindako eragiketa guztiak (pisaldi,

neurketa...) eta antzemandako gorabehera guztiak (berezko beroketa substantziak nahasten

direnean, kolore-aldaketak, hauspeakin-azalpenak, disolbatzeko zailtasunak ...).

4Praktika bakoitzean honako datu hauek apuntatu beharko dira koadernoan praktika hasi

aurretik:

1- Erabili beharreko produktuen taula bat, bakoitzaren propietate fisiko garrantzitsuenak

adieraziz (fusio-puntua edo irakite-puntua, disolbagarritasuna,...), formula

molekularra, pisu molekularra, erabiliko den kantitatea gramotan eta moletan.

2- Produktu bakoitzaren manipulazioak izan ditzakeen arriskuak eta hartu beharreko

segurtasun-neurriak.

3- Praktika egitean erabiliko den material guztiaren zerrenda.

Esperimentua ez da martxan jarriko irakasleak oniritzia ematen ez duen bitartean.

Erreakzio organikoak egiten badira, sintetizatutako produktuak irakasleari emango zaizkio

praktika amaitzean, behar bezala etiketatu ondoren. Hona etiketa-adibide bat:

t-butil kloruroa

Irak. p.= 52 ˚C

Pisua = 37,5 g

L. Martínez 2003-2004

10. Praktika-saioa amaitu ondoren, txukun-txukun utzi behar dira laneko mahaia, balantzak

eta bitrinak, eta jasota erabilitako material eta erreaktibo guztiak.

5

LABORATEGIKO MATERIALA

Hauspeakin-ontzia Erlenmeyerra Matraze hondobiribila

Inbutu konikoa Büchnerra Kitasatoa

Hoztailea

Probeta Frasko ikuzlea Espatula

Pipeta Dekantazio-inbutua

6

Erauzketa eta dekantazioa Solidoen intsuldaketa

Termometroa

Termometro-egokitzailea

Distilazio-burua

Kaltzio kloruroko tutua

Pieza ukondotu(distilazio- biltzailea)

Metalezko uztaia Matxarda Giltzaurra

7

LABORATEGIKO MATERIALA

1 Matraze bolumetrikoa

2 Probeta

3 Euskarria

4 Beirazko hagaxka

5 Hauspeakin-ontziak

6 Erlenmeyerra

7 Kono formako inbutua

8 Hutsunea egiteko tronpa

9 Matraze esferikoa

10 Flasko ikuzlea

11 Buchnerra

12 Kitasatoa

13 Giltzaurra

14 Matxarda

15 Hoztailea

16 Distilazio-burua

17 Termometroa

18 Espatula

19 Koilaratxoa

20 Dekantazio-inbutua

21 Tapoia

22 Saiodiak

23 Pipeta graduatuak

24 Gomazko pipeteatzailea

25 Segurtasun-betaurrekoak

26 Bureta

27 Zurezko matxarda

SS UU SS TT AA NN TT ZZ II EE NN KK AA RR AA KK TT EE RR II ZZ AA ZZ II OO AA FF UU SS II OO -- PP UU NN TT UU AA RR EE NNBB II DD EE ZZ

1. Sarrera

Solido baten fusio-puntua eta likido baten izozte-puntua presio jakin batean bi faseak(solidoa eta likidoa) orekatzen dituen tenperatura da. Era kuantitatiboago batetan esanda, fasesolidoaren eta fase likidoaren bapore-presioak berdintzen direneko tenperatura izango dafusio-puntua. Dena dela, esperimentalki neurtzen dena ez da tenperatura finko bat izaten(faseen diagrama batetan bi bapore-presioen lerroen elkartze-puntuari dagokion tenperatura)tenperatura-bitarte bat baizik. Honen arrazoi nagusiak bi izango lirateke: bata zinetikoa, hauda, solidoari "denbora" eman behar zaio urtu dadin edo likidoari izoztu dadin, "denbora"bitarte horretan tenperaturak aldatuz jarraitzen duelarik; bestea berriz laginaren tenperaturaez-homogeneoa litzateke, hau da, kanpotik ezartzen den tenperatura ezin da laginaren zatiorotara bapatean heldu.

1 Irudia.

Urtzearen gertakizuna analizatzearren ohizko bi osagaiko nahaste baten jokamoldeadeskribatzen duen fase-diagramara joko dugu (1 irudia). Demagun bi osagaiak bere egoerapuruan daudenean 140 eta 120 °C-ko fusio-puntuak dituztela, banan-bana. Antzeko zerbaitgertatuko litzateke A osagaitik %40-a eta B osagaitik %60-a duen lagin baten fusiopuntuarekin. Honi ere tenperatura bakar bat legokioke, 100°C. Nahastea konposatu puruabezala portatzen denean, nahaste eutektikoa deitzen zaio. Bestalde, tarteko egoeretan,adibidez A-tik %80 duen nahaste batetan, urtze prozesua tenperatura tarte batetan zeharemango da, l00°C-tara hasi eta lerroari jarraituz 130 °C-taraino iritsi artean. Ondorioz fusio-

10 Sustantzien karakterizazioa fusio-puntuaren bidez

tenperaturaren neurketak sustantziaren purutasunari buruz zerbait adierazten digula garbidago.

Hau jakinda, saialdi honen helburuak hauek izango lirateke: (a) lehena fusio puntuarenneurketetan egin beharreko eragiketetara eta erabili beharreko tresneriara ohitzea; (b)neurketak egin ondoren lortutako emaitzen arabera, sustantzia batzuren identifikazioa lortzeaeta besteen purutasun maila eztabaidatzea.

2 Irudia. Fusio-puntua neurtzeko gailu ezberdinak.

3 Irudia. Fusio-puntu aparatu elektrikoa.

Esperimentazioa Sintesi Organikoan 11

1. PRAKTIKA

AZIDO BENTZOIKOA, NAFTALENOA, UREA ETA AZIDO SALIZILIKOARENFUSIO-PUNTUEN NEURKETA ETA LAGIN EZEZAGUN BATEN IDENTIFIKAZIOA

2. Aparatuak eta materiala

Fusio-puntu aparatua Beirazko ileodiak

3. Erreaktiboak

Azido bentzoikoa NaftalenoaUrea Azido salizilikoaLagin ezezaguna

4. Prozedura esperimentala

Fusio-puntua neurtzeko lehenik aukeratutako lagina beirazko ileodi batetan barneraezazu. Horretarako kapilare bati mutur bat itxi metxero batekin berotuz. Hozten utzi ondorenmutur irekitik solidoa hauts moduan sar ezazu eta itxitako muturreraino ondoratu dugu kolpetxikien bidez, 2-3 mm-ko lodiera bat izan harte hodiaren hondoan.

Jarraian, laginez betetako beirazko kapilarea fusio-puntu aparatuaren zulotxoan sartu,eta aparatua piztu pixkanaka berotzen has dadin. Hodia mantso berotu, aldi berean laginarenaldaketa arretaz jarraituz tenperaturarekin batera.

Urtzea hasten eta amaitzen deneko tenperaturak hartu urtze-tartea bezala. Kontutanizan lehenengo tanta ikusten denean hasten dela fusioa. Prozedura berbera jarrai ezazu laginbakoitzarekin.1

Amaitzeko lagin ezezagunetik hauts apur bat eta ustez izan daiteken sustantziatik besteapur bat hartu eta nahastu ondoren, nahastearen fusio-puntua neur ezazu, hau da, fusio-puntunahasia delakoa.

5. Galderak

1.- Zein eragina dute ezpurutasunek konposatu baten fusio-puntuan?

2.- Zergatik erabiltzen dira beirazko ileodiak fusio-puntua neurtzeko? Ileodiarenlodierak ba al du eragina fusio-tenperaturan?

1 Kontutan izan aparatuak denbora asko behar duela hozten. Ahalik eta gutxien itxaroteko, fusio-puntutxikienetik handienerako ordena jarraituko da. Konposatuen fusio-puntuak laborategi-produktuen katalogoetanedo Handbookean aurki daitezke.


1. PRAKTIKA

AZIDO BENTZOIKOA, NAFTALENOA, UREA ETA AZIDO SALIZILIKOARENFUSIO-PUNTUEN NEURKETA ETA LAGIN EZEZAGUN BATEN IDENTIFIKAZIOA


Fusio-puntu aparatua Beirazko ileodiak

3. Erreaktiboak

Azido bentzoikoa NaftalenoaUrea Azido salizilikoaLagin ezezaguna


Fusio-puntua neurtzeko lehenik aukeratutako lagina beirazko ileodi batetan barneraezazu. Horretarako kapilare bati mutur bat itxi metxero batekin berotuz. Hozten utzi ondorenmutur irekitik solidoa hauts moduan sar ezazu eta itxitako muturreraino ondoratu dugu kolpetxikien bidez, 2-3 mm-ko lodiera bat izan harte hodiaren hondoan.

Jarraian, laginez betetako beirazko kapilarea fusio-puntu aparatuaren zulotxoan sartu,eta aparatua piztu pixkanaka berotzen has dadin. Hodia mantso berotu, aldi berean laginarenaldaketa arretaz jarraituz tenperaturarekin batera.

Urtzea hasten eta amaitzen deneko tenperaturak hartu urtze-tartea bezala. Kontutanizan lehenengo tanta ikusten denean hasten dela fusioa. Prozedura berbera jarrai ezazu laginbakoitzarekin.1

Amaitzeko lagin ezezagunetik hauts apur bat eta ustez izan daiteken sustantziatik besteapur bat hartu eta nahastu ondoren, nahastearen fusio-puntua neur ezazu, hau da, fusio-puntunahasia delakoa.

5. Galderak

1.- Zein eragina dute ezpurutasunek konposatu baten fusio-puntuan?

2.- Zergatik erabiltzen dira beirazko ileodiak fusio-puntua neurtzeko? Ileodiarenlodierak ba al du eragina fusio-tenperaturan?

1 Kontutan izan aparatuak denbora asko behar duela hozten. Ahalik eta gutxien itxaroteko, fusio-puntutxikienetik handienerako ordena jarraituko da. Konposatuen fusio-puntuak laborategi-produktuen katalogoetanedo Handbookean aurki daitezke.


3.- Bi konposatu diastereomeroen fusio-puntuak berdinak al dira? Eta bienantiomeroenak?

4.- Zer da nahaste eutektikoa? Zergatik da bere fusio-tartea konposatu puru batenberdina?

5.- Azaldu konposatu bakoitzarentzat lortutako fusio-puntuak. Fusio-puntu nahasiarenfrogan lortutako emaitzen arabera, zein da zure lagin ezezaguna?

EE RR AA UU ZZ KK EE TT AA BB AA KK UU NN AA EE TT AA AA NN II ZZ KK OO II TT ZZ AA

1. Sarrera

Erauzketan konposatu organiko bat bi fase likido nahastezinen artean banatzen da.Gehienetan, konposatu organikoa fase akuosotik atera eta disolbatzaile organikora igarotzenda. Praktika honetan erauzketa bakuna, erauzketa anizkoitza, azido-base erauzketa eta gatz-efektuzko erauzketa egingo dira.

2. Oinarria

2.1. Erauzketa

Praktika honetan nahaste bateko osagai ezberdinak faseorganiko eta akuosoaren artean banatuko dira, beren disolbagarritasunerlatiboen arabera. Adibidez, har dezagun uretan partzialkidisolbagarria den konposatu organiko batez eta uretan disolbagarriakdiren gatz ezorganiko ezberdinez osatutako nahaste bat. Konposatuorganikoa nahaste honetatik banatu eta isolatzeko disoluzioadekantazio-inbutu batetan ipintzen da (1 irudia), urarekin nahaste-zinaden disolbatzaile organiko bat gehitzen da (dietil eterra da erabiliena),inbutua estali eta prozedura esperimentaleko atalean azaltzen denbezala jarraitzen da. Hasierako ur-disoluzioan zegoen konposatuorganikoaren kopuru guztia eter eta ur-faseen artean banatuko da,konposatuaren disolbagarritasunaren arabera. Konposatu organikoadisolbagarriagoa izaten denez eterretan uretan baino, konposatuorganikoaren zatirik handiena eter-fasean disolbatuta geratuko da(gaineko fasea) eta gatz ezorganikoak, eterretan disolbagarriak ezdirenak, ur-fasean (azpikoan) jarraituko dute. Dekantazio baten bidez

bi faseak banatzen dira dekantazio-inbutuan, fase organikoa (gainekoa) jasotzen da eta eterraerrotabapore batetan baporatuz konposatu organikoa isolatzen da.

