Manual de Laboratorio de Aromatica 2014 (3)

Universidad Autónoma de Nayarit

"Calidad para el desarrollo regional"

AREA DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIAS

ACADEMIA DE QUIMICA APLICADA

MANUAL DE LÁBORATORIO QUÍMICA AROMÁTICA

M. en C. Rosa María Zambrano Cárdenas M. en C. Francisco Julián Aranguré Zúñiga

Dr. Miguel Ángel Espinosa Rodríguez Dr. Liborio González Torres

Dra. Leticia Guerrero Rosales M. en C. Ana Bertha del R. Vázquez Guzmán

Ing. Juan Carlos Paredes Limas Dr. José Armando Ulloa

Agosto de 2015

http://www.uan.edu.mx/

http://www.uan.edu.mx/

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NAYARIT Área de Ciencias Básicas e Ingenierías

MANUAL DE LABORATORIO DE QUÍMICA AROMÁTICA

CONTENIDO

Contenido 1

Introducción 2

Requisitos básicos de un laboratorio 3

Reglamento interno de higiene y seguridad para los laboratorios de Química 5

Recomendaciones generales 9

Reporte de la práctica 14

Normas Oficiales Mexicanas específicas para las prácticas 15

Sistema de evaluación 17

Sustitución electrofílica aromática 19

Sulfonación de dodecilbenceno 24

Síntesis de difenil carbinol 27

Propiedades químicas de los alcoholes 29

Síntesis del éter etílico 31

Aldehídos y cetonas. Propiedades químicas 33

Síntesis de un ácido carboxílico. Acido benzoico 36

Síntesis del ácido acetilsalicílico 39

Síntesis del acetato de isoamilo (aceite de plátano) 42

Saponificación. Preparación de un jabón 45

Síntesis de acetamida 48

QUÍMICA AROMÁTICA 1 Academia de Química Aplicada


INTRODUCCIÓN

La Química Orgánica en la actualidad es muy importante en la economía mundial, por ejemplo los países petroleros, que manejan la industria petroquímica, son los más desarrollados, ya que el petróleo es una fuente inmensa de compuestos orgánicos para todos usos.

Con la Química Orgánica se tienen avances valiosos para la medicina, ya que ello permite la investigación y síntesis de nuevos medicamentos.

Igualmente la industria, ya sea de alimentos, fibras sintéticas, agroquímicos, pinturas, partes de automóviles, aviones, entre otros, no pudrían realizar sus procesos de fabricación sin la información que se adquiere con el estudio de la Química Orgánica.

Es por esto que en esta Unidad de Aprendizaje práctica de Laboratorio de Química Aromática y teniendo como antecedente los conocimientos adquiridos en las Unidades de Aprendizaje de Química Básica, Inorgánica y Alifática, se realizará el estudio de los compuestos orgánicos cuyos grupos funcionales contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. Tomando en consideración que un conocimiento adecuado de éstos compuestos es necesario para una buena formación en el área de la química.

M. en C. Rosa María Zambrano Cárdenas.



REQUISITOS BÁSICOS DE UN LABORATORIO

El lugar en el que los estudiantes tienen oportunidad de corroborar los conocimientos teóricos de las unidades de aprendizaje de la Química en general, es el laboratorio, en el que tendrán la oportunidad de experimentar y comprobar los conocimientos adquiridos, ya que estos ilustran los conceptos teóricos.

Supervisión El trabajo de laboratorio además de tener establecido los procedimientos que los estudiantes realizarán también requiere que sea supervisado por el instructor o docente, y así podrá ser evaluado su desempeño en el laboratorio, además de visualizar los riesgos producto del desempeño de los diferentes usuarios del laboratorio.

Emergencias Es importante que los usuarios de los laboratorios se familiaricen con la simbología, y conozcan las normas de seguridad que definan claramente los procedimientos adecuados en caso de emergencia para la seguridad de todos ellos.

La Peligrosidad en el laboratorio Quien trabaja con productos químicos debe ser consciente del riesgo potencial de los mismos y tener a mano las medidas de protección adecuadas. Esta protección incluye la manipulación técnica de los productos, las personas y el ambiente.

