Guia Estudio Parte II (1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA

GRADO

GUÍA DE ESTUDIO DE LA ASIGNATURA NTRODUCCIÓN A LA EXPERIMENTACIÓN EN

QUÍMICA INORGÁNICA Y QUÍMICA ORGÁNICA

2ª PARTE | PLAN DE TRABAJO Y ORIENTACIONES PARA SU DESARROLLO

2011-2012

Juan de Dios Casquero Ruiz, Socorro Coral Calvo Bruzos, Eloísa Ortega Cantero

Paloma Ballesteros García, Amelia García Fraile, Enrique Teso Vilar GRADO EN QUÍMICA

INTRODUCCIÓN A LA EXPERIMENTACIÓN EN


UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA 2

1.- PLAN DE TRABAJO

El objetivo que el equipo docente se ha propuesto con la elaboración de esta 2ª Parte de la Guía de Estudio es presentar el Plan de Trabajo de la asignatura, así como proporcionar orientaciones sobre el estudio de los contenidos de los experimentos y realización en el laboratorio de los mismos que faciliten su comprensión y asimilación.

Antes de iniciarse en la lectura de esta Segunda Parte de la Guía de Estudio es importante que cada estudiante haya consultado la Primera Parte de la misma, que se encuentra en el portal web de la UNED [Estudiar en la UNED ⇒ Oferta de Estudios ⇒ Grados EEES ⇒ Graduado en Química ⇒ Asignaturas ⇒ Introducción a la Experimentación en Química Inorgánica y Química Orgánica] y en donde encontrará toda la información general de la asignatura resumida en las siguientes secciones:

1. Presentación 7. Metodología 2. Contextualización 8. Evaluación 3. Requisitos previos 9. Bibliografía básica 4. Resultados de aprendizaje 10. Bibliografía complementaria 5. Contenidos 11. Recursos de apoyo 6. Equipo docente 12. Tutorización

La asignatura “Introducción a la Experimentación en Química Inorgánica y Química Orgánica” tiene reconocidos 6 créditos ECTS (1 crédito ECTS equivale a 25 horas de trabajo), lo que supone que cada estudiante dedique unas 150 horas para alcanzar los resultados de aprendizaje propuestos. De los 6 créditos, 3 (75 h) corresponden a la Introducción a la Experimentación en Química Inorgánica y 3 (75 h) a la Introducción a la Experimentación en Química Orgánica. La distribución de estas horas entre las distintas actividades que el estudiante debe realizar se muestra en la tabla 1 y corresponden a tres tipos de actividades:

• Lectura de los contenidos de los experimentos. • Desarrollo en el laboratorio de las actividades prácticas. • Trabajo autónomo.

1.1. Lectura de los contenidos de los experimentos

Previamente al desarrollo de los experimentos prácticos en el laboratorio, el estudiante deberá realizar una primera lectura comprensiva del contenido de la práctica que va a llevar a cabo. De esta manera, se tendrá una visión clara de los objetivos que se pretenden alcanzar con la realización de cada experimento.

Tanto en la experimentación en Química Inorgánica como en Química Orgánica será necesario estudiar todos los experimentos contenidos en ambos Programas aunque de manera experimental en el laboratorio sólo realice algunos de ellos.

S. C. Calvo, J. D. Casquero, E. OrtegaP. Ballesteros, A. García, E. Teso


Tabla 1. Relación de actividades contemplando las horas /créditos ECTS que el estudiante dedicará a cada una de ellas.

INTRODUCCIÓN A LA EXPERIMENTACIÓN EN QUÍMICA INORGÁNICA ACTIVIDADES Contenidos

teóricos Actividades

prácticas Trabajo

autónomo Horas ECTS

Lectura de los contenidos de los experimentos

10 ---- ---- 10 0,40

Desarrollo de actividades prácticas ---- 20 ---- 20 0,80 Elaboración de cuaderno de laboratorio

---- ---- 15 15 0,60

Examen escrito en el laboratorio 1,5 1,5 0,06 Estudio de los contenidos teóricos y experimentales de los experimentos

---- ---- 23,5 23,5 0,94

Prueba de Evaluación Continua ---- ---- 5 5 0,20 SUBTOTALES 10 20 45 75 3,0

INTRODUCCIÓN A LA EXPERIMENTACIÓN EN QUÍMICA ORGÁNICA ACTIVIDADES Contenidos

teóricos Actividades

prácticas Trabajo

autónomo Horas ECTS

Lectura de los contenidos de los experimentos

10 ---- ---- 10 0,40

Desarrollo de actividades prácticas ---- 20 ---- 20 0,80 Elaboración de cuaderno de laboratorio

---- ---- 15 15 0,60

Examen escrito en el laboratorio 1,5 1,5 0,06 Estudio de los contenidos teóricos y experimentales de los experimentos

---- ---- 23,5 23,5 0,94

Prueba de Evaluación Continua ---- ---- 5 5 0,20 SUBTOTALES 10 20 45 75 3,0

TOTALES 20 40 90 150 6

1.2. Desarrollo de las actividades prácticas

El tiempo estimado de realización de las prácticas es de 20 horas para cada tipo de experimentación (ver tabla 1) y las fechas concretas de realización dependerán de la disponibilidad de cada Centro Asociado.

El Centro Asociado es el responsable de organizar las prácticas, por lo que el estudiante debe ponerse en contacto directo con su Centro para que le den las instrucciones correspondientes e informarse de las fechas y horarios de realización de las mismas.




Es muy importante saber con antelación qué experimento se va a llevar a cabo cada día en el laboratorio para que, de esta manera, previamente a la realización de la práctica, el estudiante haya podido realizar en su casa una primera lectura comprensiva del contenido. Aún con ello, el profesor tutor explicará los contenidos fundamentales y de mayor complejidad, así como aquellos aspectos experimentales clave para llevar a cabo con éxito cada uno de los experimentos.

Además de conocer el material a utilizar en cada experimento práctico, el estudiante deberá estar capacitado para la realización de los montajes necesarios.

Finalmente el estudiante llevará a cabo el experimento siguiendo siempre las indicaciones de su profesor tutor.

1.3. Trabajo autónomo

Además del trabajo experimental en el laboratorio, el estudiante deberá llevar a cabo para cada una de las dos introducciones a la experimentación, en Química Inorgánica y en Química Orgánica, las siguientes actividades:

Elaboración de cuaderno de laboratorio

El cuaderno de laboratorio es una herramienta de trabajo. Con su elaboración se pretende que el estudiante se habitúe a anotar y a recoger todas las observaciones y datos experimentales que se producen a lo largo de cada experimento. Por tanto, la elaboración de un cuaderno de laboratorio implica la redacción de cada experimento, paso por paso, de tal forma que los datos y explicaciones que se describen en el mismo permitan la reproducibilidad de un determinado experimento así como la posterior interpretación de los resultados obtenidos. Además, el estudiante deberá contestar, en dicho cuaderno, a los ejercicios o cuestiones que se recogen al final de cada experimento en el texto base. Así pues, el cuaderno de laboratorio debe redactarse, en su máxima medida, durante la realización de la práctica en el laboratorio y, por ello, deberá entregarse manuscrito y nunca elaborado con ordenador. Como es obvio, dicho cuaderno sólo se elaborará con los experimentos que se hayan realizado en el laboratorio.

Debe elaborarse un cuaderno independiente para cada una de las dos introducciones a la experimentación.

Examen en el laboratorio

El estudiante realizará en el laboratorio un examen escrito propuesto por el profesor tutor en el que tendrá que responder a cuestiones teóricas y prácticas relacionadas únicamente con los experimentos llevados a cabo en el laboratorio. La calificación de dicho examen escrito será realizada por el profesor tutor.

Estudio de los contenidos teóricos y experimentales de los experimentos

Aunque a nivel de trabajo experimental en el laboratorio sólo se llevarán a cabo un determinado número de experimentos, el estudiante deberá conocer los contenidos tanto teóricos como experimentales de todos los incluidos en el Programa.

Prueba de Evaluación Continua (PEC)

El estudiante realizará una Prueba de Evaluación Continua (PEC) que constará de una serie de cuestiones, problemas o ejercicios relacionados con todos los experimentos incluidos en el Programa



aunque no hayan sido realizados en el laboratorio. Recalcar que habrá una PEC para cada tipo de experimentación, así pues, el estudiante tendrá que resolver un total de dos PECs que habrán sido elaboradas por el equipo docente responsable de la introducción a la experimentación de que se trate y que serán corregidas por el profesor tutor. Tanto la descarga de las PECs como la entrega de las mismas se llevará a cabo a través del Curso Virtual. La fecha límite que tiene el estudiante para entregar ambas PECs será hasta el 15 de mayo.

2.- ORIENTACIONES PARA EL ESTUDIO DE LOS CONTENIDOS

En los textos base señalados para esta asignatura se explican con detalle tanto los aspectos prácticos como los teóricos implicados en los experimentos que se deberán llevar a cabo. No obstante, en este apartado de la Guía se incidirá para cada uno de ellos en los aspectos más importantes a tener en cuenta para su realización.

Antes de ello, hay que recordar que la formación experimental de los estudiantes del Grado en Química, iniciada con la asignatura de primer curso “Operaciones Básicas en el Laboratorio de Química”, se va ampliando en cursos sucesivos con otras asignaturas. Una de ellas es la aquí tratada, “Introducción a la Experimentación en Química Inorgánica y en Química Orgánica” (segundo curso), si bien en este caso dicha formación se dirige especialmente hacia la Química Inorgánica y la Química Orgánica. Por ello, complementa las asignaturas teóricas de ambas áreas que pertenecen también al segundo curso y que son “Química de los Elementos no Metálicos” y “Compuestos de Coordinación y Organometálicos”, por una parte, y “Química Orgánica I” y “Química Orgánica II”, por otra. Ya en tercer curso, existe otra asignatura de características similares, aunque obviamente de mayor nivel, la de “Experimentación en Química Inorgánica y Química Orgánica”, así como otras asignaturas de carácter teórico pertenecientes también a las respectivas áreas de conocimiento.

Con la realización de “Introducción a la Experimentación en Química Inorgánica y en Química Orgánica” se pretende que los estudiantes adquieran una serie de competencias, tanto de carácter general como específico, que se han detallado en la Primera Parte de la Guía de Estudio. No obstante, a continuación volveremos a señalar las competencias específicas de esta asignatura:

Competencias específicas

• Conocimiento de la terminología de Química Inorgánica y Química Orgánica: nomenclatura, términos, convenios y unidades.