Erauzketan erabiltzen den disolbatzaileak honako baldintzak bete behar ditu:

a) Erauzi beharreko konposatu organikoa(k) erraz disolbatu behar d(it)u.b) Ahal den irakite puntu baxuena izan behar du errotabaporean erraz baporatu dadin.c) Urarekin guztiz nahastezina izan behar da.d) Ez du erauzi beharreko konposatu organikoekin erreakzionatu behar.e) Ezin da ez toxikoa eta ez sukoia izan.f) Ahalik eta merkeena izan behar da.

Ez dago baldintza guzti hauek betetzen dituen disolbatzaile unibertsalik. Erauzketangehien erabiltzen den disolbatzailea (dietil eterra edo soilik "eterra") oso sukoia da etaurarekin partzialki nahaskorra da. Hala ere, eterra oso disolbatzaile ona da konposatu organikogehienentzat eta ikerkuntza laborategietan asko erabiltzen da oso hegazkorra delako (i. p.:34,6 ºC). Hau dela eta bere eliminazioa errotabaporean presio murriztupean hain tenperaturabaxuan gertatzen da, beroarekiko sentikorrak diren konposatu organikoak ez direla hondatzen.Hala ere, eterra ez da industrian erabiltzen bere sukoitasun ikaragarriagatik, hegaskortasun

1 Irudia.

14 Erauzketa bakuna eta anizkoitza

altuagatik eta lehertzeko arriskuagatik airearekin kontaktuan jarriz, peroxidoen sorrera delaeta. Horregatik urarekin nahastezinak diren beste disolbatzaile batzuk erabiltzen dira, halanola halogeno-deribatuak (kloroformoa, diklorometanoa, etab.) edo hidrokarburoak (petrolio-eterra, ligroina, etab.). Halogeno-deribatuak ura baino astunagoak direnez erauzketa ondorenazpiko fasea jaso beharko da (fase organikoa), eta gainera ez dira sukoiak.

Banaketa-koefizientea, k, nahaskorrak ez diren bi disolbatzaileen arteko soluto batenbanaketa zehazten duen parametro fisiko-kimikoa da. Solutoak disolbatzaileetako bakoitzeanduen kontzentrazioen arteko erlazioa bezala definitzen da eta, gutxi gorabehera, solutoak (S)disolbatzaileetako bakoitzean agertzen duen disolbagarritasunen arteko zatiduraren berdinada.

S-ren kontzentrazioa eterretan S-ren disolbagarritasuna eterretan (g/100 mL)k = S-ren kontzentrazioa uretan S-ren disolbagarritasuna uretan (g/100 mL)˜

Demagun adibide moduan S konposatuaren disolbagarritasunak eterretan eta uretan 12g/100 mL eta 6 g/100 mL direla, hurrenez hurren. Banaketa-koefizientea 2 izango da.Horregatik, S konposatuaren 6 g 100 mL uretan dituen disoluzioa 100 mL eterrez erauztenbada, honako S kantitatea erauziko da:

x (g S/100 mL eter)k = = 2 6 − x (g S/100 mL ur)

non x = 4,0 g ateratzen den.

Honela, S konposatuaren 4 g izango ditugu eterretan eta 2 g uretan disolbatutageratuko dira.

Erauzketa-teknika honen alderdi interesgarrienetako bat zera da, erauzketa bakar batdisolbatzaile-bolumen jakin batekin egitea baino eraginkorragoa dela erauzketa anitz egiteaaldi bakoitzean bolumen txikiagoak erabiliz.

Kontutan hartzen ari garen adibidean eraginkorragoa da 100 mL-ko ur-disoluzioa bialditan erauztea aldi bakoitzean 50 mL eterrez, 100 mL eterrekin erauzketa bakar bat egiteabaino.

Lehenengo erauzketa

x (g S/50 mL eter)k = = 2 (6 − x)/2 (g S/50 mL ur)

honela S konposatuaren x = 3,0 g erauzi ahal izango dira fase organikoan eta aipatutakokonposatuaren 3 g geratuko dira ur-fasean.

Bigarrengo erauzketa

x' (g S/50 mL eter)k = = 2 (3 − x')/2 (g S/50 mL ur)

honenbestez x' = 1,5 g.


Honela, S konposatuaren 3 + 1,5 = 4,5 g erauzi ahal izango dira erauzketa bi alditanburutuz aldi bakoitzean 50 mL eter erabiliz. 100 mL Eterrez egindako erauzketa bakar batekinberriz S konposatuaren 4,0 g erauziko litezke. Erauzketa hiru alditan eginez gero bakoitzean33,3 mL eterrez, S konposatuaren 4,7 g aterako lirateke, eta honela hurrenez hurren.

Konposatu organiko baten erauzketa ikaragarri errazten da ur-fasea disolbagarritasunhandiko gatz ezorganiko batez asetzen bada, sodio kloruroarekin adibidez. Horrela, konposatuorganikoek uretan duten disolbagarritasuna jeitsiarazi egiten bait da. Efektu hau gatz-esklusiobezala ezagutzen da eta erauzketa bidezko konposatu organikoen ohizko isolaketetanerabiltzen da.

Adibidez, giro tenperaturara urak pisuz %7,5 eter disolbatzen du, eterrak berriz pisuz%1,5 ur disolbatzen duelarik. Honegatik, dekantazio-inbutu batean 100 mL eter eta 100 mL urastintzen badira, gutxi gorabehera 105 mL-tako ur-fasea eta 90 mL-tako eter-fasea lortukoditugu bi faseak banatu ondoren. Hala ere, eterra guztiz disolbaezina da sodio klorurozko ur-disoluzio ase batetan (36,7 g sodio kloruro/100 mL ur), beraz ura duen eter-fase bat astintzenbada sodio klorurozko ur-disoluzio ase batekin, ura ia guztiz transferituko da eter-fasetik ur-fasera. Arrazoi hau dela eta, arraroa dirudien arren, eter-faseak lehenengo pauso batetan sodioklorurozko ur-disoluzio ase batekin astinduz lehortzen dira, eta eterrezko fasean geradaitezken ur-hondarrak bigarren pauso batetan eliminatzen dira, lehorgarri baten bidez, azkenhau urarekin erreakzionatzen duen sustantzia anhidro bat izaten delarik.

2.2. Lehorketa

Sustantzia lehortzaile on batek ondorengo baldintzak bete behar ditu, ahal den neurrianbehintzat:

a) Lehortu behar den sustantziarekin kimikoki bateragarria izan behar da, lehorketaprozesuan honda ez dezan.

b) Oso eraginkorra izan behar da; hau da, ur-hondarrak guztiz eliminatu behar ditu.c) Lehortze-ahalmen handia izan behar du, hau da, ur-kantitate haundi bat

eliminatzeko gaitasuna izan behar du lehortzailearen pisu unitate bakoitzeko.d) Lehortze-prozesua ahalik eta azkarrena izan behar da.e) Lehortzailea lehortu behar den sustantziatik erraz bereiztu behar da; horretarako

eterretan disolbaezina izan behar da, kasu honetan iragazpen sinple baten bidezbanatuko delarik.

Hiru lehortzaile mota daude, bakoitzak neurri handiago edo txikiago batetan betetzendituelarik aurreko baldintzak:

Lehortzaile itzulgarriak

Hidratazio erreakzio baten bidez urarekin hidratoak osatzeko gai diren gatz anhidroakdira, eta banandu aurretik berotzen badira gordetako ura askatzen dute berriro. Horregatiklehortzaile hauek disolbatzailea eliminatu aurretik iragazpenez banandu behar dira.

Konposatu lehortzaile itzulgarriak alde batetik gatz neutro edo basiko anhidroak etabestetik hidroxido alkaliar anhidroak solido egoeran (NaOH, KOH) izan ohi dira.


Ondorengo taulan disolbatzaile organikoak lehortzeko gomendatutako konposatulehortzaile itzulgarri arruntenak biltzen dira.

Konposatu lehortzaile itzulgarriak

Disolbatzaile organikoak Lehortzaileak

Unibertsala MgSO4, Na2SO4

Hidrokarburoak, deribatu halogenodunak, eterrak Kaltzio kloruro anhidroaa

Aminak NaOH (s), KOH (s)

Zetonak, esterrak, alkoholak, aminak K2CO3, Na2CO3

a Ez da erabili behar azido, alkohol, fenol, amina, zetona, amida eta esterrentzat.

Lehortzaile itzulezinak

Urarekin era itzulezinean erreakzionatzen dutenak dira. Lehortzaile hauek kontuhandiz erabili behar dira, izan ere urarekin erreakzio oso exotermikoak ematen dituzte etahobeto lehortzen dute tenperatura altuetara. Hau dela eta disolbatzaileak errefluxuanlehortzeko erabiltzen dira, eta ez dira egokiak erauzketa ondoren sustantzia organikoen eter-faseak lehortzeko.

Ondorengo taulan disolbatzaile organikoak lehortzeko gomendatutako konposatulehortzaile itzulezinak biltzen dira.

Konposatu lehortzaile itzulezinak

Disolbatzaile organikoak Lehortzailea

Eterrak, hidrokarburo aromatikoak, alkanoak Sodio metalikoa

Eterrak, amina tertziarioak Kaltzio hidruroa

Hidrokarburoak, deribatu halogenodunak, eterrak, nitriloak Fosforo pentoxido anhidroa

Pisu molekular baxuko alkoholak Kaltzio oxidoa

Adsortzio bidezko lehortzaileak

Lehortzaile hauek beren gainazalean ura adsorbatuz jokatzen dute. Mota honetakolehortzaileak dira silize-gela eta bahe molekularrak. Azken hauek zeolita porodunak dira etaadsorbatu beharreko sustantziaren neurriko poroekin aukeratzen dira. Urarentzat 3-4 Å-etakoporoak dituzten bahe molekularrak erabiltzen dira.

Behin erauzketa burutu denenan, fase-banantzea ondo egin bada, fase organikoandagoen ur-hondakina hautemanezina izango da, izan ere proportzio txikian egoteaz gaindisolbatzaile organikoan disolbatuta egongo bait da ia dena. Hauxe da konposatu lehortzaileakerabiliz eliminatzen den ura. Honetarako, disolbatzaile kantitatearekiko proportzionala denlehortzaile kopuru bat gehitzen da, erlenmeyerraren hondoa estaltzeko adinakoa.


Erlenmeyerra astiro irabiatzen da bere ardatz bertikalarekiko, eta ondoren disolbatzailearenlurrunketa saihesteko estali eta egonean uzten da. 10 Edo 15 minutu igaro ondoren, hasierakouhertasuna desagertu eta disoluzioa guztiz gardena bilakatzen da (2 irudia).

2 Irudia.

Konposatu lehortzaile hidratatua grabitazioz iragaziz banantzen da (3 irudia) inbutukonikoa eta iragazpaper tolestua erabiliz. Erlemmeyerra, lehortzailea eta iragazkiadisolbatzaile berdinarekin garbitzen dira produktuaren galerarik gerta ez dadin. Azkenik,disolbatzailea errotabaporean baporatzen da, era honetan erauzitako konposatua isolatuz,azken hau geroago purifikatu beharko delarik.

2.3. Azido-base erauzketa

Sarritan konposatu organikoen nahaste bateko osagaien banantze bikaina lortzen da ur-disoluzio azido edo basikoak erabiliz. Izan ere sustantzia batzuk azido-base erreakzioz uretandisolbagarriak eta disolbatzaile organikoetan disolbaezinak diren gatz bihurtzen baitira.Honela, adibidez, %5-10 sodio hidroxido ur-disoluzio batek azido karboxilikoak (R-CO2H)eta fenolak (Ar-OH) dagozkien sodio gatz (R-CO2

-Na+ eta Ar-O-Na+) bihurtzen ditu, zeintzukur-fasean disolbagarriak bait diren. Hau dela eta, sodio hidroxido ur-disoluzio diluitu bat (%5-10) erabil daiteke azido karboxilikoak nahiz fenolak nahastearen gainontzeko osagai neutroedo basikoengandik banantzeko.