Con respecto a la práctica Es fundamental que los usuarios de los laboratorios revisen previamente los antecedentes conceptuales y el protocolo de trabajo experimental correspondiente a la sesión que se va a desarrollar. En especial es importante buscar información sobre los riesgos que presentan los productos químicos que se vayan a emplear, los cuidados que se deben considerar para su manejo, así como la disposición de sus desechos. Es primordial que en su bitácora de laboratorio los estudiantes incluyan una tabla con la información relevante sobre los productos químicos a utilizar, así como los primeros auxilios en caso de accidente y las medidas de contingencia química más comunes.

Para realizar las prácticas de Química, los estudiantes deberán observar las siguientes indicaciones:

• Asistencia: Asistir a la sesión íntegra del laboratorio que le corresponda y con puntualidad.

• Seguridad e higiene: Conocer y observar en forma obligatoria el “REGLAMENTO DELABORATORIO”.

• Durante cada sesión de laboratorio, se deberá utilizar el Manual actualizado de la unidad deaprendizaje correspondiente, y su equipo de seguridad.

• Solicitar al almacenista el material para realización la práctica, y REVISARLOCUIDADOSAMENTE EN SU PRESENCIA. Firmar de conformidad, y si existe algún desperfecto enel material, debe anotarlo en el vale correspondiente.



• Al finalizar la práctica debe devolver el material LIMPIO y en el mismo estado en que se recibió,

y recoger el vale.

• En caso de haber roto material en forma irreparable, colocar los pedazos rotos en el depósito que para tal propósito estará en el laboratorio.

• Además deberá llenar correctamente y firmar el vale correspondiente de adeudo de material.

• Para reponer el material roto o extraviado, el estudiante deberá comprarlo de las mismas

especificaciones y entregarlo, con la factura de compra, en el almacén de material y reactivos.

• Los estudiantes dispondrán de 15 días naturales para reponer debidamente el material de laboratorio y si no lo cumple, no se le permitirá trabajar en el Laboratorio.

• Todos los adeudos deberán estar pagados una semana antes del periodo de exámenes

ordinarios, en caso contrario, no tendrá calificación en el laboratorio, ni derecho a inscripción para el siguiente ciclo escolar.



Reglamento interno de higiene y seguridad para los laboratorios de Química 1. Como mínimo, los laboratorios deberán estar acondicionados con:

a. Un control maestro para energía eléctrica. b. Un botiquín de primeros auxilios. c. Extintores. d. Un sistema de ventilación adecuado. e. Agua corriente. f. Drenaje. g. Un control maestro para suministro de gas. h. Señalamientos de protección civil. i. Manta contra incendios. j. Regadera. k. Lavaojos. l. Pilas de lavado. m. Escoba y recogedor (útil en caso de romper algún material de vidrio)

2. Todas las actividades que se realicen en los laboratorios deberán estar supervisadas por un responsable. Los responsables nombrados para el Laboratorio de Química son:

a. Responsable: M. en C. Rosa María Zambrano Cárdenas. b. Corresponsables: M. en C. Francisco Julián Aranguré Zúñiga, Dr. Arturo Murillo Beltrán, Dr.

José Armando Ulloa, M. en C. Liborio González Torres, M. en C. Ana Bertha del Rosario Vázquez Guzmán e Ing. Juan Carlos Paredes Limas.

3. Al realizar actividades experimentales, nunca deberá estar una persona sola en los laboratorios,

siempre deberá estar presente un docente. El mínimo de personas deberá de ser, invariablemente de dos. Si uno de ellos dos es un estudiante, deberá haber un docente como segunda persona. En el caso del laboratorio de Análisis Instrumental, en el transcurso de la sesión, podrán ingresar al laboratorio hasta un máximo de 10 (diez) estudiantes de manera alternada.

4. Los usuarios de los laboratorios deberán retirarse todos los accesorios, como anillos, pulseras,

collares, gorras, sombreros y otros que pudieran implicar algún riesgo de accidentes mecánicos, químicos o por fuego.