• Capacidad para planificar y llevar a cabo experimentalmente síntesis sencillas de compuestos tanto inorgánicos como orgánicos de manera segura y utilizando las técnicas adecuadas.

• Capacidad para obtener, analizar y evaluar críticamente los datos obtenidos experimentalmente y para interpretarlos en términos de significación y de las teorías que los sustentan.

• Habilidad para manipular con seguridad los reactivos y los compuestos químicos. • Capacidad para valorar los riesgos derivados de la manipulación y uso de sustancias químicas y

procedimientos de laboratorio. • Habilidad para manejar la instrumentación química estándar que se utiliza en investigación. • Habilidad para evaluar, interpretar y sintetizar datos e información química. • Llevar a cabo procedimientos estándares de laboratorio implicados en trabajos analíticos y

sintéticos, en relación con sistemas orgánicos e inorgánicos.

http://portal.uned.es/pls/portal/url/page/UNED_MAIN/Grados/Listado%20de%20Asignaturas/2011/ConsultaGuiaCurso?idAsignatura=61032043



http://portal.uned.es/pls/portal/url/page/UNED_MAIN/Grados/Listado%20de%20Asignaturas/2011/ConsultaGuiaCurso?idAsignatura=6103205-

http://portal.uned.es/pls/portal/url/page/UNED_MAIN/Grados/Listado%20de%20Asignaturas/2011/ConsultaGuiaCurso?idAsignatura=6103205-






Seguidamente, se señalarán los conceptos fundamentales, resultados de aprendizaje y orientaciones específicas de cada uno de los experimentos.

2.1 Orientaciones para el estudio de los contenidos de la Introducción a la Experimentación en Química Inorgánica

Los experimentos correspondientes a esta parte de la asignatura se encuentran recogidos en el texto Prácticas de Química Inorgánica, editado por la UNED:

• LÓPEZ GONZÁLEZ, J. D.; ORTEGA CANTERO, E.: Prácticas de Química Inorgánica. Editorial UNED. 1998. ISBN: 9788436237146.

Dichos experimentos se agrupan en seis bloques temáticos, que se indican a continuación:

Bloque 1. Obtención de elementos sólidos 1. Obtención de silicio por aluminotermia 2. Preparación de metales por aluminotermia 3. Preparación de plomo a partir de litargirio

Bloque 2. Obtención de gases 4. Preparación de cloro 5. Preparación de ioduro de hidrógeno

Bloque 3. Obtención de óxidos 6. Preparación de gel de sílice 7. Óxido de cobre (I) 8. Óxido de cromo (III)

Bloque 4. Obtención de haluros 9. Cloruro de cromo (III) 10. Cloruro de hierro (III) 11. Cloruro de plomo (II) 12. Cloruro de cromilo

Bloque 5. Otras combinaciones oxigenadas 13. Sulfato sódico decahidratado 14. Tioantimoniato (V) de sodio nonahidratado 15. Alumbre de aluminio y amonio 16. Alumbre de cromo y potasio 17. Preparación del sulfato doble de hierro y amonio

Bloque 6. Síntesis de complejos o compuestos de coordinación 18. Preparación de sulfato de tetramín cobre (II) 19. Preparación del cloruro de hexamín niquel (II) 20. Preparación del trioxalato cromato (III) de potasio trihidratado 21. Preparación del tetranitro diamín cobaltato (III) de amonio 22. Preparación del tritiosulfato plumbato (II) de sodio



El número mínimo de síntesis que debe hacer el alumno en el Centro Asociado es de 6, procurando, al menos, hacer una práctica de cada bloque hasta completar 20 horas de trabajo experimental en el laboratorio. No obstante, el estudiante deberá estudiar el contenido de las 22 prácticas.

A continuación se indica, por bloques temáticos, los aspectos más relevantes.

Bloque Temático 1. Obtención de elementos sólidos

Introducción

En este primer bloque se pretende obtener elementos químicos en estado sólido. En particular se propone la obtención de silicio, algunos metales de transición y plomo. Se trata de que el estudiante comience a habituarse al análisis de la materia, y su descomposición en los elementos constituyentes. De este modo, por vía indirecta, se aprenderá a identificar los compuestos más adecuados para extraer un elemento u otro y cuáles son las vías más eficaces para ello, obteniendo un mayor rendimiento y mediante un menor coste energético.

Resultados de aprendizaje

Como consecuencia de la realización de los experimentos propuestos en este bloque se van a derivar unos interesantes resultados en la formación del estudiante en el ámbito experimental. En primer lugar, conocerá que el elemento a obtener se encuentra en la naturaleza, normalmente, en diversos compuestos por lo que será necesario emplear el más asequible para que la obtención sea técnica y económicamente posible. Deberá aprender a realizar tal discriminación. Otra enseñanza será el estudio del compuesto y sus propiedades para comenzar a proponer una estrategia experimental de modo que la síntesis sea viable.

En este bloque se emplea la aluminotermia para la obtención de silicio y metales de transición. Ello es debido a que la formación de trióxido de aluminio es muy exotérmica, es decir, en condiciones adecuadas, el aluminio reacciona con el oxígeno del aire dando lugar al trióxido que es muy estable, y esto conlleva la liberación del metal cuyo óxido queremos descomponer.

Otra práctica trata de la obtención de Plomo a partir de sulfuro de plomo (galena) formando un compuesto más atacable como es el litargirio, un óxido de plomo. Aquí se aprenderá a simplificar y buscar alternativas para la obtención de un elemento, modificando el compuesto original mediante reacciones químicas.

Orientaciones concretas para la realización del experimento

Una vez conocido el compuesto que se necesita atacar para la obtención del elemento deseado, diseñaremos cómo llevarlo a cabo y frente a qué reactivos. Las dos primeras obtenciones que se plantean suponen realizar una aluminotermia ya que cualquiera de los óxidos de silicio o metálico de que partimos es menos estable que el Al2O3. Por ello, se seguirá el procedimiento habitual descrito en la bibliografía en el que el aluminio se combina con el oxígeno del compuesto de partida y se libera el metal.

Para la obtención del Plomo se parte de la galena que es la fuente natural más abundante. Sin embargo, el sulfuro de plomo no es el compuesto más asequible para la obtención directa del plomo. Es necesario transformarlo en óxido de plomo II, PbO (litargirio), para que sea más viable y eficaz la obtención.




Bloque Temático 2. Obtención de gases

Introducción

Un resultado algo frecuente en el laboratorio es la obtención de sustancias gaseosas. Para el manejo de la materia en este estado es necesario conocer algunas técnicas y estrategias para el correcto manejo de estas sustancias. Por ello, ha parecido razonable incorporar en esta serie de experimentos la obtención de gases: obtención de un gas elemental, cloro, y un compuesto, el ioduro de hidrógeno.


El estudiante, antes de empezar la práctica deberá conocer perfectamente el funcionamiento de una vitrina de laboratorio. Todos los experimentos en que se manejan u obtienen gases han de realizarse en vitrina.

La obtención de cloro nos va a permitir aprender a disponer de un gas altamente reactivo, como son en general los halógenos y, en particular, el cloro. Su obtención se lleva a cabo gracias a un montaje de vidrio característico, lo que va a suponer la introducción del estudiante en un nuevo campo experimental, ya que su diseño lo hará él mismo, guiado por el profesor de laboratorio. Además, se va a obtener Cl2 procedente de un compuesto, lo que supondrá decidir a partir de qué compuesto se obtiene y cuáles son las razones químicas para ello. Es de particular interés observar de qué tipo de reacciones se trata. Al tratarse de la obtención de un elemento a partir de un compuesto es evidente que, cuando menos, tienen particular importancia las reacciones de oxidación reducción. Por otra parte, en lo que respecta a la manipulación, el estudiante aprenderá a tomar medidas de excepción cuando se manejan compuestos gaseosos altamente reactivos y tóxicos.

El Ioduro de hidrógeno es un gas (un hidruro volátil) cuya obtención se puede seguir por diferentes vías. En este caso, se va a obtener a partir de otro gas que emplearemos como reactivo. Esta es la novedad para el estudiante: habrá de preparar un reactivo que es un gas. Ese reactivo es el SH2. Como resultado de interés del aprendizaje cabe destacar el estudio de la reactividad del SH2 obtenido frente al yodo que, por otra parte, se encuentra en fase líquida, de manera que se trata de una reacción heterogénea donde los reactivos se encuentra en distintas fases.


Los dos experimentos de este bloque tienen un eje común: el montaje de un sistema de vidrio para la obtención y conducción de gases, así como el montaje de elementos de seguridad ante cambios bruscos de presión, etc. IMPORTANTE: Es necesario operar en vitrina.

La obtención de Cl2 consiste en la reacción de HCl frente a MnO2 y transcurre en un montaje de vidrio, no muy complicado. Habrá que disponer los reactivos convenientemente y disponer una serie de frascos lavadores para eliminar impurezas y mantener seco el sistema.

Para obtener el HI, se pueden seguir varias vías. En este caso se optará por la reducción de yodo (líquido) con H2S (gas). Habrá que disponer un sistema de vidrio donde se llevarán a cabo las diversas reacciones: unas para la obtención de H2S y otras para la propia reacción de síntesis.



Bloque Temático 3. Obtención de óxidos

Los óxidos constituyen una familia muy numerosa de compuestos, debido a la gran reactividad del oxígeno con casi todos los elementos químicos; recuérdese su elevada electronegatividad.

En este bloque se propone la obtención de óxidos: de silicio, cobre y cromo. Los óxidos forman una gran familia de compuestos. Los que se van a obtener en este curso poseen propiedades tanto estructurales como físicas y químicas bien diferenciadas.

La sílice es la base estructural de los silicatos. Está constituida por tetraedros de SiO4. Se trata de un compuesto de carácter intermedio iónico-covalente.

Los óxidos de cobre y cromo (metales de transición) presentan un mayor carácter iónico, aunque la participación de enlace covalente no es despreciable. El óxido de cobre (cuprita) es un sólido rojizo. La estructura cuprita es poco densa, es decir, poco coordinada, lo que supone un carácter covalente del enlace. El óxido de cromo III es uno de los diversos óxidos que presenta el cromo. Ello supone una capacidad del metal para adoptar diversos estados de oxidación estables. En este caso, por su sencillez, se obtendrá el óxido del metal en estado de oxidación III.