Sodio bikarbonatozko [Ka1 (H2CO3) = 3·10-7] ur-disoluzio diluituek (%5-10) ordea,azido karboxilikoak (R-CO2H, Ka ≈ 10-5) beraien sodio gatz bihurtzen dituzte, baina ez dafenolekin berdin gertatzen, ez bait dira sodio bikarbonatoarekin era hautemangarri batetanerreakzionatzeko behar bezain azidoak (Ar-OH, Ka ≈ 10-10). Beraz, azido karboxiliko eta fenolbaten ondoz ondoko banantzea burutzea posiblea izango da eter-disoluzio batetik. Lehenengosodio bikarbonato disoluzio akuoso (%5-10) batekin erauziko dugu; azido karboxilikoa sodiokarboxilato moduan erauziko da ur-fasean eta fenola eterrezko fasean disolbatuta geratuko da.Ondoren eter-fasea sodio hidroxido disoluzio (%5-10) batekin erauzten da, fenola ur-faseanerauziko delarik sodio fenolato moduan. Azido karboxiliko eta fenolen sodio-gatzak hasierakokonposatu neutroetan erraz bihur daitezke hauek azido klorhidrikozko (%10-15) ur-disoluziobatekin tratatuz.

Beste konposatu neutro edo azidoak dituen nahaste batetatik sustantzia basikoakerauzteko azido klorhidriko ur-disoluzio diluitua (%5-10) erabiltzen da. Azido klorhidrikoak

3 Irudia.


basea (amina bat, R-NH2, adibidez) dagokion amonio-gatz bihurtzen du, hau uretandisolbagarria delarik. Hasierako konposatua sodio hidroxido (%10-15) ur-disoluzio batekintratatuz berreskuratzen da.

R-NH2 + HCl (ak) R-NH3+Cl- + H2O

R-NH3+Cl- + NaOH (ak) R-NH2 + NaCl

2.4. Emultsioak

Emultsioa likido baten suspentsio koloidala da bestelikido baten barnean. Erauzketa prozesuetan maiz agertzenden arazoa da. Ondorioa zera da, bi fase likido nahastezinakez direla guztiz banantzen, edo zailtasun handiz banantzendirela, emultsioa bien tartean geratuz (4 irudia).

Emultsioak honako kasuetan osatzen dira:

a) Bi faseek, organikoak eta akuosoak, antzekodentsitateak dituztenean.

b) Disolbatutako konposatuak talde hidrofilo etahidrofoboak dituenean bere egituran.

c) Ur-disoluzio basikoak erabiltzen direnean.

Emultsio bat osa daitekeela aurretik susmatzen bada, onena dekantazio-inbutua polikiastinduz sahiestea da. Izan ere, zenbat eta gogorrago astindu emultsio gehiago osatzen da.Kasu honetan, astindu ordez, inbutua astiro alderantzizkatzea komeni da segidan behin etaberriro.

Emultsioak, behin osatutakoan, desegiten zailak dira. Bi faseak guztiz banantzenlaguntzeko, ondorengo aholkuak jarraitu daitezke:

a) Utzi inbutua denboratxo batez egonean, tapoirik gabe, eta irabiatu noizbehinkainbutuaren ardatz bertikalaren biran, izan ere pixkanaka egonkortzera jotzen dutebi faseek.

b) Sodio kloruro ur-disoluzio ase bat gehitu eta astiro astindu, ur-fasean elektrolitoindartsuen kontzentrazio altuak banantzea laguntzen baitu.

c) Bi faseen bereizketa lagundu interfasea espatula batekin astiro mugituz.d ) Azkenean banandu ezin den emultsio kantitate txiki bat geratzen bada, fase

organikora gehitu eta hau sodio klorurozko disoluzio ase batez garbitzeaaholkatzen da ur-hondarrak eliminatzeko.

Batzutan, aurreko metodoak alferrikakoak gertatu direnenan, erabilgarriak izandaitezke aholku hauek:

a) Nahasteak partikula solidoak baditu, hauek emultsioa egonkortzera jotzen dute.Lehenik disolbatzaile edo ur pixka bat gehitzen da solidoa disolbatzeko asmoz,

4 Irudia.


baina ugaria bada eta desagertzen ez bada, konponbiderik onena nahasteahutsuneaz iragaztea da banandu aurretik.

b) Inbutuaren ahoa ur tronpa bati lotu eta hutsunea egin behin eta berriro denboralaburretan.

c) Nahastea erlenmeyer batera isuri eta ultrasoinuen bainuan sartu.d) Eskala txikiko erreakziotan disolbatzaileen nahastea zentrifugatu egin daiteke.


2. PRAKTIKA

BIOLETA KRISTALAREN ERAUZKETA (BAKUNA, ANIZKOITZA ETA GATZ-EFEKTUAREN SAIAKUNTZA). AZIDO BENTZOIKO ETA ALKANFORRAREN

BANAKETA AZIDO-BASE ERAUZKETAZ


B29 matraze biribila (100 mL) 10 SaiodiBüchner inbutua EuskarriaKitasatoa Aroa eta matxarda3 Erlenmeyer (100 mL) Probeta (50 mL)Inbutu konikoa Tefloizko giltzadun B29 dekantazio-inbutuaB29 tapoia Iragaz-paperaHauspeakin- ontzia (100 mL)

4. Erreaktiboak

Azido bentzoikoa Sodio hidroxidoa (%10 ur-disoluzioa)Diklorometanoa Sodio kloruro ur-disoluzio asea (%33)Alkanforra Sodio sulfato anhidroaAzido klorhidriko kontzentratua Bioleta kristal disoluzioa (% 0,002)

5. Prozedura

Praktika hasi aurretik, dekantazio-inbutuaren giltza eta tapoia ondo doitzen direlaegiaztatu. Dekantazio-inbutua (1 irudia) bi eskuekin maneiatu behar da (5 eta 6a irudiak)(esku batek tapoiari eutsi behar dio, eta inbutuaren giltza beste eskuarekin ireki eta itxi beharda, inbutua pixkat goruntz okertuta mantenduz). Inbutua behekoz gora jartzen da, eta barrukogainpresioa kanporatzeko giltza irekitzen da; giltza itxi eta nahastea astiro astintzen da 5-10segunduz, eta giltza irekitzen da berriro. Inbutuaren barnean presioak igotzeari uztendioenean, tapoia segurtatzen da, giltza itxi eta gogor astintzen da minutu erdiz edo (6b eta 6cirudiak). Inbutua arinki goruntz okertu eta giltza kontuz irekitzen da. Gero itxi eta inbutuametalezko aroan jartzen da, azken hau bizpairu goma zatitxokin babestuko delarik pitzaduraksahiesteko. Azkenik, tapoia kendu eta egonean uzten da bi faseen arteko banaketa garbiaikusten den arte. Behekaldean beti hauspeakin-ontzi bat prest izan behar da inbutuarenbolumen guztia bildu ahal izateko hau istripuz puskatuko balitz ere. Fase likido bakoitza 50mL-ko erlenmeyer banatan jasotzen da.


5 Irudia. 6 Irudia.

Bioleta kristalaren erauzketa bakuna

1. Hartu 45 mL bioleta kristal disoluzio.1

2. Disoluzioaren heren bat dekantazio-inbutura isuri eta 15 mL diklorometano gehitu.Inbutua estali, behekoz gora jarri eta giltza ireki gainpresioa sahiesteko. Giltza itxi,unetxo batez astiro astindu eta berriro giltza ireki.

3 . Prozesua behar den adina aldiz errepikatzen da giltza irekitzean barnekaldeangainpresioa desagertzen den arte.

4. Giltza itxi beste behin, minutu batez gogor astindu eta, azkenik, inbutua bereeuskarrian jarri. Ordoren tapoia kendu eta bi faseak banandu arte itxaron.

5. Diklorometano-fasea jaso (azpikoa) saiodi batean, eta gainekoa (akuosoa) bigarrensaiodi batean; biak estali eta gorde geroago aztertu ahal izateko.

Bioleta kristalaren erauzketa anizkoitza

1. Bioleta kristal disoluzioaren beste heren bat hiru bider erauzten da bakoitzean 5mL diklorometano erabiliz.

2 . Hiru erauzkinak saiodi batetan biltzen dira eta disoluzio akuoso soberakinalaugarren saiodi batetan jasotzen da. Kolorearen intentsitatea konparatu egiten dabi diklorometanodun disoluziotan eta bi disoluzio akuosoetan, emaitzak idatziz.Honela, bi erauzketetatik (bakuna edo anizkoitza) eraginkorrena zein den ikustenda.

Gatz-efektuaren saiakuntza

1 Disoluzio hau ur litro batean 200 mg bioleta kristal disolbatuz prestatu da.


1. Bioleta kristal disoluzioaren azkenengo zatiari 60 mL sodio kloruro disoluzio asegehitu. Disolbatu ondoren, 15 mL diklorometanoz erauzi.

2. Konpara itzazu erauzketa honetan eta erauzketa bakunean lortutako emaitzak.

Erauzketa sodio hidroxido disoluzioarekin

1. 0,4 g Azido bentzoiko2 eta 0,4 g alkanfor 20 mL diklorometanotan disolbatu.2. Lortutako disoluzioa erauzi 10 mL (%10 pisuan) sodio hidroxido ur-disoluzio

batez. Beheko ur-disoluzio banandu eta eter-disoluzioa erlenmeyer txiki batetarapasatu.

3 . Diklorometano-disoluzioari hiruzpalau sodio sulfato pikor gehitu eta nahasteairabiatu noizbehinka.

4 . Lehortzailea dekantazioz banatu, eterra errotabaporez eliminatu, eta alkanforhondarra pisatu iragazpaperez lehortu ondoren, azkenik banantzearen etekinazehaztuz. Produktua saiodi itxi batean gorde.

5 . Azido bentzoikoa disoluzio basikotik berreskura daiteke HCl kontzentratuagehituz pixkanaka eta irabiatuz pH azidoa izan arte. Azido bentzoikozkohauspeakin zuria hutsunepean iragazi büchner inbutu eta kitasato baten bidez,iragazpaperez lehortu eta pisatu.

6. Galderak

1 . Zergatik atera behar da dekantazio-inbutuaren tapoia bi fase likidoen banantzeaegiterakoan giltza ireki aurretik?

2 . A solutu baten banaketa-koefizienteak (k = kontzentrazioa diklorometanoan/kon-tzentrazioa uretan) 7,5 balio du. A-ren zein kopuru erauziko litzateke 10 g A 100 mLuretan dituen disoluzio bat 100 mL diklorometanozbehin bakarrik erauziz?Adierazitako disoluziotik zein A kopuru lortuko litzateke lau erauzketa segidan eginezgero bakoitzean 25 mL diklorometano erabiliz? Zenbat diklorometano beharkolitzateke erauzketa bakar batean A-ren %98,5-a erauzteko?

3. 4 g Azido butanoiko 100 mL uretan dituen disoluzio bat 50 mL bentzenoz erauztean15ºC-tara, 2,4 g azido pasatzen dira bentzeno-fasera. Zein da azido butanoikoarenbanaketa-koefizientea bentzeno-ur sistema bifasikoan 15ºC-tara?

4. Zer da erauzketa baten gatz-esklusioa?

5 . Nolako oztopoak aurkeztuko lituzke dentsitatea urarenaren oso antzekoa duendisolbatzaile batek erauzketa baten?

6. Ikasle batek klorobentzenoaren eter-disoluzioa arretaz lehortzen du magnesio sulfatoanhidroaz eta, ondoren, eterra distilazioz eliminatzen du eta klorobentzenoa distilatzendu lehortzailea banandu gabe. Prozedura hau egokia den ala ez azal ezazu, eta

2 Praktika honetako pisaldi guztiak granatarioz egin behar dira.


desegokia balitz, proposa ezazu prozedura egoki bat klorobentzenoa banandu etapurifikatzeko.

7 . Azal ezazu A zutabean agertzen diren lehortzaileetatik zein edo zeintzuk izangolirateken egokienak B zutabeko konposatu organiko likido bakoitza lehortzeko.