5. El equipo de protección personal que deberá ser usado en los laboratorios y anexos de

laboratorio donde se lleven a cabo trabajos de experimentación será: a. Estudiantes:

1. Bata de algodón 100%. 2. Lentes de seguridad (durante el tiempo que dure el experimento). En caso de lentes

graduados, solicitar a los estudiantes que sean de vidrio endurecido e inastillable, y uso de protectores laterales.

3. El pelo recogido (en las prácticas que se utilice mechero). 4. Guantes, mascarilla y toalla o lienzo de algodón.



b. Docentes: 1. Bata de algodón 100%. 2. Lentes de seguridad (durante el tiempo que dure el experimento). En caso de lentes

graduados, solicitar a los asesores que sean de vidrio endurecido e inastillable, y uso de protectores laterales.

3. El pelo recogido (en las prácticas que se utilice mechero). 4. Guantes, cuando se encuentre en contacto con los reactivos.

c. Auxiliares de Laboratorio: 1. Bata de algodón 100%. 2. Lentes de seguridad (durante el tiempo que dure el experimento). En caso de lentes

graduados, solicitar a los auxiliares de laboratorio que sean de vidrio endurecido e inastillable, y uso de protectores laterales.

3. El pelo recogido (en las prácticas que se utilice mechero). 4. Guantes, cuando se encuentre en contacto con los reactivos.

d. Ninguna persona podrá permanecer en el laboratorio si le falta alguno de los implementos antes descritos.

e. No se admitirán visitas durante las sesiones de laboratorio.

6. En los laboratorios en donde se realicen las prácticas, queda prohibido fumar, consumir alimentos o bebidas y el uso de lentes de contacto.

7. Usar zapatos de cuero cerrados (no zapatos de lona o tenis), para proteger sus pies de posibles

derrames y con suela antiderrapante para evitar resbalones. Además, que éstos sean confortables.

8. Todas las sustancias, equipos, materiales, entre otros, deberán ser manejados con el máximo

cuidado, atendiendo a las indicaciones de los manuales de uso o de los manuales de seguridad, según sea el caso.

9. Mantener sólo el material requerido para la sesión sobre la mesa de trabajo.

10. Las puertas de acceso y salidas de emergencia deberán estar siempre libres de obstáculos,

accesibles y en posibilidad de ser utilizadas ante cualquier eventualidad. El responsable del área deberá verificar esto al menos una vez cada semana.

11. Las regaderas deberán contar con el drenaje correspondiente, funcionar correctamente, estar

lo más alejadas que sea posible de instalaciones o controles eléctricos y libres de todo obstáculo que impida su correcto uso.

12. El responsable del área deberá verificar esto, al menos una vez cada semana.



13. Los controles maestros de energía eléctrica y suministros de gas, agua y vacío, para cada laboratorio, deberán estar señalados adecuadamente, de manera tal que sean identificados fácilmente.

14. En cada laboratorio, deberá existir al alcance de todas las personas que en él trabajen, un

botiquín de primeros auxilios. El responsable del área de laboratorios deberá verificar, al menos una vez cada semana, el contenido del botiquín, para proceder a reponer los faltantes y/o enriquecerlos a criterio de los jefes de laboratorio.

15. Los extintores de incendios deberán ser de CO2, o de polvo químico seco, según lo determine la

subcomisión mixta de higiene y seguridad de la Universidad Autónoma de Nayarit y/o el departamento de bomberos del Municipio de Tepic; deberán revisarse como mínimo una vez al semestre, y deberán recargarse cuando sea necesario, de conformidad con los resultados de la revisión o por haber sido utilizados. Durante el tiempo que el extintor esté vacío, deberá ser removido de su lugar para evitar confusiones en caso de necesitarlo. El responsable del área deberá hacer la solicitud correspondiente para que se cumpla con lo establecido en éste punto.

16. Los sistemas de extracción de gases y campana deberán mantenerse siempre sin obstáculos

que impidan cumplir con su función. Asimismo deberán ser accionados al inicio del trabajo experimental, para verificar su buen funcionamiento; en caso contrario, los responsables de cada área deberán avisar al departamento de mantenimiento, para que efectúen el mantenimiento preventivo o correctivo que se requiera.