Además de la experiencia obtenida en el proceso de obtención, en lo que se refiere al trabajo manual, el estudiante va a conocer la preparación de un gel (de sílice), que es la forma en que se obtiene la sílice. Esta forma presenta propiedades superficiales muy interesantes y con numerosas aplicaciones, como son su capacidad de adsorción (al presentar una estructura muy porosa) y actividad catalítica, entre otras. Además, se va a emplear en el proceso un indicador (el azul de timol) que es siempre un medio indirecto de determinar propiedades de la disolución (con frecuencia el pH). El uso correcto de indicadores requiere experiencia y costumbre en su empleo.

La obtención de óxidos de Cu y Cr va a permitir al estudiante introducirse en el mundo de los metales de transición. Estos metales suelen presentar una apreciable variabilidad de estados de oxidación lo que conlleva una actividad química considerable. Esto lo observará al definir la estrategia a seguir en el laboratorio. Será de gran interés que el profesor dedique un tiempo al estudio de las estructuras cristalinas de los compuestos obtenidos y haga observar la relación entre el carácter del enlace y su densidad, coordinación o empaquetamiento estructural.


El procedimiento experimental no ofrece dificultad en ninguna de las tres obtenciones. El mayor interés del planteamiento radica en la elección del proceso a seguir, ya que en los tres casos se presentan diferentes vías, bien descritas en la bibliografía. Que el estudiante comprenda perfectamente el porqué de la vía a seguir y los reactivos necesarios es lo más importante.

Bloque Temático 4. Obtención de haluros

Introducción

Otra extensa familia de combinaciones químicas son los haluros. Los halógenos, particularmente los de menor masa, son los más reactivos ya que poseen una muy elevada electronegatividad. Dado que los haluros metálicos pueden dar reacciones de hidrólisis, dando lugar a óxidos (revísese este aspecto, por ser de la mayor importancia química), será necesario tomar precauciones para que las síntesis de los haluros




anhidros no corran el riesgo de echarse a perder por la presencia de agua en el entorno. El PbCl2 no da reacción de hidrólisis, estúdiese el porqué.

El Cloruro de cromilo es líquido, CrO2Cl2 El átomo de cromo se encuentra en el centro de la molécula. Obsérvese que el cromo se halla enlazado a cuatro átomos muy electronegativos. Esta síntesis presenta el interés de que transcurre en tres etapas: descomposición de dicromato para tener el óxido de cromo, descomposición de cloruro de sodio para tener HCl y reacción de este último con el CrO3 para obtener el cloruro de cromilo.


Las tres obtenciones que se trabajan en este bloque temático suponen una importante experiencia para el estudiante, quien comienza a conocer en el laboratorio la reactividad de los halógenos. En primer lugar, ha de obtener el halógeno que va a actuar como reactivo, lo cual le llevará a estudiar la estabilidad del compuesto de partida. Por otro lado, una vez obtenido el halógeno, podrá comprobar la validez del método escogido para obtener cada uno de los compuestos. Además, los tres procedimientos de cada una de las prácticas son diferentes: en la primera se obtiene el FeCl2 haciendo pasar Cl2 gas sobre Fe, en la segunda se da una reacción entre líquidos y se obtiene un precipitado y, en la tercera, se genera CrO2Cl2 líquido que se destila a partir de una mezcla heterogénea. Todo ello conlleva el manejo de diferentes medios para obtener el compuesto.


El estudiante deberá estudiar las distintas vías conducentes a la preparación de cada uno de los haluros y elegir la más adecuada, teniendo en cuenta disponibilidad de reactivos, montaje e infraestructura necesaria. La obtención de los reactivos y el diseño del reactor vendrán a determinar el modo de proceder. El estudiante deberá recordar en todo momento que está trabajando con halógenos, especies muy reactivas. En el libro de prácticas podrá encontrar descritos con claridad los procesos químicos y el montaje experimental.

Bloque Temático 5. Otras combinaciones oxigenadas

Introducción

Además de los óxidos, a los que se ha hecho mención anteriormente, son muy numerosas otras combinaciones químicas en las que participa el oxígeno. De hecho, el oxígeno es el elemento más abundante de la corteza terrestre en sus múltiples combinaciones químicas, se acerca al 89% de su participación en mares y océanos, y ocupa el 21% del aire en volumen. La especie más reactiva es el oxígeno atómico. El O2 ha de ser activado para dar lugar a reacción química.

En este bloque temático se va a estudiar la obtención de una sal oxigenada, una sal azufrada (tioantimoniato), y tres sales dobles, todas ellas con moléculas de agua de cristalización.

Es del mayor interés para el estudiante el conocimiento estructural de las sales y de las sales dobles. Se sugiere un estudio detenido de este aspecto, donde intervienen dos cationes para neutralizar la carga aniónica y generar una red cristalina estable junto a la contribución de agua de crsitalización.

El anión tioantimoniato, SbS43-, más voluminoso que el SO42- , cristaliza con un número elevado de moléculas de agua de cristalización, necesarias para su estabilidad en el cristal. No se trata de un



compuesto propiamente oxigenado, pero ha parecido apropiado incluirlo en este bloque por su proximidad, como catión, al sulfato.


Cuando el estudiante se enfrenta a la síntesis de este tipo de compuestos, se considera que ya dispone de ciertos criterios de actuación en el laboratorio y un conocimiento razonable del “hecho químico”. La preparación de estas sales conlleva cierta finura en la actividad experimental. Lo que se pretende obtener ha de ser bien conocido, en sus aspectos teóricos y estructurales, por el estudiante. Se trata, en todos los casos, de sales con agua de cristalización y, en algunos de ellos, son sales dobles, es decir con más de un catión.

Es muy importante hacer ver al alumno que estos compuestos presentan estructuras “muy interesantes” más que “complejas”. Esta actitud positiva del profesor debe ser transmitida nítida y netamente a sus alumnos para disponerles de forma más receptiva al estudio de un aspecto que suele resultar arduo para la mayoría. Resultará del mayor interés, y será muy formativo, hacer ver a los estudiantes que estas estructuras son estables gracias a la participación de diversas especies en el cristal. Habrá que incidir, muy específicamente, en el hecho de cómo la sal anhidra, en disolución, “capta” moléculas del disolvente (agua) para formar cristales que precipitan. Dichas moléculas de agua del cristal son absolutamente necesarias para la estabilidad del mismo: es el agua de cristalización.

Finalmente, será también muy formativo el comprobar que estos materiales con agua de cristalización pueden presentar “eflorescencia”, es decir, la pérdida de dicho agua de cristalización pudiendo modificarse el color, convirtiéndose en una sustancia pulverulenta. Si la eflorescencia no se da de forma natural en las condiciones de presión y temperatura del laboratorio es posible que se consiga en una estufa a temperaturas no muy elevadas. Se deberá consultar el manual correspondiente para conocer las propiedades y estabilidad del cristal obtenido.


De nuevo, hay que decir que la toma de decisión para llevar a cabo la síntesis del modo más eficaz y con mayor rendimiento se basará en las propiedades y disponibilidad de los reactivos químicamente más adecuados. Este estudio previo es del mayor interés; se podría decir que se trata de la parte más formativa (químicamente) de las enseñanzas prácticas.

No se presenta este apartado de modo más pormenorizado en esta guía, ya que el manual de prácticas lo desarrolla de forma extensa y muy clarificadora para cada uno de los experimentos del programa.

Bloque Temático 6. Síntesis de complejos o compuestos de coordinación

Introducción

Los compuestos de coordinación constituyen un grandísimo grupo de combinaciones químicas. Ello es debido a su gran diversidad que estriba en: numerosos metales pueden actuar como átomos centrales del complejo, numerosas especies pueden actuar como ligandos y, además, son muy variadas las formas en que los ligandos se pueden disponer en torno al átomo central.

La química ha experimentado en el último siglo un gran desarrollo y eso ha sido posible gracias a diversos factores de tipo tecnológico y, también, por la mejor comprensión de la estructura de la materia. A esto último ha contribuido de manera especial la química de la coordinación.




No resulta muy afortunado el calificativo de “complejo” pensando en nuestros estudiantes; es mejor hablar de “compuesto de coordinación”. De nuevo, habrá que trasladarles la idea de la gran importancia e interés de estos materiales. Además, su síntesis suele conllevar aspectos muy formativos, por lo que la preparación de este bloque de compuestos ha de ser tratada con verdadera atención y dedicación.


El estudiante deberá tener perfectamente asimilado el concepto de compuesto de coordinación. Sólo, de este modo, podrá comprender el porqué de las distintas estrategias que se van a seguir en la síntesis de estos compuestos. Habrá que comprender muy bien por qué se elige un material y no otro para extraer el metal que va a ser el centro del complejo. También, se deberá comprender por qué se va a poder disponer de los ligandos al obtenerlos a partir de algún reactivo o, en su caso, conocer si se puede disponer directamente de ellos.

Evidentemente, la reacción principal es la de formación del compuesto de coordinación. Estas reacciones suelen ser muy sensibles a las condiciones experimentales de presión y temperatura, y al tiempo, ya que no todas responden a procesos rápidos.

Un aspecto importantísimo en este tipo de compuestos es la disposición relativa, unos con respecto a otros, de sus constituyentes, es decir, su geometría. Es muy frecuente la existencia de isómeros, por lo que las síntesis habrán de ser seguidas con verdadera atención con el fin de obtener lo que se pretende y no ninguna otra sustancia isómera. De ser posible, sería de verdadero interés hacer una caracterización del compuesto obtenido, con lo que se conseguirían dos objetivos: certificar que lo obtenido es lo deseado y permitir que el estudiante conozca otras técnicas experimentales útiles en el estudio de los materiales.


El estudiante va a tener que emplear estrategias que, en general, ya conoce. Por lo dicho anteriormente, la síntesis de compuestos de coordinación suele ser bastante sensible a las condiciones experimentales y al medio químico en que se lleven a cabo.