A zutabea B zutabea

MgSO4 Sec-butilamina

CaO Propanola

Na Isopropil bromuroa

KOH (s) Dietil eterra

CaH2 Bentzenoa

P2O5 Etil azetatoa

CaCl2 Klorobentzenoa

K2CO3 Diisopropilamina

DD II SS TT II LL AA ZZ II OO AA RR RR UU NN TT AA ,, ZZ AA TT II KK AA TT UU AA EE TT AAHH UU TT SS UU NN EE PP EE KK OO AA

1. Sarrera

Likidoen purifikaziorako metodorik ohizkoena eta garrantzitsuena distilazioa da.Likido bat bere ezpurutasun ez-hegaskorrengandik banantzeko erabiltzen da eta, posibledenean, bi edo likido gehiago elkarrengandik bereizteko.

Distilazio kasurik errazenean, likidoa bere irakite tenperaturaraino berotzen da, berelurrunketa gertatzen delarik. Lurrun hori hoztaile batekin kontaktuan jartzean kondentsatuegiten da distilatua eratuz, hau beste ontzi batetan jasotzen delarik. Distilazio arrunta bisustantzien nahastea banantzeko erabil daiteke baldin eta bietako bat bakarrik badahegaszkorra. Osagai hegaskorra lurrunaren kondentsazioz jasotzen da, osagai ez-hegaskorradistilazio matrazean geratzen den bitartean.

Nahaste bateko bi osagaiak hegaskorrak badira ezingo dira guztiz banandu distilaziobakun baten bidez. Banantze on bat lortzeko bai lortutako distilatua eta bai hondarra behin etaberriro distilatu beharko lirateke. Distilazio-zutabe deiturikoek era jarraian burutzen duteprozesu hau. Distilazio-zutabean lurruna aldi askotan kondentsatu eta berriro distilatzen dazutabetik irten aurretik. Normalean produktu distilatuaren frakzio txikiak jasotzen dira, etaprozesua distilazio zatikatu bezala ezagutzen da.

Distilazio-teknika moldatu daiteke irakite-puntu oso altuko likidoak distilatzeko ere.Modifikazio hau hutsunepeko distilazio bezala ezagutzen da. Beren irakite tenperaturaraezegonkorrak diren likidoak ere teknika honen bidez distilatzen dira.

3-5 Praktiketan distilazio-teknika erabilienak burutuko dira: distilazio arruntarenbidez, azetona-ur nahastea bananduko da eta ardo komertzial baten alkohol-graduarendeterminazioa egingo da. Azetona-ur nahastearen distilazio zatikatua eta metil bentzoatoarenhutsunepeko distilazioa ere egingo dira.

2. Oinarria

Likido puruak

Edozein likido puru ontzi itxi eta huts batean sartzen denean, bere zati bat lurrunduegiten da lurrunak presio jakin bat izan arte. Lurrun-presioa tenperaturaren menpe bakarrikdago eta lurrunak likidoarekin duen orekaren ondorioa da. Tenperatura igotzen denean,lurrun-presioa ere handitu egiten da. Sistema ireki batean, presioa kanpoko presioarekinberdintzen den une bat iristen da (769 mmHg itsasoaren mailan); orduan, likidoa irakitenhasten da. Presioa 760 mm Hg-tara iristen den uneko tenperatura aipatutako likidoarenirakite-puntu normala bezala ezagutzen da, eta likido bakoitzaren konstante bereizgarriaizaten da.

Likido-nahasteak

Likido-nahasteak mota ezberdinetakoak izan daitezke, beraien arteko disolbagarrita-sunaren arabera. Likido nahastezinak ez dira elkarrekin nahasten, eta bi geruza ezberdinetanbanantzen dira kontaktuan jartzen direnean. Likido nahastezinen adibideak merkurioa eta ura,

26 Distilazio arrunta, zatikatua eta hutsunepekoa

parafina eta ura edo bentzenoa eta ura dira.1 Ura eta eterra bezala, elkarrekikodisolbagarritasun mugatua duten likidoak partzialki nahaskorrak direla esaten da. Bi likidoguztiz nahaskorrak izango dira edozein proportziotan nahastuta ere beti disoluziohomogeneoa osatzen dutenean. Adibideak ura eta alkohol etilikoa, edo bentzenoa eta eterradira.

Likido guztiz nahaskorren distilazioa bakarrik hartuko dugu kontuan,2 hauek bimotatakoak izan daitezkelarik:

(a) Distilazio zatikatu bidez banangarriak direnak.(b) Azeotropikoak, distilazio zatikatu bidez banaezinak, irakite puntu maximo edo

minimoa duten nahasteak osatzen bait dituzte.

Bi likido edo gehiagoko nahaste edo disoluzio baten tenperatura igotzen bada berotuz,une batean bere lurrin-presio totala 760 mm Hg-takoa izango da. Tenperatura hori izango dahain zuzen ere nahaste horren irakite-puntu normala. Nahaste baten lurrun-presio normala(PT) osagai bakoitzaren lurrun-presio partzialaren (Pi) batura da. Disoluzio idealetan, Raoult-en legea betetzen da, eta honela adierazten da: "Disoluzio bateko osagaien presio partziala(Pi) tenperatura jakin batean, sustantzia puruaren lurrun-presioa (Pi)º eta disoluzioan duenfrakzio molarraren (xi) arteko biderkadura da".

Pi = Piºxi

A eta B bi likido puruen nahastearen lurrun-presio totala hau izango da:

PT = PA + PB = PAºxA + PBºxB

Raoult-en legetik zera ondoriozta daiteke:

1 . Nahaste ideal baten irakite-tenperatura bere osagaien irakite-puntuen eta berenproportzio erlatiboen funtzioa da.

2. Bi likidoen nahaste ideal batetan, konposizio jakin bateko edozein nahasteren irakite-tenperatura bi osagai puruen irakite-puntuen tartean egongo da.

3. Osatutako lurruna beti aberatsagoa izango da irakite-puntu baxuagoa duen osagaieanberarekin orekan dagoen likidoan baino.

Bi osagai edo gehiagoko nahaste bat bere osagaietan banandu ahal izango da beti,baldin eta beraien irakite-puntuak behar adina ezberdintzen badira. Raoult-en legea jarraitzenduten disoluzioen jokaera presio konstantepeko tenperatura-konposizio diagrama baten bidezadierazi daiteke (1 irudia).

Disoluzio errealek hiru motatako tenperatura-konposizio diagramak osa ditzakete:

1 Ezinezkoa da bi likido zeharo nahastezinak izatea, baina bikote askorentzat disolbagarritasuna hain da txikia ezdela kontutan hartu ere egiten.2 Bi likido nahastezinen distilazioa burutu daiteke batzutan lurrun-arraste distilazio metodoa erabiliz. Hauaskotan erabili ohi da hutsunepeko distilazioaren ordez, beren irakite-puntu ingururaino berotuz gerodeskonposatzeko arriskua duten sustantziak distilatzeko.


a) Maximo edo minimorik gabekoak. 1 irudiko diagramari dagokio mota hau. Nahasteenirakite-puntuak osagai puruen irakite-puntuen artean daude. Portaera honen adibidemetanol-ur disoluzioak dira.

b) Irakite-puntu maximoa duena, eta c) Irakite-puntu minimoa duena. Bi kasu hauekondorengo atalean eztabaidatzen dira.

1 Irudia. A eta B bi osagaiko nahaste baten irakite-puntu/konposizio kurbak.

Nahaste azeotropikoak

Gertatu daiteke bi likidoz osatutako disoluzio baten irakite-puntu/konposiziodiagramak irakite puntu maximo bat (2a irudia) edo minimo bat (2b irudia) agertzea.

2 Irudia. A eta B bi osagaiko nahaste baten irakite-puntu/konposizio diagramak.(a) Irakite puntu maximoduna; (b) irakite-puntu minimoduna.

Diagramek bi kurba pare dituzte, hauetako bakoitza 1 irudiko diagramako kurbenitxurakoa delarik. Kasu bietan gaineko kurbak lurrunaren konposizioa ematen du, etaazpikoak likidoaren konposizioa. TA eta TB, A eta B osagai puruen irakite-tenperaturak dirahurrenez hurren.

Irakite-tenperatura maximoa duten nahasteen kasuan (2a irudia), V konposiziokolikido bat irakinarazten denean A konposizioko lurruna askatzen da. Hondar-likidoaaberatsagoa da hegaskortasun txikieneko likidoan (A), eta bere irakite-puntua hazi egiten da.


Lurruna kondentsatu eta birdistilatu egin daiteke VWXYZ pausoak jarraituz, B osagai purualortzera iritsi daitekelarik. Hondar-likidoa P puntuko konposizioruntz aldatzen joango da. 2aIrudian ikusten da nola P puntuari dagokion konposizioa duen disoluzio batek konposiziobereko lurrina sortzen duen, hau da, disoluzioa konposizioaren aldaketarik gabe distilatzen dakonposatu puru bat balitz bezala. P-ren ezkerraldean gelditzen den hasierako konposizio bathartzen bada, antzeko pausoak eginez A konposatu purua lor daiteke (ohar zaitez orainlurrunak ez duela izango kosposatu hegaskorrenaren portzentaia handiagoa), baina hondarrakberriro P-ri dagokion konposizioa izango du.

Azaldutako irakite-puntu/konposizio kurba mota duen nahaste bat ezin da guztizbanandu distilazioz. Banantzea lortzen den bakarra osagai puru bat eta nahaste azeotropikoadeiturikoa dira. Azido batzuen (klorhidrikoa, nitrikoa, sulfurikoa, etab.) ur-nahasteekjokamolde hau erakusten dute.

Aurreko kasuaren aurkakoa erakusten du 2b irudiak, irakite-puntuen kurbak minimobat azaltzen bait du, P puntuaz adierazia. P puntuaren ezkerraldera gelditzen den konposizioaduen likidoa distilatzen bada, A purua eta azeotropo bat lor daitezke. Likidoaren kosposizioaP-ren eskuinaldean badago distilazio produktuak B purua eta azeotropo berbera izango dira.

Etanolak eta urak mota honetako sistema azeotropikoa osatzen dute. Atmosfera batekopresiopean nahastearen %95,6 etanola da pisuz eta 78,15 ºC-tako irakite puntua du, alkoholpuruaren irakite-tenperatura 78,4 ºC den bitartean. %95,6 Baino alkohol gutxiago duennahaste bat banandu daiteke ur purua eta nahaste azeotropikoan. %95,6 Baino alkohol gehiagoduen nahaste bat banandu daiteke etanol purua eta nahaste azeotropikoan. Nahaste honekerakusten du ur-disoluzio diluitu baten distilazioz lor daiteken kontzentraziorik handiena.Geratzen den ura eliminatzeko metodo kimikoak, adsortzioa edo erauzketa erabili beharkodira. Hirugarren osagai batekin batera distilatuz ere lortu daiteke nahaste azeotropikoa osatzenduten bi osagaiak banantzea. Adibidez, ur-alkohol disoluzioei bentzenoa gehitzen bazaiealkohol purua distilatu daiteke.

Nahaste bateko alkoholaren kontzentrazioa edo alkohol-gradua nahaste horrekbolumen unitateko duen alkohol-portzentaia da (%v/v edo mL/100 mL), eta alkohometrobaten bidez neurtzen da. Praktikan erabiliko dena Gay-Lussac motakoa da, eta 15 ºC-taragraduatuta dago. Hau dela eta, alkohol-graduaren determinazio zehatza egiteko, beharrezkoada nahastearen tenperatura 15 ºC izatea, edo bestela zuzenketa egoki bat egitea. Zuzenketahau Gay-Lussac-en taularen bidez egiten da (ikus eranskina). Honek alkohol-gradu errealaematen du alkohometroan irakurritako itxurazko alkohol-gradua eta nahastearentenperaturaren funtzioan.