17. Los sistemas de suministro de agua corriente y drenaje deberán verificarse a fin de que estén

en buen estado; en caso contrario, los responsables de cada área darán aviso al Departamento de Mantenimiento para recibir el mantenimiento preventivo o correctivo que se requiera.

18. Los lugares en que se almacenen reactivos, disolventes, equipos, materiales, y todo aquello

relacionado o necesario para que el trabajo en el laboratorio se lleve a cabo, estarán sujetos a este Reglamento en su totalidad. En los anexos utilizados para guardar cosas personales de los asesores, sólo estará prohibido fumar.

19. Queda prohibido arrojar desechos de sustancias al drenaje o por cualquier otro medio, sin

autorización del responsable del área correspondiente. Los estudiantes con anterioridad deberán investigar la forma correcta de desechar residuos.

20. Para transferir líquidos con pipetas, deberá utilizarse una perilla o una jeringa provista de una

manguera de látex. Por seguridad, queda prohibido pipetear con la boca.

21. Al finalizar las actividades en el laboratorio, el responsable del área, Docente o Auxiliar de Laboratorio (el último en salir del laboratorio), deberá verificar que queden cerradas las llaves de gas, agua y vacío, tanques de gases y aire, según sea el caso; apagadas las bombas de vacío, circuitos eléctricos, luces, entre otros. En caso de requerir que algún equipo trabaje de manera continua, deberá dejarse en el interior y en el exterior del laboratorio correspondiente, en forma claramente visible y legible, la información acerca del tipo de reacción o proceso en



desarrollo, las posibles fuentes de problema, la manera de controlar los eventuales accidentes y la forma de localizar al responsable del equipo.

22. Cuando se trabaje con sustancias tóxicas, deberá identificarse plenamente el área

correspondiente. Nunca deberán tomarse frascos por la tapa o el asa lateral, siempre deberá tomarse con ambas manos, una en la base y otra en la parte media. Además se deberá trabajar en el área con el sistema de extracción y equipo de protección personal.

23. No recibir visitas durante la sesión de laboratorio para evitar las distracciones y posibles

accidentes.

24. Las personas a quienes se sorprenda haciendo mal uso de equipos, materiales, instalaciones, entre otros, propias de los laboratorios, de todo aquello mencionado en el presente Reglamento o de las señalizaciones instaladas para protección civil, serán sancionadas conforme a la Legislación Universitaria, según la gravedad de la falta cometida.

25. Todas aquellas situaciones que no estén específicamente señaladas en el presente Reglamento,

deberán ser resueltas por la Dirección General Administrativa del Área de Ciencias Básicas e Ingenierías, con la opinión de la Coordinación de Seguridad, Prevención de Riesgos y Protección Civil de la Universidad Autónoma de Nayarit.

26. El cumplimiento del presente Reglamento, estará supervisado por los responsables de

seguridad de las áreas correspondientes, los responsables de Departamento y la Coordinación de Seguridad, Prevención de Riesgos y Protección Civil de la Universidad Autónoma de Nayarit.



RECOMENDACIONES GENERALES Recuerde que el laboratorio es un área de trabajo, y el realizarlo de manera ordenada y adecuada, es fundamental para evitar accidentes. • Mantener el área de trabajo ordenada, sin libros, abrigos, bolsas, exceso de recipientes de

productos químicos y cosas innecesarias o que no se están empleando en la sesión de trabajo. • Mantener las mesas y las campanas de extracción siempre limpias.

• Limpiar inmediatamente cualquier derrame de productos químicos, para evitar que usted o

alguna otra persona se contamine accidentalmente, esto es especialmente importante con los productos incoloros. Se debe de utilizar los medios adecuados para recoger el derrame, según sea.

• Limpiar meticulosamente el material y los aparatos empleados al finalizar la sesión de

laboratorio.

• Trabajar sin prisa, pensando en cada momento lo que se está haciendo.

• Nunca pipetear reactivos directamente con la boca. Usar siempre el dispositivo especial para pipetear líquidos. NO IMPORTA QUE PRODUCTO SEA.