Es del mayor interés que el alumno tenga presente durante toda la síntesis cuál es el compuesto y la geometría del mismo. Ya se ha dicho que la isomería es una frecuente propiedad en este tipo de compuestos y, puede ocurrir que lo que se obtiene no sea exactamente aquello que se desea, sino un isómero del mismo. Estas ideas deben tenerse muy presentes en el planteamiento del experimento. El manual de laboratorio (“Prácticas de Química Inorgánica”) presenta de un modo sencillo y muy claro el por qué y cómo se abordan las distintas estrategias para la obtención de estos compuestos de coordinación.

2.2 Orientaciones para el estudio de los contenidos de la Introducción a la Experimentación en Química Orgánica

El contenido de esta parte de la asignatura se encuentra desarrollado en la Unidad Didáctica Curso Experimental de Química Orgánica, editada por la UNED:

• BALLESTEROS GARCÍA, P.; CABILDO MIRANDA, M. P.; CLARAMUNT VALLESPÍ, R. Mª.; GARCÍA FRAILE, A.; TESO VILAR, E.: Curso Experimental de Química Orgánica. Editorial UNED. 1989. ISBN: 9788436224566.



De los 30 experimentos que integran dicho texto, se trabajará solamente con los experimentos 1-19, que se relacionan a continuación:

Experimento 1. Destilación fraccionada y destilación a vacío Experimento 2. Cromatografía de adsorción y de gas-líquido Experimento 3. Propiedades químicas de los hidrocarburos Experimento 4. Preparación de ciclohexeno a partir de ciclohexanol. Pruebas de insaturación Experimento 5. Reacción de Diels-Alder entre furano y anhídrido maleico Experimento 6. Preparación de bromobenceno Experimento 7. Síntesis de tercbutilbenceno Experimento 8. Estudio cinético de una reacción solvolítica Experimento 9. Reacciones de sustitución nucleófila. Competición entre nucleófilos Experimento 10. Preparación de bromuro de n-butilo Experimento 11. Preparación de o- y p-nitrofenoles y ácido pícrico Experimento 12. Preparación de acetanilida a partir de nitrobenceno Experimento 13. Colorantes y teñido Experimento 14. Propiedades del benzaldehído Experimento 15. Preparación de ácido adípico por oxidación de ciclohexanol Experimento 16. Preparación de trifenilmetanol por reacción de Grignard Experimento 17. Síntesis de acetofenona Experimento 18. Preparación de ácido p-nitrobenzoico Experimento 19. Síntesis de Wöhler de la urea

El estudiante deberá estudiar el contenido de las 19 prácticas aunque en el laboratorio del Centro Asociado sólo realizará unas cinco o seis (entre obligatorias y optativas) hasta completar 20 horas de trabajo experimental en el laboratorio.

Estas cinco o seis prácticas se seleccionarán a partir de los 11 experimentos incluidos en los dos Bloques Temáticos siguientes:

Bloque Temático 1. Aspectos básicos

Este Bloque Temático engloba los siguientes experimentos:

• Destilación fraccionada y destilación a vacío • Cromatografía de adsorción y de gas-líquido • Propiedades químicas de los hidrocarburos • Estudio cinético de una reacción solvolítica • Propiedades del benzaldehído




Los dos primeros experimentos abordan la ejecución de dos técnicas muy útiles en la separación de compuestos químicos: la destilación y la cromatografía. Aunque parezcan técnicas sencillas es muy importante acostumbrarse a realizarlas de forma precisa, pues de ello va a depender la obtención de datos correctos y exactos, tanto durante su periodo de formación como en etapas posteriores. En el tercero se realizan medidas cinéticas y se determina la constante de velocidad de una reacción de sustitución nucleófila unimolecular. Finalmente, el cuarto y quinto experimentos están dedicados al estudio de las propiedades de una serie de hidrocarburos y del benzaldehído, respectivamente.

Bloque Temático 2. Síntesis Orgánica

• Preparación de ciclohexeno a partir de ciclohexanol. Pruebas de insaturación • Preparación de bromuro de n-butilo • Preparación de acetanilida a partir de nitrobenceno • Colorantes y teñido • Preparación de ácido adípico por oxidación de ciclohexanol • Síntesis de Wöhler de la urea

En ellos se aplicarán distintos tipos de reacciones como las de eliminación, sustitución nucleófila, diazotación y oxidación para la síntesis de diferentes compuestos y en el último se realizará la síntesis de un compuesto orgánico, la urea, a partir de materiales inorgánicos.

A continuación se detallan de forma individualizada cada uno de los experimentos, haciendo especial hincapié en los aspectos más relevantes tanto para su comprensión a nivel teórico como para su correcto desarrollo en el laboratorio.

Experimento: Destilación fraccionada y destilación a vacío

Se corresponde con el experimento 1 del texto básico

Introducción

La destilación es una técnica que permite la separación de los diferentes componentes líquidos ó de sólidos disueltos en líquidos de una mezcla, aprovechando sus diferentes puntos de ebullición o lo que es igual sus diferentes presiones de vapor. En base a esto, es posible distinguir entre:

• Destilación sencilla. Se utiliza para separar los componentes líquidos de una mezcla cuando sus puntos de ebullición difieran al menos entre 60-80 ºC.

• Destilación fraccionada: Es una variante de la destilación sencilla que se utiliza principalmente cuando los líquidos a separar presentan puntos de ebullición muy cercanos. Permite realizar en una operación continua una serie completa de destilaciones, evitando así el procedimiento tedioso que supondría realizar sucesivas destilaciones sencillas.

• Destilación a vacío: La presencia en una mezcla de compuestos que descomponen con facilidad o que presentan puntos de ebullición difíciles de alcanzar justifica la elección de una destilación a presión reducida.

En esta práctica y debido a su larga duración, se elegirá entre la técnica de destilación fraccionada o la



de destilación a vacío. La destilación sencilla, que es la más básica, se realiza cuando se cursa la asignatura de primer curso "Operaciones Básicas en el Laboratorio de Química". A lo largo del experimento manejará otras técnicas como, medida de líquidos con probeta, forma correcta de leer la temperatura o engrasado de esmerilados, necesario cuando se realiza una destilación a vacío.


Los resultados de aprendizaje asociados a los contenidos de esta práctica son:

• Comprender el fundamento teórico del proceso de destilación • Distinguir, de acuerdo con la mezcla de componentes a separar que se maneja, el tipo de destilación

más conveniente en cada caso. • Realizar de forma correcta el montaje del equipo necesario en función del tipo de destilación

seleccionada. • Conocer la función de cada una de las piezas incluidas en el montaje de destilación a fin de lograr

una correcta selección de las mismas. • Ser conscientes de lo importante que es cumplir con todas las medidas de seguridad que se indican

en el procedimiento experimental para evitar pérdidas de producto y posibles accidentes. • Manejar de forma adecuada los resultados obtenidos.


Cómo se expresa la ley de Raoult; cuándo se puede aplicar a los componentes de una mezcla líquida; por qué en determinados casos dichos componentes se alejan del comportamiento ideal y no la siguen; o también saber interpretar los diagramas de equilibrio líquido-vapor a presión constante, son cuestiones cuya respuesta es importante que conozca y comprenda antes de realizar la práctica, ya que constituyen el fundamento teórico en el que se basa la técnica de la destilación.

También es necesario y útil que conozca las características concretas de los dos tipos de destilación que se describen y que recuerde o en su defecto repase la definición de conceptos relacionados como: punto o temperatura de ebullición y presión de vapor.

A la hora de llevar a cabo el experimento seleccionado es importante tener un criterio acerca de la elección del material adecuado y de su correcto montaje, así como de la manipulación de todos los productos a utilizar en función de sus características.

Experimento: Cromatografía de adsorción y de gas-líquido

Este experimento se halla totalmente descrito y explicado en el texto base, correspondiendo con el experimento 2 del mismo. No obstante, seguidamente destacaremos los aspectos más relevantes a tener en cuenta.

Introducción

La cromatografía es una técnica de separación y purificación de productos que no presenta los inconvenientes de otras técnicas que tienen también estos objetivos, como son la destilación, la cristalización o la sublimación. Esto es debido a que puede emplearse con mezclas de productos cuyos puntos de ebullición o solubilidades sean de gran similitud, o con cantidades muy pequeñas de sustancias. Es decir,




permite trabajar a microescala, por lo que es una técnica muy extendida en los laboratorios de Química Orgánica y de Bioquímica.

Esta técnica se basa en que, en una mezcla, los distintos productos se distribuyen entre una fase fija (fase estacionaria, constituida por un adsorbente) y una fase móvil. Los componentes de la mezcla son así arrastrados por la fase móvil, que fluye a través de la fase fija, y su separación tiene lugar por la distinta afinidad de cada uno por el adsorbente. La fase fija o estacionaria (o también soporte) consiste en un adsorbente sólido, que se encuentra contenido bien en una columna, bien sobre una placa, mientras que la fase móvil puede ser un líquido (disolvente) o un gas. De acuerdo con estas variables, se distinguen los siguientes tipos de cromatografías:

• Cromatografía de columna • Cromatografía en capa fina • Cromatografía de gas-líquido

La cromatografía gas-líquido permite realizar análisis no sólo cualitativo, sino también cuantitativo. Para ello los cromatógrafos correspondientes constan de un detector, cuya misión es transformar en una señal eléctrica la respuesta producida por la presencia de un compuesto determinado. Esta señal se traduce a su vez, mediante un registro, en un “pico”, cuya área es proporcional a la cantidad de compuesto presente en la muestra.

En este experimento, se realizará la separación de distintas mezclas de productos por cromatografía de columna y de capa fina. La separación por cromatografía de gas-líquido no será llevada a cabo, aunque se deberá estudiar también todo lo relativo a este tipo de cromatografía, en cuanto a su fundamento teórico y características.


La realización de este experimento lleva asociados los resultados de aprendizaje siguientes:

• Explicar el fundamento teórico de las técnicas cromatográficas. • Enumerar las ventajas e inconvenientes de las técnicas cromatográficas frente a otras técnicas de

separación. • Distinguir los distintos tipos de cromatografía. • Ser capaz de aplicar la técnica cromatográfica más idónea en función de la mezcla de productos con

la que se haya de trabajar. • Realizar el montaje del equipo necesario en cada uno de los tipos de cromatografía. • Preparar las muestras con las que se debe trabajar en cromatografía. • Una vez obtenidos los resultados experimentales, deducir las conclusiones correspondientes.