Distilazio arrunta

4 Irudian agertzen den aparatua erabiltzen da, guztia bi euskarriren gainean muntatzendelarik. Distilazio-matrazea, termometrodun distilazio-burua, hoztailea, luzagarria eta matrazebiltzaile batez osatuta dago. Matrazea berotzeko 3 irudian azaltzen den bezalako mantaelektriko bat erabili ohi da, edo baita ere plaka berogailu-irabiagailu bat olio mineral, silikonaedo grafitozko bainu batekin. Manta edo plakarik ezean, Bunsen metxero bat ere erabildaiteke. Metxeroaren sugarrak zuzenean matrazea ukitu ez dezan, hau gehiegi berotu ezdadin, tartean material erregogor bat duen sareta bat jartzen da, metalezko aro edo tripodebatez helduta. Honela distilazioan zehar matrazeari ematen zaion beroa erregulatzea lortzenda. Distilazio-matrazea hoztaile zuzen bati erantsita dago, hemendik urak korrontez kontrazirkulatzen duelarik. Azkenik, hoztailearen beheko muturra distilatua matraze biltzailerabideratzen duen luzagarri bati lotzen zaio. Distilatu nahi den likidoa distilazio-matrazeanjartzen da, bere edukieraren erdia baino gehiago inoiz bete gabe, eta berotu egiten da.


Likidoak irakite-tenperatura duenean, lurrunaren osaketa nabarmena egiten da, honen zati battermometroan eta matrazearen paretetan kondentsatzen delarik. Lurrunaren zatirik handienadistilazio-buruaren alboko hoditik zehar hoztailera pasatzen da, eta hemen kondentsatu egitenda hoztailean igotzen den ur-korronte hotza dela eta. Distilatua, lurrun kondentsatua, matrazebiltzailera erortzen da hoztailetik zehar.

3 Irudia. Distilazio-aparatu arrunta.

Distilazioan zehar, termometro-erraboilaren goiko ertza distilazio-buruaren albokohodiaren parean kokatu behar da justu, igotzen den lurrunaz erraboila busti dadin. Distilazioamakal baino etenaldirik gabe egin behar da, honetarako beroketa egoki bat mantenduz.

Ia likido guztiek gainberotzeko joera izaten dute, irakite-puntutik gorako tenperaturakhartuz. Likidoak hartzen duen egoera metaegonkor hau eten egiten da tarteka, bere barneanbapatean osatzen den burbuila handi baten eraginez. Likidoak saltoka irakiten duela ikustenda orduan. Hau ekiditeko, distilazioa hasi aurretik portzelana porotsu zatitxo bat edo bigehitzen zaizkio likidoari, honen porotxoak burbuilen nukleoak osatzeko leku aproposak baitdira, honela likidoak bareago irakiten duelarik. Batzutan, irakite-tenperaturan portzelanarenporoak likidoz betetzen dira eta honek bere eraginkortasuna galtzen du. Portzelana zatitxoberri bat gehitu aurretik, likidoa hoztu egin behar da bere irakite-tenperatura azpitik, materialporotsu bat likido gainberotu bati gehitzeak irakite bortitz bat sortu bait dezake, sute etaerredura arriskuekin.

Distilazio-matrazearen hondoan solido geruza bat izateak salto bortitzak sortu ditzake,batez ere beroketa lokal indartsu bat erabiltzen bada matrazearen hondoan. Hondoan solidokantitate bat duen matraze baten beroketa bainu likido baten laguntzaz egin behar da beti.Beroketa bainu, plaka edo manta elektrikoen erabilpena gomendagarria da likido sukoiakberotzen direnean ere.

Azaldu berri den distilazio arruntaren bidez bi osagaitako nahasteak banandu daitezkebaldin eta hauen irakite-puntuen arteko desberdintasuna gutxienez 60-80 ºC-takoa bada.Bakarrik 30-60 ºC-tan desberdintzen diren irakite-puntuak dituzten sustantziak banandudaitezke distilazio arrunt errepikatuak eginez, osagai batetan aberastutako frakzioak jaso etaberriro distilatuz. Hala ere, ez da hau nahaste hauen banantzeko metodorik eraginkorrena.Kasu hauetan distilazio zatikatura jotzen da, geroago ikusiko dugun bezala.

Hutsunepeko distilazioa

Distilazio-mota hau arrunta edo zatikatua izan daiteke, baina presio erreduzituanegiten dena. Sustantzia asko ezin dira distilazioz purifikatu presio atmosferikoan, beren irakite


puntu normalak harrapatu aurretik deskonposatu egiten bait dira. Beste sustantzia batzuk hainirakite-puntu altuak dituzte non beren distilazio arrunta zaila gertatzen bait da, edo ez daegokia izaten. Kasu hauetan ere presio erreduzituzko distilazioa erabili ohi da.

Azaldu den bezala, likido bat irakiten hasten da bere lurrun-presioa kanpokopresioarekin berdintzen denean; beraz, hau txikiagotuz, likidoa bere irakite-puntutikbeheragoko tenperatura batetan distilatzea lortuko da.

Distilazio-era honetarako erabiltzen den aparatua 3irudian agertzen dena da, kolektorea ur-tronpa bati (4 irudia)edo hutsunepeko bonba bati erantsiz, komeni den presioarenarabera. Irakite etengabea zihurtatzeko barra imandu batekinirabiatzen da, hau kanpotik agitazio-plaka baten bidezmugitzen delarik. Beste aukera bat egurrezko ezpal txiki batsartzea da, edo baita ere beirazko kapilare bat edo hodikapilar malgu bat bere barrutik aire-korronte bat pasa dadinburbuila txikien moduan likidoan zehar matrazearenhondoraino.

Irakite-puntuaren kalkulua presio erreduzitupean.Erraza da bibliografian likido organikoen irakite-puntuakaurkitzea 760 mmHg-tara. Dena dela, irakite-puntuak ez diraaurkitzen presio erreduzituan, edo bestela ez dira datu osozehatzak izaten. Gutxi gorabehera bada ere komenigarria da irakite-puntu berriak balioetsitzeaeta hau posible da 5 irudian agertzen den bezalako diagrama bat erabiliz. Puntu berriaaurkitzeko lerro bat botatzen da irakite-puntu normaletatik (760 mm Hg, B eskala) etaezarritako presiotik (C eskala) pasatzen dena; lerro honek A eskala ebakiko du irakite-puntuberrian.

4 Irudia. Ur-tronpa.


5 Irudia.Errotabaporea

Sintesi organikoko laborategi batetan askotan egin beharreko eginkizunetariko batdisolbatzaile organikoen eliminazioa izaten da, disolbatzaileak eta isolatu nahi dugunproduktu organiko ez hegaskorrak osatzen duten disoluziotik. Orain arte ikusitakoarenarabera, distilazio-aparatu arrunt batek balioko liguke disolbatzailea banantzeko irakite-puntuak behar bezain ezberdinak izanez gero. Hala ere, ez da beharrezkoa distilazio-aparatuamuntatzea arazo hau konpontzeko ia laborategi guztiak errotabapore izeneko aparatu batetazhornituak bait daude. Hau hutsunepeko distilagailu bat besterik ez da, eta motore bat erantsitadauka distilazio-matrazea biratu eta beraz bere edukina era jarraian distilatu ahal izateko (ikus6. rudia). Hutsunea sortzeko ur tronpa bat erabiltzen da normalean.


6 Irudia. Errotabaporea.

Distilazio zatikatua

Distilazio zatikatua da distilazio prozeduretan ohizkoena. Orokorrean, bi likidoenirakite-puntuen arteko desberdintasuna 70 ºC baino txikiagoa bada, distilazio-aparatu arruntbat ez da nahikoa izaten biak banandu ahal izateko. Gehienetan distilazio-zutabearenerabilpenak erraztu egiten du banantzea (ikus 7 irudia). Distilazio-zutabearen luzera zenbat etahandiagoa izan orduan eta bereizketa hobeagoa lortuko da. Orokorrean, material inerte batezbetetako zutabe baten erabilpenak ere hobetu egingo du banaketa. 1 Irudian A eta B biosagaiko sistema baten konposizio-tenperatura diagrama agertzen da. Diagramaren alboetakobi ardatz bertikalek tenperatura adierazten dute, eta ardatz horizontalek, konposizioa. Ohartuardatz horizontalaren ezkerreko muturra B konposatuaren %100-ari dagokiola eta eskuinekoaA konposatuaren %100-ari. Nahaste honetan, B konposatuak irakite-puntu txikiagoa du Akonposatuak baino. A konposatuak irakite-puntu handiagoa du, eta beraz, presio partzialtxikiagoa.

Kasurik gehienetan, likidoa estaltzen duen lurrunak (adibidez, A puntua) osagai bat dunagusiki, baina bestearekin nahastuta dago. Likidoarekin orekan dagoen lurruna (B puntua)banandu eta kondentsatuko balitz, lortutako likidoa (kondentsatua, C puntua) aberastutaegongo litzateke B osagaiean, bi osagaien fusio-puntuen ezberdintasunaren arabera.Kondentsatu hau berriro lurrundu daiteke eta lortutako lurrunak (D puntua) B osagaitikgehiago izango du bera sorrarazi duen likidoak baino. Lurrun hau kondentsatuko bagenu, Bosagai hegaskorrean oraindik eta aberatsagoa den likido berri bat (E puntua) lortuko genuke.Lurrunketa-kondentsazio ziklo hau behar adina aldiz errepikatuz gero B konposatu purua lortuahal izango litzateke.

Lurrunketa-kondentsazio ziklo hauetako bakoitza operazio ezberdinzat jotzen badugu,ziklo hau plater teoriko bezala definitu dezakegu. Hiru ziklotan hiru distilazio arruntenbaliokidea lortuko dugu. Pauso bakar batetan hiru distilazio arruntetan lortu dugun banantzeberdina lortzeko gai bagara, distilazioa hiru plater teorikori dagokiola esaten da. Platerteorikoen kopurua handitu ahala osagaiak banantzeko erraztasuna ere handitu egiten da, etabaita irakite-puntu antzekoagoak dituzten produktu-nahasteak banantzeko posibilitatea ere.


7 Irudia. Zatikako distilazio-aparatua eta distilazio-zutabe ezberdinak.

Distilazio-zutabe batek (7a irudia) matrazea eta hoztailearen arteko bidea luzatzekoaukera ematen du lurrunketa-kondentsazio edo distilazio arruntezko ziklo txikien kopuruahandituz. Zenbat eta ziklo kopuru handiagoa gertatu, orduan eta gehiago aberastuko dalurruna osagai hegaskorrenean, eta ziklo hauek ugariagoak izango dira zenbat eta zutabearenkontaktu-azalera handiagoa izan. Zutabearen azalera handitzeko era erraz bat alboetanarraildura batzuk egitea da. Mota honetako zutabeak Vigreux-zutabeak deitzen dira (7birudia). Alboetako arraildurek lurrunketa-kondentsazio ziklo koupurua handiagotu egiten dute,eta beraz, osagaien banaketa hobetzen dute. Zutabearen barnean kontaktu-azalera handitzekobeste era bat zutabea material-betegarri batez betetzea da (7c eta 7d irudiak). Betegarriakkontaktu-azalera handia eskeiniko dio lurrunari zikloak erraz gerta daitezen. Material-betegarri bezala beirazko zatitxo edo perlak, galtzairu herdoilezinaren txirbila edo inerteakdiren beste antzeko materialak erabili ohi dira.


3-5. PRAKTIKAK

DISTILAZIO ARRUNTA, ZATIKATUA ETA HUTSUNEPEKOA


B-29 Matraze borobila (100 mL) 3 Erlenmeyer (100 mL)Perlaz betetako beirazko hoztailea Probeta (25 mL)Frakzionamendu-zutabeaHutsunepeko luzagarria

Probeta (100 mL)Manta elektrikoa

Distilazio-burua 3 MatxardaHoztaile zuzena 3 IntxaurLuzagarria Ur-bainuaMatraze biltzailea (100 mL) 3 EuskarriTermometroa Plater porotsuaAlkohometroa Egur-printza

4. Erreaktiboak

Metil bentzoatoa AzetonaArdo komertziala

4. Prozedura

3. PRAKTIKA: AZETONA-URA NAHASTE BATEN DISTILAZIO ARRUNTA

1. Munta ezazu 3 irudian azaltzen den bezalako distilazio-aparatu arrunta, 100 mL-komatraze borobila erabiliz. Sar itzazu matrazean 30 mL H2O, 30 mL azetona eta 2zatitxo plater porotsu. Ireki ezazu txorrota hoztailetik ur-korronte txiki bat pasa arte.