• Evitar el contacto de productos químicos con la piel, especialmente de los que sean tóxicos o

corrosivos, usando guantes desechables, algunos productos se absorben a través de la piel y existe peligro de envenenamiento por esta vía.

• Lavar las manos con frecuencia durante la sesión de laboratorio.

• Nunca calentar un recipiente totalmente cerrado. Dirigir siempre la boca del recipiente en

dirección contraria a usted y a las demás personas cercanas.

• Lavar siempre las manos después de hacer un experimento y antes de salir del laboratorio.

• No inhalar, probar o tocar productos químicos, por ningún motivo, si no está debidamente informado sobre los riegos que conllevan. Nunca acercar la nariz para inhalar directamente de un tubo de ensayo.

• Siempre limpie el exterior de botellas que contienen ácido con agua antes de abrirlas.

• Se requiere cuidado especial cuando se trabaja con mercurio, y en especial al quebrarse un

termómetro. Aún cantidades pequeñas pueden envenenar la atmósfera del lugar. La toxicidad del mercurio es acumulativa, la habilidad del elemento para amalgamarse con otros metales es bien conocida. Después que ocurre un accidente con mercurio el área debe ser cuidadosamente limpiada hasta que no queden glóbulos remanentes de mercurio. Todo recipiente con mercurio debe mantenerse herméticamente cerrado.



• Nunca beba de un vaso de precipitados. Un vaso de precipitados destinado para la ingesta de líquidos es una amenaza en el laboratorio. Use vasos desechables o reciclables. Nunca pruebe químicos para identificación; huela reactivos sólo cuando sea absolutamente necesario y en la forma antes explicada.

• En donde exista una toma de electricidad, alambre o conexiones hay peligro de shock eléctrico.

Use conexiones con cubierta de goma gruesa. No manipule objetos eléctricos con las manos húmedas o cuando se encuentre dentro o cerca del agua.

• Las salpicaduras de ácidos, materiales cáusticos y soluciones altamente oxidantes en la piel o

en la ropa deben lavarse con mucho agua.

• Cuando trabaje con cloro, sulfuro de hidrógeno, monóxido de carbono, ácido cianhídrico y otras sustancias altamente tóxicas utilice su mascarilla protectora o realice el experimento en la campana de extracción de gases y en un área bien ventilada.

• En el trabajo con materiales volátiles recuerde que el calor causa expansión y el confinamiento

de la expansión de gases resulta en explosión.

• El ácido perclórico es especialmente peligroso porque explota al contacto con materiales orgánicos. No utilice ácido perclórico cerca de bancos de madera o mesas. Cuando utilice ácido perclórico siempre lleve puesta ropa protectora.

• Conserve los recipientes con ácido en bandejas de vidrio o cerámica que tengan un volumen

suficiente para contener todo el ácido en caso de que el recipiente se quiebre.

• Traer a las sesiones de laboratorio: limpión, lentes de seguridad y bata con el escudo de la universidad y nombre completo del estudiante. El alumno que no cumpla con estas disposiciones será retirado del laboratorio.

Qué hacer en caso de accidentes • Si usa sus lentes de seguridad y alguna sustancia química salpica su cara, ésta no debiera

alcanzar sus ojos, pero si esto ocurre, trasládese rápidamente al área de lavados de ojos y enjuague su cara con los anteojos de seguridad puestos hasta que se asegure que la mayor parte de la sustancia química se ha removido de su cara. Luego, remuévase los anteojos de seguridad y enjuáguelos de nuevo con abundante agua.

• Si la sustancia química se introduce en sus ojos, debe solicitar ayuda inmediatamente.

• Si no puede ver nada, solicite que alguien lo lleve hasta la estación de lavado de ojos, donde

debe lavarse los ojos profundamente. Usted debe parpadear continuamente mientras los enjuaga, con el objetivo de ayudar a remover la sustancia química.

• Si la sustancia química alcanzó alguna parte de su cuerpo, deberá remover la ropa del área

afectada y bañarse inmediatamente en la ducha de seguridad del laboratorio.



• Informe siempre a su profesor de laboratorio, en caso de que se quiebre cristalería. Nunca se atreva a recoger el vidrio quebrado con sus manos. Utilice siempre la escoba y el recogedor. Deposítela en el contenedor asignado para este fin.