En la cromatografía en columna se deberá poner especial cuidado en el relleno de la misma con el adsorbente, a fin de que éste se deposite uniformemente a lo largo de la columna. Se preparará asimismo la disolución-mezcla de los dos colorantes que se han de separar y se añadirá a la columna una porción de esa



disolución con una pipeta, técnicas que ya han sido tratadas anteriormente en la asignatura de Operaciones Básicas en el Laboratorio de Química.

Los dos colorantes se separarán también por cromatografía en capa fina. La presencia de cada uno en la mezcla se detectará por comparación del Rf respectivo con el Rf del compuesto puro, que se habrá introducido directamente en la placa mediante un capilar.

Experimento: Propiedades químicas de los hidrocarburos

Se corresponde con el experimento 3 del texto base.

Introducción

Dentro de la Química Orgánica los hidrocarburos son los compuestos más sencillos que existen al estar formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. Dentro de estos compuestos es posible distinguir entre:

• Hidrocarburos no aromáticos como son los alcanos, alquenos, alquinos y también los hidrocarburos alicíclicos o de cadena cerrada en los que pueden existir, a su vez, enlaces sencillos, dobles o triples entre los carbonos que forman el ciclo.

• Hidrocarburos aromáticos, también son hidrocarburos cíclicos aunque con características diferentes a los hidrocarburos alifáticos.

Estos compuestos presentan propiedades físicas muy similares aunque, y debido a las diferencias en lo que a estructura se refiere, tienen diferentes propiedades químicas, es decir diferente reactividad.

Se prepararán algunos reactivos, lo que se utilizará para resaltar algo que es fundamental y muy importante en un laboratorio de Química Orgánica: conocer, antes de realizar un experimento, las características tanto de los reactivos que se van a utilizar como de la propia reacción, con el fin de evitar accidentes.



• Comprobar la distinta reactividad de una serie de hidrocarburos frente a diferentes reactivos en función de sus propiedades.

• Diferenciar la reactividad de cicloalcanos, cicloalquenos, alquinos e hidrocarburos aromáticos en reacciones de adición y frente a reactivos de sustitución nucleófila.

• Destacar la influencia que tienen, las condiciones de reacción, en dicha reactividad. • Manipular de forma correcta los reactivos a utilizar. • Interpretar de forma adecuada los resultados obtenidos.


Conocer la estructura de los distintos tipos de hidrocarburos y justificar sus propiedades y su reactividad será muy importante antes de comenzar la práctica. Para ello será importante recordar o en su defecto repasar conceptos como covalencia del carbono, hibridación de orbitales atómicos y sus tipos y también el




concepto de resonancia.

Experimento: Estudio cinético de una reacción solvolítica


Introducción

La reacción de Sustitución Nucleófila alifática es una de las más típicas que experimentan los halogenuros de alquilo. Dependiendo de diversos factores tales como tipo de halogenuro, fortaleza del nucleófilo, grupo saliente y de la polaridad y carácter prótico o no del disolvente empleado, la reacción podrá transcurrir por uno de los siguientes mecanismos: SN1 (Sustitución Nucleófila Unimolecular) y SN2 (Sustitución Nucleófila Bimolecular).

En este experimento se va a llevar a cabo la reacción de solvolisis (nucleófilo es el propio disolvente) del cloruro de terc-butilo. Se trata de una reacción típica SN1 ya que el halogenuro es terciario y el disolvente, el agua, da polaridad al medio y a su vez es un nucleófilo débil. Por medidas de la velocidad a diferentes concentraciones de cloruro de terc-butilo podrá determinarse la validez del mecanismo. A su vez, se podrá estudiar la influencia de la temperatura y de la polaridad del disolvente sobre la velocidad de solvolisis.


Al final de este experimento se espera que el estudiante sea capaz de:

• Distinguir entre los dos mecanismos por los que puede transcurrir una sustitución nucleófila. • Determinar el mecanismo de una reacción de sustitución nucleófila mediante la realización de

medidas cinéticas. • Medir la constante de velocidad de una reacción SN1. • Demostrar la influencia de la temperatura, concentración del halogenuro y la polaridad del medio

sobre la velocidad de la reacción SN1.


El procedimiento que va a utilizarse en este experimento consistirá en la medida del tiempo necesario para que se produzca la solvolisis del 10% del cloruro de terc-butilo en solución de concentración conocida y en una mezcla acetona-agua y a una temperatura determinada, la cual se alcanzará empleando un criostato en el que deberán estar introducidos los erlenmeyers con las disoluciones al menos 10 minutos.

Se prepararán tres disoluciones de partida: 0,1 M de cloruro de terc-butilo en acetona, 0,1 M de NaOH en agua y la disolución de azul de bromofenol como indicador. La cantidad de NaOH que se añadirá en cada reacción debe suponer exactamente el 10% en moles de la cantidad del halogenuro, comenzando a medirse el tiempo en el mismo instante que se realice la adición. En el momento que todo el hidróxido sódico sea neutralizado por el HCl formado en la reacción el indicador pasará de color azul intenso a amarillo verdoso, momento en el que habrá que tomar la medida del cronómetro o segundero de reloj.

En este experimento hay que ser muy cuidadosos en los siguientes aspectos: preparación de las disoluciones; medida de los volúmenes que se pipetean de las disoluciones de partida; buena termostatización de las disoluciones; y, por último, medida del tiempo en el que se produce el viraje del



indicador.

Experimento: Propiedades del benzaldehído


Introducción

En este experimento se comprueban algunas características del benzaldehído, en cuanto a su reactividad y propiedades químicas. Ante todo hay que tener en cuenta que es un compuesto carbonílico, obviamente un aldehído, y que además no contiene hidrógenos en α. De este hecho se desprenden unas importantes consecuencias desde el punto de vista de la reactividad del benzaldehido:

• Los hidrógenos en posición α respecto de un grupo carbonilo tienen cierto carácter ácido y confieren a los compuestos que los contienen una reactividad específica, sobre todo en las reacciones de condensación. Por tanto, en el caso del benzaldehído el grupo carbonilo será el centro de reactividad en este tipo de reacciones.

• Al carecer de hidrógenos en α, a semejanza con otros aldehídos que tampoco los contienen, el benzaldehído en medio alcalino sufrirá un proceso de autooxidación-reducción.

Por otra parte, debe recordarse que, dentro los compuestos carbonílicos, los aldehídos se oxidan con relativa facilidad y tienen poder reductor, mientras que las cetonas, no. Esta diferenciación ofrece un rápido y fácil procedimiento para distinguir en el laboratorio ambos tipos de funciones orgánicas.

Finalmente, los aldehídos reaccionan con amoniaco y con funciones orgánicas derivadas del mismo.


Tras la realización de este experimento se deberán alcanzar los resultados de aprendizaje siguientes:

• Comprobar la fácil oxidación del benzaldehído. • Diferenciar el grupo aldehído del grupo cetónico, gracias al poder reductor de aquél. • Reconocer la reactividad específica del benzaldehído originada por su carencia de hidrógenos en α. • Deducir el comportamiento químico del benzaldehído, en particular, y del grupo aldehído, en general,

a través de unos rápidos ensayos de laboratorio.


En este experimento se llevan a cabo reacciones rápidas y bastante sencillas y que no requieren montajes complicados de aparatos. Se trata más bien de realizar una serie de ensayos y pruebas para poner de manifiesto algunas propiedades bastante significativas del benzaldehído. Lo más importante es, pues, seguir cuidadosamente las instrucciones del procedimiento experimental y observar lo que va ocurriendo, anotarlo y reflexionar sobre las causas del fenómeno observado.

En este sentido, previamente se deberá hacer una revisión de:

• La estructura del grupo carbonilo y de los compuestos orgánicos que lo contienen • Las propiedades químicas de los aldehídos




• Las reacciones características de los aldehídos

Experimento: Preparación de ciclohexeno a partir de ciclohexanol. Pruebas de insaturación


Introducción

La obtención de ciclohexeno partiendo de ciclohexanol se produce mediante la deshidratación de este último. En definitiva, se trata de la deshidratación de un alcohol al alqueno correspondiente, que se encuadra dentro de las reacciones de eliminación. En una reacción de eliminación en el compuesto de partida se produce la pérdida de dos o más átomos en forma de pequeñas moléculas inorgánicas, como H2O, XH (X=halógeno) o NH3, y la formación de un enlace múltiple.

La deshidratación de alcoholes tiene lugar en presencia de un ácido fuerte, como el ácido sulfúrico o el ácido fosfórico. Se debe poner atención al mecanismo de esta reacción, expuesto en el texto base, y observar cómo el proceso comienza por el ataque del protón al oxígeno del grupo OH, con lo que se forma una molécula de H2O, que se elimina, dando lugar a un carbocatión.

En cuanto a las pruebas de insaturación, se basan en la labilidad del doble enlace de los alquenos. Así, tienen lugar fácilmente reacciones de adición, en las que a cada carbono del doble enlace se une un átomo o grupo atómico, con lo que se convierte en un enlace sencillo. Debido a esa labilidad, también es atacado por agentes oxidantes.


Tras la realización de este experimento se habrán de conseguir los siguientes resultados de aprendizaje:

• Explicar el mecanismo de deshidratación de alcoholes, como ejemplo de reacciones de eliminación. • Controlar las condiciones de reacción y seleccionar los productos más adecuados para la misma, a

fin de evitar productos secundarios indeseados. • Ser consciente de la necesidad de manipular con cuidado los productos que resulten peligrosos para

el organismo. • Reconocer la presencia de dobles enlaces a través de determinados ensayos de laboratorio.


Para conseguir la deshidratación del ciclohexanol es necesario calentarlo en presencia de un ácido fuerte. En este experimento se emplea ácido fosfórico, ya que aunque la reacción sea más lenta que con el ácido sulfúrico se evitan los vapores tóxicos producidos por éste, así como la formación de polímeros. Por esto último, también es importante controlar la temperatura. Es necesario agitar simultáneamente a la calefacción, para lo cual se emplea un agitador magnético, método de agitación muy común en el laboratorio debido a su sencillez y a que no requiere un montaje especial. Hay que resaltar que este proceso es en realidad un equilibrio químico, por lo cual se conecta al matraz de reacción un equipo de destilación, ya que así el ciclohexeno a medida que se produce va destilando, con lo que desaparece del medio de reacción y se desplaza el equilibrio a la derecha, es decir, hacia la formación



de ciclohexeno. Al realizar las pruebas de instauración es importante observar los cambios de color que se producen, y analizar el proceso que ha tenido lugar en cada caso.