2 . Etiketatu eta zenbakitu itzazu hiru erlenmeyer ondorengo irakite-puntuak dituztenfrakzioak jasotzeko:

I 56-65 ºC II 65-78 ºC III 78-95 ºCIV. Frakzioa distilazio-matrazean gelditzen den hondarra da.

3. Neurrian berotu ezazu, distilatua era jarraian jaso dadin, eta aldatu itzazu matrazebiltzaileak aipatutako tenperatura tarteetan. Gelditu distilazioa 95 ºC-tara iristean, etautzi lurruna distilazio-matrazean kondentsatzen.

4 . Neur itzazu probeta batean tarte bakoitzean lortutako distilatuaren bolumenak,matrazeko ondarra (IV. frakzioa) ahaztu gabe. Zer edukiko du frakzioetako bakoitzakazetona eta uraren irakite-puntu normalak hurrenez hurren 56 ºC eta 100 ºC direlakontutan izanik?


5 . Idatz itzazu lortutako bolumenak azken txostenean eta konpara itzazu zatikakodistilazioan lortutakoarekin.

Azetona-ura nahaste baten zatikako distilazioa

1. Munta ezazu 7 irudiko aparatua (a) motako zutabe bat erantsiaz, eta distila ezazuaurreko atalean bezalako azetona/ura nahaste bat. Bil itzazu frakzio berdinak (I, II, IIIeta IV) baleude. Idatzi kasu bakoitzean lortutako bolumenak eta konparatu distilazioarruntean lortutako emaitzekin.

2. Munta ezazu 7 irudiko aparatua (c) motako zutabea erantsiaz, eta distila ezazu aurrekoatalean bezalako azetona/ura nahaste bat. Idatz itzazu I, II, II eta IV frakzioenbolumenak, baleude, eta konparatu distilazio arruntean eta (a) motako zutabearekinlortutako emaitzekin.

4. PRAKTIKA: ARDO KOMERTZIAL BATEN DISTILAZIOA ETA BEREALKOHOL-GRADUAREN DETERMINAZIOA

1. Munta ezazu 3 irudian azaltzen den bezalako distilazio-aparatu arrunt bat, 100 mL-komatraze borobila erabiliz. Sar itzazu matrazean alkohol-gradua determinatu nahi zaionardotik 60 mL eta plater porotsuaren 2 zatitxo. Ireki ezazu txorrota hoztailetik ur-korronte txiki bat pasa arte.

2. Berotu ezazu distilatua lortzen hasi arte, eta jaso ezazu hau matraze biltzailean edoprobeta graduatu batetan. Tenperaturaren mailakako igoerari so egin eta apuntatu.Bildu ezazu distilatua tenperatura gutxi gorabehera 100 ºC-ara heldu arte. Momentuhonetan alkoholaren zatirik handiena distilatura pasa izango da.

3. Gehitu iezaiozu ura distilatuari hasierako 60 mL-tara iritsi arte.

4. Kalibratu ezazu zure alkohometroaren zeroa, hau nahaste hidroalkoholikoarentenperatura berdintsuan dagoen urez betetako probeta batetan sartuaz (12-14 ºC).Apunta ezazu zeroaren posizioa ondorengo irakurketak zuzentzeko asmoz.

5 . Hoztu ezazu iturriko uraz 3. atalean lortutako nahastea, 12 eta 24 ºC bitartekotenperatura batetaraino iritsi arte. Sar ezazu alkohometroa nahaste horretan, eta eginezazu dagokion irakurketa.

6. Determina ezazu alkohol-gradua, tenperaturaren zuzenketa (Gay-Lussac-en taularenbitartez) eta zeroaren zuzenketa (alkohometroaren kalibraketan lortutakoa) kontutanizanik.


5. PRAKTIKA: METIL BENTZOATOAREN HUTSUNEPEKO DISTILAZIOA

1. Munta ezazu 3 irudian azaltzen den bezalako distilazio-aparatu arrunta, 100 mL-komatraze borobila erabiliz. Sar itzazu bertan 15 mL metil bentzoato (i. p. 198-199 ºC760 mmHg-tara). 5 Irudiko diagramaren laguntzaz kalkula ezazu ur-tronparen gutxigorabeherako presioa.

2. Erantsi iezaiozu matrazea ur-tronpa bati eta distilatu matrazearen edukina. Apuntatuikusitako irakite-puntua eta, hemendik eta irakite puntu normaletik abiatuz, kalkulaezazu distilazioa zein presiotara burutu den.

6. Galderak

1 . Banandu al daiteke potasio permanganatozko ur-disoluzio bat bere osagaietandistilazio arrunt baten bidez?

2. Lor al daiteke alkohol purua nahaste hidroalkoholiko baten distilazio zatikatuarenbidez?

3. Zergatik da beharrezkoa distilazio zatikatuak makal egitea?

4. Zein da distilazio-zutabeko betegarriaren lana?

5. Zein arreta berezi hartu behar dira likido sukoi baten distilazioa burutzerakoan?

BB II RR KK RR II SS TT AA LL KK EE TT AA EE TT AA SS UU BB LL II MM AA ZZ II OO AA

1. Sarrera

Praktika honetan konposatu organiko solidoak purifikatzeko laborategiko metodologiaerabiliko dira: birkristalketa eta sublimazioa. Zenbait konposaturen disolbagarritasunaaztertuko da disolbatzaile ezberdinetan, eta azetanilida purifikatuko da birkristalketaz.Sublimazio bidezko purifikazio- prozesua alkanforrezko lagin ezpuru batekin saiatuko da.

2. Hauspeaketa eta kristalketa

Sustantzia batek duen disolbagarritasun maximoaren balioa disolbatzaile jakin batetanmuga-balioa izaten da presio eta tenperatura jakin batetan. Beraz, eta beti oreka-baldintzetangaudelarik, disoluzio ase baten (solidoa likidoan) kontzentrazioa handitzera jotzen duenedozein prozesuk solido soberakinaren agerpena eragingo du.

Solidoa era azkar eta neurrigabean eratzen bada, tamaina txikiko partikulak("kristalketa-nukleoak") puntu askotan aldi berean osatuz, hauspeaketa-prozesua deitzenzaio. Aldiz, solidoa era makal eta ordenatuan eratzen bada, nukleo gutxitan, tamainahautemangarriko (batzutan begibistaz) eta morfologia bereziko partikula polihedri-koakosatuz ("kristalak"), kristalketa-prozesua deritzo.

Bi prozesuen arteko ezberdintasuna lortutako laginen kristalinitate-mailan bainogehiago hauek burutzen diren abiaduran oinarritzen da, eta bertan parte hartzen dutenaldagaiengan eragiten den kontrol-mailan.

Honela, kristal baten morfologia oso simetrikoa beraren barne-ordenaren adierazleaden arren ("egitura"), aurkakoa ez da beti egia. Gerta daiteke hauspeatutako solido bat ezamorfoa baizik eta kristalinoa izatea, eta osaketa baldintzak izatea monokristal ("kristalbakar") askoren agerpena bultzatu dutenak makrokristal gutxi batzuren ordez.

Beste ezberdintasun garrantzitsu bat zera da, hauspeaketa ur-ingurunean eta erreakziokimikoren baten bidez disolbagarritasun txikiko gatzen eraketara mugatzen dela,kristalizazioak aldiz soluto (ioniko, kobalente, etab.), disolbatzaile (polar, apolar) eta prozesu-mota zabalagoak hartzen dituelarik.

Azkenik, bi prozesuak erabiltzen dira kimikan solidoen purifikazio-metodo gisa, etabietan beharrezkoa da dekantazio, iragazpen edo zentrifugazio moduko fase likidoenbanaketa-tekniken erabilpena.

Hauspeaketa

Hauspeaketa-erreakziotan fase solidoa osatzen da disoluzioaren barnean. Prozesu hauhain da azkarra, normalean kristal bakarrak ezin direla osatu.

Hauspeaketa-erreakzioak helburu hauekin erabiltzen dira askotan: (a) banaketa, (b)identifikazioa (analisi kualitatiboa) eta (c) determinazioa (analisi kuantitatiboa).

Hauspeaketa-prozesua ez da beti bi erreaktiboen nahasteak disolbagarritasuntxikiagoko hirugarren bat osatzen dutelako gertatzen. Askotan, hauspeaketa (edo kristalketaere) disolbatutako sustantziaren disolbagarritasunaren txikiagotze baten ondorioz gertatzen da;tenperaturaren aldaketa edo disolbatzailearen lurrunketaren ondorioz adibidez.

Kristalketa

Aipatu bezala, hauspeatze-prozesua behar bezain makala denean kristalketa deitzenzaio. Kasu honetan, fase solidoa sorrarazten duten partikulek denbora dute era ordenatuanjartzeko, tamaina hautemangarriko kristalak eratuz.

Sustantzien disolbaketa eta ondorengo kristalketa, solidoen purifikazio-metodorikereginkorrenetariko bat da.

38 Birkistalketa eta sublimazioa

Purifikazioaren ideia ondorengoan oinarritzen da: solidoarekin batera daudenezpurutasunak disolbagarriak ez badira lehenengo iragazpen batetan eliminatu ahal izangodira. Disolbagarriak badira berriz, disoluzio diluitu bat osatuko dute kantitate txikiandaudenez, eta beraz ez dute normalean purifikatu beharreko solidoarekin batera kristalikosatuko.

Sustantzia baten kristalketa lortzeko lehenengo pausoa, disoluzio batetik abiatuta,disoluzio horren gainasetasuna lortzea da. Ondoren, gainasetasuna egoera metaegonkor batdela emanik, ondorengo pausoa solido-soberakinaren agerpena bultzatzea izango da kristalenmoduan.

Funtsean gainasetasuna lortzeko bi teknika erabil daitezke: (a) disolbatzailearenlurrunketa eta (b) tenperaturaren jeitsiera.

Aurreneko teknika erabiltzen bada, giro tenperaturan hasiko gara normalean, laginaahalik eta disolbatzaile kantitate txikienean disolbatuz (ura normalean). Ezpurutasundisolbaezinak kentzeko disoluzioa iragazi egiten da eta ondoren irekita uzten da pixkanakalurruntzen joan dadin. Lurrunketarako azalera handiko ontzi bat erabiltzen da(kristalizatzailea), hau iragaz-paper batekin estaltzen delarik inguruneko hautsarekinkontaminatu ez dadin. Disoluzioa erabat geldirik utziko da osatutako kristalak behar bezainhandiak izan arte (1-10 mm), honetarako zenbait egun behar izan daitekelarik. Momentuhorretan iragazi, garbitu eta lehortu ekingo dira kristalak.

Kristalketaren kontrola, beraz, lurruntze-abiaduran oinarritzen da. Lurrunketaazkarregi batek kristal oso txikien kopuru handi bat sorraraziko du, lurrunketa makal batekaurkako efektua eragingo duen bitartean.

Batzutan disolbatzaile bakar batekin egindako kristalketa arrunt honek kale egiten dusolido baten purifikatze-prozesuan. Kasu hauetan solidoaren birkristalketa bi disolbatzailenahaskorren nahaste batetan egiten da.

A) Konposatu organikoen kristalketa arrunta

Konposatu organiko baten purifikazio egokia lortu ahal izateko kristalketa bidezdisolbatzailea ondo aukeratu behar da. Konposatu baten egituraren eta disolbatzaile jakinbatek hau disolbatzeko duen gaitasunaren arteko erlazioa xehetasunez aztertzea korapilotsuxamarra izaten da. Dena dela, erizpid orokor batzuk erabil daitezke purifikatu beharrekokonposatu organikoaren egituraren funtzioan disolbatzaile egokia aukeratzeko osobaliagarriak gertatzen direnak. Erizpide orokor hauek axioma garrantzitsu batean oinarritzendira: antzekoak antzekoa disolbatzen du.

Ondorengo taulan solidoen birkristalketarako disolbatzaile erabilienetako batzuenezaugarri garrantzitsu batzuk biltzen dira.