Experimento: Preparación de bromuro de n-butilo


Introducción

Uno de los métodos más empleados para la obtención de halogenuros de alquilo consiste en la sustitución del grupo hidroxilo de un alcohol por un halógeno. En este experimento se va a realizar la síntesis de bromuro de n-butilo a partir del alcohol n-butílico, un alcohol primario, utilizando como reactivo bromuro sódico. Se trata de una reacción de sustitución nucleófila bimolecular (SN2) en la que un nucleófilo, el ión halogenuro X−, ataca al carbono unido al heteroátomo, -OH, deficiente en electrones o electrófilo. Se trata de una reacción concertada en la que la ruptura del enlace C-OH2+ es simultánea a la formación del enlace C-Br.

La reacción se lleva a cabo en presencia de ácido sulfúrico, un ácido fuerte, que al reaccionar con el bromuro sódico da lugar a bromuro de hidrógeno (HBr) que es el reactivo nucleófilo y además convierte al grupo hidroxilo en -OH2+ que es un buen grupo saliente.


Tras la realización de este experimento se espera que el estudiante sea capaz de:

• Explicar el mecanismo de las reacciones de sustitución nucleófila bimolecular. • Reconocer el papel que cada uno de los reactivos desempeña en la reacción. • Manejar con precaución los productos que conlleven algún riesgo para sí mismo o para los

compañeros. • Realizar de forma correcta la destilación necesaria para la obtención del bromuro de n-butilo. • Calcular y expresar de forma correcta los resultados obtenidos.


En este experimento deberá ser especialmente cuidadoso al mezclar los diferentes reactivos que intervienen. La reacción implica calefacción, primero suave y luego a reflujo, por lo que deberá prestar atención, de forma que exista siempre una adecuada circulación de agua a través del refrigerante.

Repase la práctica de destilación, ya que tendrá que destilar dos veces para obtener el bromuro de n-butilo puro. Observe como varía la temperatura a lo largo de la destilación y recoja sólo la fracción correspondiente al intervalo de temperatura que se le indica y que incluye el punto de ebullición del n-butilo. Entre una destilación y otra realizan una serie de extracciones líquido-líquido (L-L); se trata de una técnica sencilla pero que ha de realizarse de forma correcta, por lo que si tiene alguna duda puede consultar el texto base que se maneja en la asignatura de "Operaciones Básicas en el laboratorio de Química" de primer curso.




Experimento: Preparación de acetanilida a partir de nitrobenceno


Introducción

La síntesis de acetanilida partiendo de anilina y un derivado carboxílico (RCOX) constituye un ejemplo de reacción de adición-eliminación, en la que se produce el ataque nucleófilo del grupo amino al átomo de carbono del grupo carbonilo y la eliminación del grupo X. Para que tenga lugar esta reacción es necesario que X sea un buen grupo saliente (nucleófugo), es decir, una base débil, lo que hace que la velocidad de formación de la amida sea función del reactivo que se utiliza. De esta forma, si se utilizara un ácido (X = OH), la reacción sería muy lenta; se requeriría mucho tiempo y además temperaturas elevadas, mientras que con un derivado de ácido (X = halógeno), la reacción podría transcurrir de forma violenta. Los anhídridos de ácido (X = -OCOR) experimentan también reacciones de adición-eliminación aunque menos vigorosas que los cloruros de ácido por lo que la reacción se llevará a cabo utilizando anhídrido acético como reactivo.



• Explicar la reacción de síntesis de la acetanilida como ejemplo de reacción de adición-eliminación. • Relacionar la velocidad de esta reacción con el tipo de reactivo que se utiliza. • Realizar la recristalización de la amida como método de purificación. • Reconocer la pureza del producto obtenido por comparación entre su punto de fusión y el encontrado

en la bibliografía.


Este experimento en su totalidad (síntesis de acetanilida a partir de nitrobenceno) constituye una iniciación a la síntesis por pasos, mediante la utilización de reacciones sencillas. En un primer paso se obtendría anilina por reducción del nitrobenceno para posteriormente obtener la amida mediante una reacción de acilación. Sin embargo, y debido a su larga duración, se realizará únicamente la segunda parte del mismo, es decir, la síntesis de acetanilida a partir de anilina comercial.

En esta segunda parte del experimento, la acetanilida obtenida por reacción entre la anilina y el anhídrido acético, se purifica por recristalización en agua y una vez seca se caracteriza mediante la determinación del punto de fusión. Es por ello muy importante que el estudiante recuerde, o en su defecto repase, tanto los fundamentos de estas técnicas como la forma de realizarlas, antes de comenzar el experimento.

Experimento: Colorantes y teñido


Introducción

La reacción entre una amina aromática y nitrito sódico en medio ácido se denomina diazotación y el



compuesto formado sal de diazonio. Esta sal de diazonio, como electrófilo que es, puede dar lugar a una sustitución electrófila aromática en anillos aromáticos que contengan grupos dadores de electrones como hidroxilo o aminas. Esta reacción se conoce como copulación de sales de diazonio y da lugar a azo compuestos, también conocidos como colorantes por ser compuestos intensamente coloreados y, por ello, son utilizados en el teñido de fibras (lana, seda, algodón, nylon, dacron, etc.).

La unión fibra-colorante puede tener lugar por formación de distintos tipos de enlace entre ambos (iónico, enlace de hidrógeno, de coordinación con metales) y en algunos casos no se produce enlace químico sino precipitación o dispersión del colorante en la fibra. Por ello, los colorantes se pueden clasificar en siete grupos: directos, bisazoicos, en rama, con mordiente, a la tina, dispersos y reactivos.



• Conocer el fundamento teórico de la reacción de diazotación y aplicar dicho conocimiento a nivel experimental realizando la síntesis en el laboratorio.

• Preparar colorantes azoicos por reacción de copulación de sales de diazonio con aminas o fenoles. • Conocer el comportamiento de los colorantes en el proceso de teñido de fibras. • Diferenciar entre distintos tipos de fibra según su unión con un colorante dado.


En este experimento se va a llevar a cabo únicamente la síntesis de dos colorantes, el “naranja de metilo” y el “rojo para”. Debido al tiempo que conllevaría el teñido de las fibras con los distintos tipos de colorantes que se indican en el texto, esta parte de la práctica no se llevará a cabo.

Es importante la realización del experimento siguiendo las instrucciones indicadas en el texto, sobre todo en lo referente a las cantidades empleadas, preparación de las disoluciones que contienen los reactivos y orden correcto de vertido de unas disoluciones en otras. También y debido a que la reacción de formación de la sal de diazonio tiene lugar a 0 ºC, antes de añadir la disolución de nitrito sódico sobre la amina aromática, la disolución que contiene esta última deberá estar enfriada mediante la utilización de hielo picado en el caso del naranja de metilo, o la introducción en un baño de hielo en el caso del rojo para.

Experimento: Preparación de ácido adípico por oxidación de ciclohexanol


Introducción

En este experimento volvemos a utilizar el ciclohexanol como compuesto de partida, si bien en este caso se le somete a una oxidación, mediante la cual se abre el anillo por una ruptura carbono-carbono. De esta manera, los dos carbonos del enlace roto se oxidan al máximo grado dando así lugar a un ácido dicarboxílico, concretamente al ácido adípico. Este tipo de reacción puede hacerse extensiva a la preparación de otros compuestos dicarboxílicos, ya que tanto en los alcoholes, como en las cetonas y en los alquenos alicíclicos el ciclo se rompe por acción de agentes oxidantes.

No obstante, las condiciones de reacción han de ser vigorosas y el agente oxidante también, usándose el ácido nítrico para conseguir la oxidación completa hasta el grupo carboxilo.





Una vez finalizado el experimento el estudiante deberá ser capaz de:

• Comprender el fundamento teórico de la oxidación de ciertos compuestos alicíclicos para obtener el compuesto dicarboxílico correspondiente.

• Llevar a cabo la oxidación del ciclohexanol, controlando las condiciones de reacción para obtener ácido adípico.

• Separar y purificar el producto de reacción, a fin de completar el proceso de esta obtención. • Calcular el rendimiento de este proceso de obtención.


Al realizar el montaje del material necesario en esta reacción, hay que tener en cuenta que el matraz donde se llevará a cabo ha de ser de tres bocas. Es necesario añadir gota a gota el ciclohexanol sobre la disolución de ácido nítrico y, además, controlar la temperatura. Una vez terminada la adición, se debe completar la reacción calentando unos minutos a 100 ºC, para lo cual se emplea un baño de agua.

Cuando la reacción ha finalizado, para ayudar a una mejor cristalización del ácido adípico se enfría el matraz introduciéndolo en un baño de hielo. Después el contenido del mismo se filtra, se lava con agua el sólido aislado y se recristaliza también en agua. El punto de fusión será, como siempre, un indicativo de la pureza del producto final. Estas técnicas de filtrado, lavado, recristalización y determinación del punto de fusión, ya han sido tratadas en el curso anterior de Operaciones Básicas en el Laboratorio de Química.

Experimento: Síntesis de Wöhler de la urea


Introducción

En 1828 el químico alemán Friedrich Wöhler sintetizó la urea, un producto metabólico que se había aislado de la orina, a partir de un compuesto inorgánico, el cianato amónico. La síntesis de Wöhler de la urea fue “la primera síntesis orgánica” llevada a cabo en el laboratorio. El cianato amónico se prepara, a su vez, a partir de cianato potásico y sulfato amónico.

NH4OCNΔ

H2N C NH2

O

UreaCianato amónico

(NH4)2SO4 + 2 KOCN 2 NH4OCN + K2SO4



• Sintetizar urea a partir de cianato amónico. • Separar la urea del sulfato potásico aplicando el método experimental más adecuado.



• Interpretar los resultados obtenidos en el estudio experimental acerca de las propiedades químicas de la urea.


Cuando se calienta la disolución que contiene el sulfato amónico y cianato potásico es importante que cuando se esté cerca de la sequedad (evaporación casi completa del agua) la calefacción no sea demasiado elevada ya que la urea funde a 132 ºC. Por otro lado, es primordial una eliminación completa del agua puesto que la urea es soluble y se perdería producto en el proceso de su aislamiento.

En lo referente a la separación de la urea del sulfato potásico, es importante que en la filtración en caliente, tanto el material (erlenmeyer, embudo) como el filtro de pliegues se hayan calentado previamente en la estufa, ya que la urea que va disuelta en el etanol caliente precipitaría en el filtro de pliegues por enfriamiento del disolvente en contacto con el material frío.

3.- ORIENTACIONES PARA LA REALIZACIÓN DEL PLAN DE ACTIVIDADES

El objetivo fundamental de esta asignatura es que el estudiante adquiera conocimiento y buenos hábitos de trabajo en las operaciones más comunes utilizadas en la experimentación de Química Inorgánica y Química Orgánica.

Es importante que además de desarrollar una cierta habilidad operativa, aprenda a encontrar las relaciones existentes entre la teoría y sus propias observaciones experimentales.

3.1. Aspectos sobre el desarrollo de las actividades prácticas en el laboratorio

Para adquirir las competencias de esta asignatura, el estudiante deberá tener en cuenta algunos aspectos fundamentales, como son:

• Seguridad

Es evidente que en cualquier laboratorio de química se trabaja con productos y materiales que pueden, a veces, ser peligrosos para la seguridad personal y la de los demás. Por ello, es obligatorio el uso permanente de bata, guantes y gafas de seguridad en el laboratorio.

El estudiante debe leer las etiquetas de los reactivos a emplear en cada experimento, observando los iconos y frases de seguridad que señalan los riesgos más importantes derivados de su uso y las precauciones que hay que adoptar para su utilización.

Uno de los materiales más comunes utilizados en el laboratorio es el vidrio. Se trata de un material duro pero frágil, con lo que puede provocar cortes y se puede verter su contenido. Siempre hay que depositar el vidrio roto en un contenedor para vidrio.

Otra faceta acerca de la seguridad en el laboratorio es el empleo de material a alta temperatura, como pueden ser los mecheros Bunsen. Hay que tener la precaución de que permanezcan cerrados cuando no se estén utilizando y por supuesto, no acercar ningún producto químico a la llama del mechero.

• Tratamiento de residuos

Los residuos generados en un laboratorio químico suelen ser de pequeña magnitud, pero muy variados y, algunos, peligrosos y tóxicos. La caracterización e identificación correctas de los mismos son básicas para




evitar riesgos debidos a manipulación, transporte o almacenamiento indebidos. A la hora de almacenarse, han de separase adecuadamente, evitando particularmente aquellas mezclas que supongan un aumento de su peligrosidad. Asimismo, una correcta clasificación y separación de los residuos facilita enormemente la elección del tratamiento que debe efectuarse para su eliminación y valorización.

• Metodología en el laboratorio

Antes de iniciar un experimento, el estudiante debe conocer y analizar su contenido con el fin de entender el “por qué” de todo lo que va a realizar posteriormente.

El estudiante debe saber en cada experimento el material que se va a utilizar, su nombre y la aplicación o aplicaciones que presenta.

Para desarrollar correctamente cualquier trabajo en el laboratorio, es necesario mantener siempre limpio el material y la mesa de trabajo. El material debe estar limpio y seco antes de empezar cada experimento. La limpieza se debe de realizar inmediatamente después de cada operación ya que es mucho más fácil y además, en esos momentos se conoce la naturaleza de los residuos que contiene.

El estudiante debe de realizar un cuaderno de laboratorio manuscrito con el contenido que a continuación se detalla, ayudándole de esta manera a saber lo que hace cuando lleve a cabo los ensayos.

• Breve introducción de la práctica y del trabajo a realizar. • Realización de los cálculos previos al experimento (p. ej. para saber las cantidades exactas de los

reactivos que se van a necesitar para preparar una disolución). • Una descripción del trabajo que se está realizando (procedimiento experimental, montajes,

esquemas de reacción, etc.) • Datos experimentales medidos. • Discusión de resultados. • Conclusiones. • Resolución a los ejercicios propuestos en el texto base.

Durante el desarrollo del experimento debe anotar todo lo que haga y descubra: los materiales y productos que utiliza, las condiciones (presión, temperatura, pH, etc.) en las que realiza el experimento, las dificultades que ha encontrado en su desarrollo, las medidas que ha adoptado para resolverlas, el valor de las variables medidas, los datos obtenidos, etc. No debe de confiar en su memoria de retención de un dato u observación, ni escribir éstos en hojas de papel sueltas, todo debe quedar reflejado en el cuaderno de laboratorio. Es muy fácil cometer errores, y de estos se sacan la mayoría de las veces consecuencias positivas. Por eso, es importante que el estudiante anote siempre lo que le ocurra y no lo que sabe que debería ocurrir. Si lo que observa, y los datos que obtiene no coinciden con lo previsto, debe de buscar una explicación, pero no falsear nunca ni sus datos, ni sus conclusiones. El estudiante también debe resolver en el cuaderno de laboratorio, todas las cuestiones que se plantean durante y al final de cada experimento del texto base.



El tiempo estimado de realización de las prácticas se detalla en la Tabla 1 y las fechas concretas de realización dependerán de la disponibilidad de cada Centro Asociado.

3.2. Bibliografía Básica

Como ya se ha mencionado anteriormente, todos los experimentos que constituyen el Programa de ambas experimentaciones se encuentran recogidos en los textos editados por la UNED que se indican a continuación:

Experimentación en QUÍMICA INORGÁNICA

• LÓPEZ GONZÁLEZ, J. D.; ORTEGA CANTERO, E.: Prácticas de Química Inorgánica (1ª). Editorial UNED. 1998. ISBN: 9788436237146.

Experimentación en QUÍMICA ORGÁNICA

• BALLESTEROS GARCÍA, P.; CABILDO MIRANDA, M. P.; CLARAMUNT VALLESPÍ, R. Mª.; GARCÍA FRAILE, A.; TESO VILAR, E.: Curso Experimental de Química Orgánica (1ª). Editorial UNED. ISBN: 9788436224566.

3.3. Bibliografía Complementaria

Los dos textos base editados por la UNED son autosuficientes pero si se desea consultar bibliografía complementaria, el equipo docente recomienda los siguientes libros:

Experimentación en QUÍMICA INORGÁNICA

• CARRIEDO, Gabino A.: La Química Inorgánica en Reacciones. Editorial SÍNTESIS. Madrid, 2010. ISBN: 978-84-9756-717-6.

• J. DEREK WOOLLINS, editor, Inorganic Experiments, 3ª ed. Editorial Wiley-VCH. Alemania 2009.

ISBN: 978-35-2732-472-9.

Experimentación en QUÍMICA ORGÁNICA

• MARTÍNEZ GRAU, M. A. y CSÁKY, A. G.: Técnicas experimentales en Síntesis Orgánica. Editorial Síntesis. Madrid, 1998. ISBN: 978-84-7738-605-6.

• VOGEL, A.I.: Textbook of Practical Organic Chemistry. 5ª ed. Pearson Education. Londres, 1996.

ISBN: 978-05-8246-236-6.

Asimismo, los estudiantes contarán con los fondos de las bibliotecas de la UNED, tanto de la Sede Central como las de Centros Asociados, y podrán hacer uso de los mismos bien presencialmente bien de forma virtual, a través de los recursos online de los que disponen dichas bibliotecas (tales como el acceso a catálogos, bases de datos, revistas científicas electrónicas, etc.).

3.3. Curso Virtual

Uno de los primeros contactos del estudiantado con esta asignatura debe realizarse a través del Curso Virtual. En él podrá acceder a:




• Esta guía de estudio. • Las Pruebas de Evaluación Continua (PEC). • Material de apoyo al estudio como páginas web de interés, etc. • Herramientas de comunicación siendo la más importante la de los foros a través de los cual podrá

comunicarse con el equipo docente, con el profesor tutor de su Centro Asociado y con el resto de estudiantes.

Por tanto, no sólo es aconsejable acceder al Curso Virtual sino que para ciertas actividades su uso es imprescindible.

Las Pruebas de Evaluación Continua se entregarán a través del Curso Virtual, como se detalla en el punto 1.3 de esta Guía.

3.4. Evaluación

La calificación final de esta asignatura será la media de las calificaciones obtenidas en cada experimentación: Química Inorgánica y Química Orgánica, a las que llamaremos calificaciones parciales, siendo necesario para superar la asignatura tener, como mínimo, un 5,0 en la nota final y, al menos, un 4,0 en una de las notas parciales.

A su vez, la calificación parcial que el estudiante obtenga en cada una de las experimentaciones, Inorgánica u Orgánica, vendrá determinada por la evaluación de cuatro actividades, todas ellas de obligada realización y en las que será necesario obtener, en cada una de ellas, al menos un 4,0. La ponderación de estas actividades se indica entre paréntesis:

• Prácticas de laboratorio presenciales (30% de la calificación) Se calificará la preparación del material para la realización del experimento, manipulación adecuada de reactivos y de residuos, realización de montajes, realización del procedimiento experimental y el tratamiento de datos.

• Elaboración de cuaderno de laboratorio (20% de la calificación) Se calificará la presentación, la organización de los contenidos (introducción, objetivos, parte experimental…) y la resolución de las cuestiones y ejercicios que se plantean tanto a lo largo del experimento como al final de éste. Se recuerda una vez más que su elaboración debe haber sido hecha a mano y nunca con ordenador.

• Examen de laboratorio (25% de la calificación) En el examen escrito, propuesto por el tutor, se calificará la adecuación pregunta-respuesta así como la presentación.

• Pruebas de Evaluación Continua (PEC) (25% de la calificación) Se calificará la adecuación pregunta-respuesta así como la presentación.

En todos los casos:

• La entrega de las PECs por parte de cada estudiante se realizará a través de la herramienta “tareas” del curso virtual, dejando así el trabajo a disposición de su profesor tutor.



• La evaluación y calificación de las cuatro actividades será realizada por el profesor tutor. • El profesor tutor deberá introducir la calificación obtenida para cada actividad realizada por sus

estudiantes dentro del apartado calificaciones existente en el curso virtual para que, de este modo, quede registrada.