1. Taula. Konposatu organikoen kristalketarako disolbatzaile erabilienak

Disolbatzailea Formula Irakite-puntua, °CNahaskortasuna

urarekin a Sukoitasunab Polaritatea

Eterra (CH3CH2)2O 34,6 -++++ polarra

Azetona (CH3)2CO 56,1 + +++ polarra

Diklorometanoa CH2C12 39.6 - nulua polarra

Kloroformoa CHC1, 61,3 - nulua polarra


Metanola CH3OH 64,7 + ++ polarra

Hexanoac C6H14 68-70 - ++++ apolarra

Etil azetatoa CH3CO2CH2CH3 77,2 - ++ polarra

Etanola CH3CH2OH 78,1 + ++ polarra

Toluenoa C6H5-CH3 110,6 - ++++ apolarra

Ura H2O 100 nulua polarra

a Urarekin nahaskorra (+); urarekin nahastezina (-)b (+) Ikurren kopuruak disolbatzailearen sukoitasun-maila adierazten duc Isomero-nahastea

Konposatu ez-ionikoak ez dira ia uretan disolbatzen, beren molekulak ur-disoluzioanionizatzen ez badira edo urarekin hidrogeno-zubien bidez lotzen ez badira behintzat. Hau delaeta, hidrokarburoak eta beren deribatu halogenatuak uretan disolbaezinak izan ohi dira.Bestalde, heteroatomodun funtzio-taldeak dituzten molekulak (esate baterako alkoholak,aldehidoak, zetonak, azido karboxilikoak eta aminak) urarekin hidrogeno-zubiak osaditzazkete eta disolbagarriak izango dira bertan, baldin eta karbono-atomo eta funtzio-taldekopuru totalaren arteko erlazioa 4-5 baino altuagoa bada; izan ere disolbagarritasuna izugarrijeisten da uretan karbono-kopurua handitu ahala (polaritatearen jeitsieragatik).

B) Kristalketa disolbatzaile-nahasteetan

Askotan sustantzia batzuk disolbagarritasun handiegia izaten dute disolbatzailebatzuetan, naiz eta hoztu, eta disolbagarritasun txikiegia beste disolbatzaile batzuetan, nahizeta berotu. Hau gertatzen denean ezin da kristalketa arrunta erabili konposatu hauekpurifikatzeko. Kasu hauetan emaitza onak lortzen dira askotan beraien artean nahaskorrakdiren disolbatzaile-bikoteak erabiliz; halanola metanola-ura, etanola-ura, etil azetatoa-etanola,etil azetatoa-hexanoa, eterra-azetona, etab.

Solido baten purifikazioa lortzeko disolbatzaile-nahasteak erabiliz ondorengometodologia jarraitu behar da: purifikatu beharreko solidoa ondo disolbatzen dendisolbatzailean disolbatuko da irakitan, eta ahalik eta disolbatzaile gutxien erabiliz. Ondoren,beste disolbatzailea (non isolatu beharreko konposatua oso gutxi disolbatzen den) tantaka etaberoa gehituko dugu, irabiatzean desagertzen ez den uhertasun arin bat agertu arte. Gero,hasierako disolbatzailearen tanta batzuk gehitzen dira uhertasuna desagertu arte. Ezpurutasundisolbaezinik balego iragazi (artean beroa dagoela), eta hozten uzten da geldi-geldirik solidoakristaldu arte.


Disoluzio beroaren hoztearekin ahalik eta sustantzia gehien kristaltzea lortu nahi daahalik eta ezpurutasun gutxienarekin. Horretarako disoluzioa giro tenperaturan makal-makalhozten uzten da, erlenmeyerra estaliz disolbatzailearen lurrunketa ekiditeko. Orokorrean,hobeto da tamaina ertaineko kristalak izatea, kristal handiek disolbatzaile asko har baitdezakete oklusioz. Kontutan izan disolbatzaileak ezpurutasunak disolbatuta daramatzala, etagainera lehortze-prozesua zailagoa egiten dela. Aldiz, hauspeaketa kristal txikiegiak osatuzgertatzen denean, azalera espezifiko handi batekin, askotan ezpurutasun kantitate nabarmenakadsorbatzen dira bertan.

Kristalen tamaina kontrolatzeko kristalketa-abiadura kontrolatu behar da. Nahasteageldi-geldirik utzi behar da kristalketa bukatu arte.

Kristalen banaketa

Eragiketa honetan lehen osatutako kristalak isolatuko dira, disolbatzailea eta bertandisolbagarriak diren ezpurutasunengandik banantzeko, eta kristal horiek ahalik eta hobekienlehortuko dira. Hau lortzeko büchner eta kitasato bidezko iragazketa bat egingo da azken hauur-tronparen hutsuneari konektatuz. Iragaz-paperak büchnerraren zulo guztiak bete behar ditu,baina honen beheko diametroa baino pixka bat txikiagoa izan behar da, izan ere paperakguztiz leun eta zimurdurarik gabe geratu behar bait du ertzetatik solidorik pasa ez dadin (2irudia). Hau erraz lortzen da papera disolbatzailearekin pixkat bustiz eta tronparekin hutsunepixkat eginez. Ondoren, xurgatze apur bat mantenduz (edo xurgatu gabe ere) nahasteagehitzen da inbutura eta ur-tronparen hutsune guztia aplikatzen da. Iragazketa amaitzeanhutsunea mozten da, disolbatzaile hotz pixka bat gehitzen da eta kontu handiz solidoairabiatzen da beirazko hagaska batekin kristal guztiak bustitzen direla zihurtatuz; ondoren,berriro hutsunea aplikatu, eta prozesu hau bizpairu aldiz errepikatzen da.

2 Irudia.

Kristalen lehorketa


6. PRAKTIKA

AZETANILIDAREN BIRKRISTALKETA ETA ALKANFORRAREN SUBLIMAZIOA


2 Hauspeakin-ontzi (250 mL) KristalizatzaileaFusio-puntu aparatua Plaka berogailua2 Erlenmeyer (100 mL) Erloju-beiraBüchner inbutua Inbutu konikoaKortxozko tapoia Pasteur pipetakKapilareak KitasatoaBehatz hotza

4. Erreaktiboak

Azetanilida AlkanforraUra

5. Prozedura

5.1 Arau orokorrak

Disoluzioaren prestaketa

Orokorrean kontutan izan behar da kristaldu beharreko solidoa ahalik eta disolbatzailekantitate txikienean disolbatu behar dela irakitan. Hau lortzeko ondorengo prozedurajarraitzea aholkatzen da:

Birkristaldu beharreko solidoa, xehe-xehe zatikatua, disolbatzaile-bolumenariegokitzen zaion tamainako erlenmeyer batean jartzen da. Ondoren plater porotsu zatitxo batgehitu eta disolbatzailea gehitzen da solidoa estali arte (solido guztia disolbatzeko gutxiegiden bolumenean, nahiz hotzean nahiz beroan). Disolbatzailea irakin arte berotzen da, etengabeirabiatuz. Disoluzio bero honen gainera disolbatzaile gehiago gehitzen da tantaka, gehitzebatetik bestera behar den denbora itxaronez solido guztia disolbatu arte. Momentu honetanbukatutzat jotzen da disolbatzailearen gehitzea.

Disoluzio beroaren iragazketa

Eragiketa honen bidez birkristalketan erabilitako disolbatzaileandisolbaezinak diren ezpurutasunak eliminatzen dira. Lehengopausoan lortutako disoluzio beroaren iragazpena (disolbatutakosolidoa ez iragaz-paperean eta ez inbutuan hauspeatzeko moduan)egingo da. Hau lortzeko iragazpen azkar bat egingo da lurrunketaminimoarekin, aldez aurretik berotutako inbutuan eta tolesduraduniragazki batekin. Iragazpena makala bada büchner bat erabili daitekekitasatoa ur-tronpa bati konektatuz.

Hoztea

1 Irudia.


Birkristalketa bidezko solido baten purifikazioaren azken pauso moduan lortutakokristalen lehorketa burutu behar da, kristal hauek itsatsita duten disolbatzailearengandik askegera daitezen. Honetarako büchnerraren edukina hiruzpalau geruzetan tolestutako iragazpaperlehun baten gainean ipintzen da kontu handiz; kristalen gainean beste bizpairu orri jarri etaindar handiz zapaltzen da. Honela, disolbatzaile gehiena paperera pasako da.

Ondoren kristalak erloju-beira lehor eta garbi batetan jarri, iragazpaper batez estalihautsez kutsa ez daitezen, eta giro-tenperaturan airean lehortzen uzten dira. Tenperaturaaltuagoetara ere lehor daitezke labe batean, laginaren fusio-puntua baino tenperaturabaxuagoak aukeratuz.

Fusio-puntuaren neurketa

Solido baten fusio-puntua neurtzeko honela jokatzen da:Fusio-puntua neurtzeko beirazko ileodi bereziak erabili behar dira, edo bestela

beirazko kapilare bati muturra itxiko diogumetxero batekin berotuz. Solidoa xehe-xehe eginbehar da, honela errazago sartuko bait dakapilarean. Honetarako kapilarea hartu etairekitako muturrarekin solidoa zapalduko duguhodian solido pixkat sartu arte. Ondoren kapilareaalderantzizkatu eta bere alde itxiarekin mahaiankolpetxo batzuk jotzen dira solidoa beherainojeitsi arte. Hau errepikatuko da hodiaren hondoan2-3 mm solido izan arte. Solidoa oso lurrunkorrabada edo sublimatu egiten bada, kapilarearenbeste muturra itxi egin beharko da fusio-puntu-aparatuan sartu aurretik. Pixkanaka berotzen hasieta laginaren bilakaera jarraitzen da. Konposatuaurtzen hasten deneko tenperatura eta lagin guztialikido-egoeran dagoeneko tenperaturak idatzi

behar dira. Tenperatura-tarte hau izango da konposatuaren fusio-puntua.

5.2 Prozedura esperimentala

AZETANILIDAREN BIRKRISTALKETA

1. Azetanilida ezpuru 1 g pisatu eta 100 mL-ko erlenmeyer batetan ahal de ur irakinkantitate txikienean disolbatu.

2. Nahastea irakitan mantenduz, beste 3 mL ur gehitu eta disoluzio beroa 50 mL-koerlenmeyer batetara iragazi aldez aurretik berotutako inbutu batekin eta tolesduraduniragazki batekin. Disoluzio iragazia astiro hozten utzi.

3. Behin disoluzioa hoztu eta azetanilidaren kristalen osaketa bukatu denean, kristalakbüchnerrean iragazi hutsunea eginez eta kontu handiz garbitu bi aldiz 3 mL urekin.Aldi bakoitzean kristalak neurri egokiko kortxo batekin zapaldu indartsuki.

4. Iragazi eta garbitu ondoren, kristalak hiruzpalau alditan tolestutako iragazpaper batengainera bota, eta gainean beste hiru orri jarri. Ondoren indar handiz zapaldu uraateratzeko, eta gero erloju-beira batetara aldatu. Kristalak iragazpaper batekin estalieta hurrengo egunerarte utzi lehortzen.

5 . Azkenik, lortutako azetamida kopurua pisatu eta fusio-puntua neurtu, emaitzaklaborategi-kuadernoan idatziz.

3 Irudia.


ALKANFORRAREN SUBLIMAZIOA

1. Behatz hotzeko kolektorearen hondoan alkanfor ezpuruaren lagin bat jarri. Gailuosoa muntatu eta behatz hotzaren barnekaldetik ur korronte hotz bat pasarazi.

2. Behatz-hotzaren hondoa metxeroaren laguntzaz berotu pixkanaka, ahal dela betipurifikatu beharreko konposatuaren fusio-tenperatura azpitik.

3. Itxaron behatz hotzaren barnekaldeko hodiaren hondoan alkanfor solido kopuruhautemangarri bat kokatzen den arte. Sublimatutako solidoa hartu eta bere fusio-puntua neurtu.

4 Irudia. Behatz hotza.

AA DD SS OO RR TT ZZ II OO -- KK RR OO MM AA TT OO GG RR AA FF II AA

1. Sarrera

Kromatografia honakoan oinarritzen da: sustantzien banaketa fase finko eta fasehigikor baten artean. Fase finkoa solidoa edo likidoa izan daiteke, eta fase higikorra likidoaedo gasa. Horrela, bi faseen izaera desberdinen arabera hainbat kromatografia desberdinaurkitzen ditugu: gas kromatografia (GC), kromatografia likidoa (grabitazionala, HPLC,MPLC, TLC, fluido superkritikoena...) etab. Orokorki esanda, sustantzia jakin bat fasehigikorrean garraiatua izango da. Geldirik, finko dagoen faseak, berriz, garraiatze horieragotzi egingo du neurri batean, sustantzia fase geldikorrari itsasten zaion neurrian.Azkenean, sustantzia bi indarren arteko oreka batean aurkitzen da: fase higikorrak berarekinbatera mugiarazten du eta fase finkoak berarekin eusten du. Ondorioz, sustantzia bakoitzak"abiadura" batez zeharkatuko du sistema kromatografikoa; gehien itsasten diren sustantziak"mantsoenak" izango direlarik eta gutxien itsasten direnak "arinenak". Beste era batetaraesanda, sustantzia bakoitzak erretentzio denbora (tR) bereizgarri bat izango du, sistemakromatografiko osoa zeharkatzen behar duen denbora, alegia.

Metodo honek, beraz, balioko liguke sustantzia desberdinez osaturiko nahaste bat bereosagaietan banantzeko, eta baita ere osagai bakoitzaren identifikaziorako ere tR hori tartekodela.

Saialdi honetan geruza meheko adsortzio-kromatografia (TLC, Thin LayerChromatography) entseatuko da. Honela fase higikorra disolbatzailez osaturiko eluitzaileaizango da eta fase finkoa silikagel (SiO2) deritzon solido adsorbatzaile polarra, aluminiozkoxafla batetan itsatsita dagoena. Eluzioa, edo hobeto esanda, kromatogramaren garapenadisolbatzaileak adsorbatzailearen geruza mehean zehar egiten duen goranzko mugimendukapilarearen bidez lortzen da. Gainera, erretentzio denbora desberdinak neurtu beharrean,denbora jakin batetan sustantzia bakoitza garraiatu den distantzia neurtuko dugu, edo Rf

balioa (1 irudia). Rf balio hau ere sustantzia bakoitzaren bereizgarri da, eluitzaile etaadsorbatzaile jakin batzuetan.

Beraz, TLC konposatuen identifikaziorako ere erabili daiteke: xaflaren baldintzakkonstante mantentzen badira, konposatu batek, hasierako mantxa ezberdinetan egonda eredisolbatzailearen frontearekiko abiadura erlatibo berdinarekin mugituko da goruntz.Desplazamendu erlatiboa honela adierazi daiteke:

konposatuaren desplazamenduaRf = disolbatzaile-frontearen desplazamendua

1 Irudia.

46 Adsortzio-kromatografia

TLC oso erabilgarria izaten da erreakzio kimikoen bilakaera jarraitzeko, erreakzioenartekariak detektatzeko, nahaste ezezagunetatik datozen produktu gordinak aztertzeko bertandagoen osagai-kopurua determinatzeko, eta purifikazio-prozesuen eraginkortasunaegiaztatzeko.

Kromatografia-ontzia

Disolbatzailea

Iragaz-papera

2 Irudia. Geruza meheko kromatografiaren garapena.


7. PRAKTIKA

LAGIN EZEZAGUN BATEN IDENTIFIKAZIOAGERUZA MEHEKO ADSORTZIO-KROMATOGRAFIAREN BIDEZ


2 Silikagelezko xafla Beirazko ileodiak2 Mermelada pote IragazpaperaUltramore-izpien lanpara Arkatza

3. Erreaktiboak

Bentzaldehidoa p-NitrobentzaldehidoaAzido zinamikoa Lagin ezezagunaEtil azetatoa Hexanoa


Silikagelezko bi xafla hartu eta bakoitzean behekaldetik 1 cm-ra, gutxi gorabehera,marra zuzen bat bota ezkerretik eskuinera arkatzez. Marraren gainean lau puntu distantziakidemarraztu bakoitzari zenbaki edo hizki bat jarriz ezaugarri moduan. Ondoren, eta kapilare estubaten laguntzaz, emandako lau laginetako bakoitzetik tanta bana jarri, bakoitza puntu banatan.Beharrezkoa bada disolbatzailea putzeginez lurrundu eta beste tanta bat jarri, nahikokonposatu badagoela zihurtatu arte.1 Bitartean beirazko bi ontzi prestatu, bakoitzean eluitzaileezberdina jarriz (< 1cm, tantoak ez urperatzeko). Eluitzaile bat EtOAc/Hexano 1:1 nahaste batizango da eta bestea EtOAc/Hex 1:3. Xafla bakoitza pote horietako eluitzaile likidoanmurgildu, eluitzailearen frontea xaflan homogeneoki igo dadin kontu handiz. Eluitzaileaxaflaren goiko muturrera iritsi baino pixkat lehenago frontearen muga adieraziko duen marrabat egin, xafla ontzitik atera eta astindu airean disolbatzailea lurrundu arte. Azkenik lorturikoxaflak errebelatu egiten dira, hau da, sustantziak noraino garraituak izan diren "ikusi".Lehenengo, xaflak UM-lanpara azpian sartu eta begibistaz ikus daitezken arrastoak arkatzezinguratu.

3. Galderak

1.- Azaldu laburki ondorengo kontzeptuak: a) adsorbatzailea, b) eluitzailea, c)kromatograma, d) garapena, e) Rf.

2.- Kalkulatu konposatu bakoitzaren Rf-a erabilitako disolbatzaile-nahaste bakoitzean.

1 Hau ikusteko nahikoa izango da xafla UM-lanpararen azpian jartzea.

48 Adsortzio-kromatografia

3.- Azaldu lagin ezezagunean zenbat konposatu dauden eta zeintzuk diren.

4.- p-Anisaldehido eta 4-nitrobemtzaldehido nahaste bat kromatografiatzen badasilikagelean EtOAc/Hex 1:2 nahasteaz eluituz, zeinek izango du Rf handiena? Nolaerrebelatuko zenuke kromatograma UM-lanpararik izango ez bazenu?

PP RR OO DD UU KK TT UU NN AA TT UU RR AA LL EE NN EE RR AA UU ZZ KK EE TT AA ..KK AA FF EE II NN AA RR EE NN EE RR AA UU ZZ KK EE TT AA TT EE AA RR EE NN HH OO SS TT OO EE TT AA TT II KK

1. Sarrera

Gaur egun konposatu organikoak lortzeko bi aukera ditugu: erreakzio kimikoen bidezsintetizatzea, edota iturri naturaletatik erauztea. Kimikarion ahalegina bi arloetan azaltzen da:batetik molekula ezagunak eta berriak sintetizatuz beste molekula arruntagoetatik abiatuz; etabestetik naturak eskaintzen digun aukera amaiezin horretatik konposatuak isolatuz etakarakterizatuz. Aintzinan, konposatu organikoak gizakumeak sintetiza zitzakeela uste izanaurretik, landareetatik konposatu organikoak erauzi, purifikatu eta karakterizatu egiten ziren.

Landareetatik isola daitezken konposatuen artean kafeina dugu. Alkaloide hau(alkaloidea deritzogu zeren bere disoluzio akuosoak alkalien edo baseen zenbait propietatebait ditu) kantitate garrantzitsuan aurkitzen da bai kafearen alean (%1-2), bai tearen hostoetan(%2-3), eta bere infusioak eragin zuzena eta ezaguna daukate gizakion burmuin sisteman,beste alkaloide askoren antzera. Kakaoak kafeina gutxiago duen arren, teobromina izenezezagutzen den konposatu berdintsuaren kantitate handia du (hau tean ere aurkitzen duguproportzio txikiagoan). Kafeina iturririk aberatsenetako bat afrikako kola-intxaurra da (%3).

N

N N

NH3C

O CH3

CH3

O

N

NH

N

NH3C

O CH3

O

Kafeina

Teobromina

1 Irudia. Kafeina eta teobromina estimulatzaile naturalak.

Landare batetik edo, orokorrean, izaki bizidun baten lagin batetik konposatu bategoera puruan isolatu nahi dugunean, lehenengo sustantzia hori disolbatzaile egoki batezerauztea lortu behar dugu. Lehen eragiketa honetan isolatu beharreko konposatua bestesustantzia gehiagorekin batera erauziko da normalean, beraz jarraian erauzketa likido-likidoenbidez ezpurutasun handienak kentzen saiatu beharko gara. Azkenik, erabateko purifikazioalortzeko distilazioa, birkristalketa, sublimazioa, kromatografia edo antzeko metodoak erabilibeharko dira, sustantzia karakterizaziorako prest utziz.

50 Produktu naturalen erauzketa

1 Taula. Zenbait janariren kafeina-edukina

Kafea 80-100 mg katilukadako

Kafe deskafeinatua 2-4 mg katilukadako

Tea 30-75 mg katilukadako

Kakaoa 5-40 mg katilukadako

Esnedun txokolatea 6 mg ontzako (~ 29 g)

Egiteko txokolatea 35 mg ontzako (~ 29 g)

Coca-cola 46 mg latako (12 ontza)


8. PRAKTIKA

KAFEINAREN ERAUZKETA TEAREN HOSTOETATIK


Plaka berogailua Matraze borobila (100 mL)

Dekantazio inbutua (250 mL) Hauspeakin-ontzia (600 mL)

Errotabaporea Beirazko hagaxka

Erlenmeyerra (250 mL)

3. Erreaktiboak

Sodio karbonatoa 10 Te poltsatxo

Diklorometanoa Magnesio sulfato anhidroa


600 mL-ko hauspeatze-ontzi batetan Na2CO3 disoluzio akuoso prestatu (20 g gatz 250mL uretan) eta bertan tearen zorrotxoak ipini itzazu. Disoluzioa zorrotxoak barnean dituelairakiten eduki ezazu 20-30 minutuz. Ondoren hozten utzi eta jarraian disoluzioa zorrotxoetatikbanandu dekantazioz. Zorrotxoen ondarrak beste ~ 50 mL ur beroz garbitu eta bi ur-faseakbatu itzazu. Fase akuoso iluna ongi hoztu denean dekantazio inbutu batean jarri, eta hau 30mL diklorometanoz (CH2Cl2) erauzi, oso mantso nahastuz inbutuan emultsiorik eratu ezdadin. Diklorometano-fasea dekantatu eta banandu ondoren erauzketa errepika ezazu 3 bider,aldiko beste 30 mL CH2Cl2 erabiliz. Fase organiko guztiak batu eta MgSO4 anhidroa erabilizlehortu. Gatz ezorganikoa iragazi ondoren, lurrundu disolbatzailea errotabaporean.Disolbatzaile guztia lurrundu denean matrazean solido txuri-horizka bat geratzen da, kafeinahain zuzen ere. Erauzketaren etekina kalkulatu ahal izateko lortutako kafeina pisatu, etaondoren fusio-puntu bat egin kafeina dela baieztatzeko.

KONTUZ!Diklorometanoaren lurrunik ez arnastu, eta ez ukitu larruazalarekin

52 Produktu naturalen erauzketa

2 Irudia. Kafeinaren 1H-EMN espektroa.

3. Galderak

1.- Saialdi honetan bi erauzketa-mota egiten dira: bata solido-likidoa eta bestea likido-likidoa. Zeintzuk dira bakoitzaren helburuak gure saialdian?

2.- Kalkula ezazu erauzketaren etekina, tearen hosto lehorretan kafeina %2,5-eanagertzen dela suposatuz.

3.- Kalkula ezazu kafeinaren analisi elementalak zein C, H, eta N-aren ehuneko edukinteorikoa. Zein uste duzu dela metodorik egokiena lortutako kafeinaren purutasunaneurtzeko: fusio-puntua neurtzea edo analisi elementala egitea?

4.- Kafeina konposatu naturala izanik, azalduko ote du argi polarizatuaren errotazioespezifikorik? Zergatik?

ESPERIMENTAZIOA SINTESI ORGANIKOAN - sc.ehu.es · den disolbatzaile organiko bat gehitzen da...

Documents

Transcript of ESPERIMENTAZIOA SINTESI ORGANIKOAN - sc.ehu.es · den disolbatzaile organiko bat gehitzen da...