4.- GLOSARIO Acilación: Reacción en la que un grupo acilo (R-CO-) se une a alguna unidad estructural de una molécula. Algunos ejemplos son la acilación de Friedel-Crafts y la conversión de aminas en amidas. Acilación de Friedel-Crafts. Reacción de sustitución electrófila aromática en la que un compuesto aromático reacciona con un haluro de acilo o un anhidrido de ácido carboxílico en presencia de un catalizador ácido de Lewis como el tricloruro de aluminio. El grupo acilo queda unido al anillo. Alquilación de Friedel-Crafts. Reacción de sustitución electrófila aromática en la cual un compuesto aromático reacciona con un halogenuro de alquilo en presencia de un catalizador ácido de Lewis como el tricloruro de aluminio. El grupo alquilo queda unido al anillo. Adición electrófila. Reacción orgánica en la que la especie que ataca primero al enlace múltiple es un reactivo electrófilo. Azeótropo (mezcla azeotrópica). Disolución que hierve a temperatura constante, produciéndose vapor de idéntica composición que el líquido. Carbocatión. Ion positivo en el que la carga reside en un carbono. Los carbocationes son especies inestables, que aunque normalmente no pueden aislarse, son intermedios en determinadas reacciones. Cicloadición. Adición, como la reacción de Diels-Alder, en la que se forma un anillo a través de un estado de transición cíclico. Coloreante azoico. Compuesto orgánico caracterizado por la presencia de un grupo azo como grupo cromóforo que se encuentra unido a anillos aromáticos. Concentración. Masa o volumen de soluto presente en una cierta cantidad (masa o volumen) de disolvente o de disolución. Cristalización. Método para purificar sustancias sólidas mediante la formación de cristales del sólido puro de una disolución saturada del mismo, separándolo así de las impurezas, que permanecen en la disolución. Cromatografía. Un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva, cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla. En todas ellas existe una fase fija (constituida por un adsorbente) y una fase móvil (que fluye a través de la fase fija), la cual arrastra los componentes de la mezcla, teniendo lugar su separación por la distinta afinidad de cada uno por el adsorbente. Destilación a vacío. Esta técnica se emplea en la separación de líquidos con un punto de ebullición superior a 150ºC. Como un líquido hierve cuando su presión de vapor iguala a la presión externa, se puede reducir el punto de ebullición disminuyendo la presión a la que se destila. Esta técnica se conoce como destilación a vacío o a presión reducida. La destilación a vacío se utiliza cuando el líquido tiene un punto de ebullición excesivamente alto o descompone a alta temperatura. Destilación fraccionada. La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado en química para separar mezclas (generalmente homogéneas) de líquidos mediante el calor, y con un amplio intercambio calórico y másico entre vapores y líquidos. Se emplea cuando es necesario separar sustancias cuyos puntos de

http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_f%C3%ADsico

http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Operaciones_de_separaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Operaciones_de_separaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Homog%C3%A9neas&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Masa

http://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)

http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n




ebullición difieran entre sí menos de 25 ºC. La diferencia respecto a la destilación simple es la presencia de una columna de fraccionamiento entre el matraz y la cabeza de destilación. Destilación simple. Procedimiento para separar un líquido de una mezcla, evaporando la fase líquida y condensando el vapor. Es una técnica utilizada en la purificación de líquidos cuyo punto de ebullición es inferior a 150º C a la presión atmosférica y sirve para eliminar impurezas no volátiles. Esta técnica también se emplea para separar dos líquidos cuyos puntos de ebullición difieran al menos entre 60-80 ºC. Destilación por arrastre de vapor. La destilación por arrastre con vapor es una técnica usada para separar sustancias orgánicas insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otras no volátiles que se encuentran en la mezcla, como resinas o sales inorgánicas, u otros compuestos orgánicos no arrastrables. Diazotación. Reacción en la que una arilamina primaria (ArNH2) se convierte en una sal de diazonio por reacción de nitrosación. Dilución. Operación mediante la cual se disminuye la concentración de una disolución por adición de más disolvente. Disolución saturada. Disolución que contiene la máxima cantidad posible de soluto a una temperatura determinada. Disolución. Mezcla homogénea de las moléculas, átomos o iones de dos o más sustancias diferentes. Disolvente. Componente de una disolución que no cambia de estado al producirse la misma, o en el caso de que todos los componentes estén en el mismo estado de agregación, aquél que se encuentra en mayor proporción. Ebullición. Proceso en el que se produce la vaporización de un líquido en toda su masa. Tiene lugar cuando la presión de vapor de ese líquido se hace igual a la presión atmosférica. Electrófilo. Especie (ion o compuesto) que puede actuar como un ácido de Lewis, o aceptor de pares de electrones, un "buscador de electrones". Los carbocationes son electrófilos. Extracción. Técnica de separación muy utilizada sobre todo en Química Orgánica, mediante la cual una sustancia que se encuentra disuelta en un determinado disolvente es transferida a otro disolvente. Se aprovecha el hecho de que la sustancia pueda disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí y en los que presenta distinto grado de solubilidad. Fusión. Proceso de transición de una sustancia de estado sólido a líquido. Molaridad. Unidad de concentración que expresa los moles de un soluto en un litro de disolución. Mecanismo. Secuencia de etapas que describe cómo ocurre una reacción química; descripción de los intermedios y estados de transición que están involucrados durante la transformación de los reactivos en productos. Nitrosación. La reacción de una sustancia, generalmente una amina, con ácido nitroso. Las aminas primarias producen iones diazonio; las aminas secundarias producen N-nitrosoaminas. Nucleófilo. Átomo que tiene un par de electrones sin compartir que puede utilizarlos para formar un enlace con un carbono. Los nucleófilos son bases de Lewis. pH. Logaritmo decimal negativo de la concentración, expresada en moles.L-1, de los iones hidronio presentes en una disolución, pH = -log [H3O+]. Su valor expresa la mayor o menor acidez de dicha disolución, de tal manera que pH<7 indica que la solución es ácida, pH=7, que es neutra, y pH>7, que es básica. Presión de vapor. Presión ejercida por el vapor de un líquido (o de un sólido) cuando ese vapor y la fase líquida (o sólida) están en equilibrio dinámico a una temperatura dada.

http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Disolvente

http://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad



Presión reducida. Disminución de la presión a la que se está trabajando mediante la conexión a un sistema de vacío. Reacción concertada. Reacción que ocurre en una sola etapa. Reacción de adición. Reacción orgánica en la cual dos fragmentos de un reactivo se añaden a cada uno de los dos átomos que soportan un enlace múltiple. Reacción de Diels-Alder. Adición conjugada de un alqueno a un dieno conjugado para dar un derivado del ciclohexeno. Las reacciones de Diels-Alder son sumamente útiles en síntesis. Reacción de eliminación. Reacción en la que se eliminan algunos átomos de posiciones adyacentes en una cadena de carbonos de un compuesto orgánico, para producir una molécula pequeña (H2O, HCl, etc.) y un enlace nuevo entre átomos de carbono. Reacción de oxidación. Reacción correspondiente a la alteración en el número de oxidación de algunos de los átomos de la sustancia que la sufre, en el sentido de aumentar su estado de oxidación. Reacción estereoespecífica. Reacción en la que reactivos estereoquímicamente diferentes dan productos estereoquímicamente distintos. Expresiones tales como adición "sin", eliminación "anti" e "inversión de la configuración" describen a las reacciones estereoespecíficas. Reacción estereoselectiva. Reacción en la que un determinado producto de partida tiene la capacidad de formar dos o más estereoisómeros, sin embargo se forma uno de ellos en mayor proporción. Expresiones del tipo "adición a una cara menos impedida" describe la estereoselectividad. Reactivo de Grignard. Compuesto organomagnésico del tipo RMgX formado por reacción del magnesio con un halogenuro de alquilo o arilo. Reducción. Proceso en el que se ganan electrones y se produce la disminución del número de oxidación de algún átomo. Reflujo. Un montaje para reflujo permite realizar procesos a temperaturas superiores a la ambiente (reacciones, recristalizaciones, etc), evitando la pérdida de disolvente y que éste salga a la atmósfera. Se efectúa acoplando a la boca (o a una de las bocas) del matraz que contiene la reacción un refrigerante de reflujo. A medida que se procede a la calefacción del matraz, la temperatura aumenta evaporando parte del disolvente. Los vapores del mismo ascienden por el cuello del matraz hasta el refrigerante, donde se condensa (por acción del agua fría que circula por la camisa exterior) volviendo de nuevo al matraz. Esto establece un reflujo continuo de disolvente que mantiene el volumen de la reacción constante. Resonancia. Método por el cual puede mostrarse la deslocalización de electrones utilizando las estructuras de Lewis. La distribución verdadera de los electrones en una molécula se considera como un híbrido de las distintas estructuras de Lewis que pueden escribirse para una molécula. Soluto. Componente (o componentes) de una disolución que no es el disolvente. Solvolisis. Reacción de sustitución en la que el disolvente actúa como nucleófilo. Sublimación. Proceso en el que un sólido se convierte directamente en vapor sin pasar antes por estado líquido. Sustitución electrófila aromática. Reacción fundamental que presentan los compuestos aromáticos. Un electrófilo ataca a un anillo aromático y sustituye a uno de los átomos de hidrógeno. Sustitución nucleófila alifática. Reacción en la que un nucleófilo sustituye a un grupo saliente, en general un ion halogenuro, en un carbono con hibridación sp3. La sustitución nucleófila alifática puede proceder a través de un mecanismo unimolecular (SN1) o bimolecular (SN2).

http://es.wikipedia.org/wiki/Matraz

http://es.wikipedia.org/wiki/Disolvente




Sustituyente activante. Un grupo que cuando está en lugar de un hidrógeno provoca que una determinada reacción vaya más rápidamente. El término se aplica frecuentemente a los sustituyentes que incrementan la velocidad de la sustitución electrófila aromática. Temperatura (punto) de ebullición. Temperatura a la cual un líquido hierve. Es la temperatura a la cual ese líquido está en equilibrio con su vapor a la presión de su entorno, con lo que la vaporización tiene lugar en toda la masa del líquido y no sólo en su superficie. Temperatura (punto) de fusión. Temperatura a la cual un sólido funde. Velocidad de una reacción. Término que describe la rapidez con la que se consumen los reactivos y se forman los productos de dicha reacción, y se expresa generalmente como la variación de la concentración de alguno de ellos por unidad de tiempo.

Guia Estudio Parte II (1)

Documents

Transcript of Guia Estudio Parte II (1)