• Limpie cualquier derrame con toallas de papel y deposítelas según indique el asesor. • Los sólidos deben ser disueltos si es posible, en agua y luego se limpian. Caso contrario, utilice

la escoba y la pala, y deposítelos según indique su asesor.

• En todos los casos en que se derrama una sustancia química, y se ha limpiado el área del derrame, lave bien con agua para garantizar que toda sustancia ha sido removida.

• RECUERDE, NO IMPORTA EL TIPO DE ACCIDENTE, AVISE A SU ASESOR. Identificación de riesgos Dados los riesgos inherentes que involucran la mayoría de los compuestos químicos, es necesario transmitir el conocimiento de estos por medio de una simbología y nomenclatura internacional, que nos indiquen sobre los riesgos para la salud, inflamabilidad, reactividad. Estos riesgos se identifican con colores característicos y cuadro de grados de riesgo, entre otros.

Riesgo para la salud (rótulo azul) Corresponde al riesgo de toxicidad de una sustancia química, cuando es inhalada, ingerida o absorbida a través de la piel, y que puede causar daños agudos y crónicos, producto de exposiciones únicas o continuas. Por ejemplo sustancias marcadas con un 4 (cuatro) indica que a exposiciones cortas pueden causar daños residuales mayores al trabajador, aún en caso de que reciba rápida atención médica e incluyendo aquellas que son tan peligrosas, debe evitarse la exposición sin equipo de protección personal especializado.

Grado de riesgo Significado 0 Sustancia NO tóxica

1 Sustancia LIGERAMENTE NOCIVA, a la cual una exposición única o continua en el tiempo podría causar una irritación o lesión residual leve.

2 Sustancia MODERADMENTE TOXICA O NOCIVA, la cual una exposición intensa o continuada podría causar una incapacidad temporal o posible lesión residual, a menos que se dé un tratamiento médico rápido.

Grado de riesgo Significado

0 Ningún riesgo

1 Riesgo ligero

2 Riesgo moderado

3 Riesgo severo

4 Riesgo extremo



3 Sustancia TÓXICA EN GRADO SEVERO, en la que una exposición breve o prolongada podría causar una importante lesión temporal o residual, aunque se de tratamiento médico rápido.

4 Sustancia EXTREMADAMENTE TÓXICA O VENENOSA, donde una corta o larga exposición puede causar la muerte o lesión residual importante, aún cuando se de tratamiento médico rápido.

Riesgo de inflamación (rótulo rojo) Corresponde a la susceptibilidad de una sustancia química a inflamarse, lo que queda determinado por su temperatura de inflamación.


0 Sustancia NO COMBUSTIBLE. En este grado se incluye cualquier sustancia que no se quema en el aire, cuando se encuentra expuesta a una temperatura de 815.5 ºC por un periodo de 5 minutos.

1

Sustancia LEVEMENTE COMBUSTIBLE. Sustancias que deben precalentarse antes de que puedan incendiarse. Sustancias de este grado de riesgo requieren calentamiento considerable bajo condiciones ambientales de temperatura antes de que ocurra ignición y combustión. Deben incluirse sustancias que arden en aire cuando se exponen a temperaturas de 815.5°C por un período de 5 minutos o menos. Líquidos y sólidos, con punto de inflamación mayor que 93.4°C. Este grado de riesgo incluye a la mayoría de las sustancias combustibles.

2

Sustancia COMBUSTIBLE O MODERADAMENTE INFLAMABLE. Sustancias que deben calentarse moderadamente o exponerse a temperaturas relativamente altas antes de que se presente la combustión. Las sustancias de este grado de riesgo no forman bajo condiciones normales atmósferas peligrosas con el aire, pero bajo calentamiento moderado pueden desprender vapores en cantidad suficiente, para producir atmósferas peligrosas con el aire. Debe incluir líquidos con un punto de inflamación superior a 37.8°C y no mayor que 93.4°C. Sólidos que rápidamente desprenden vapores inflamables. Sustancias sólidas en forma de polvos gruesos que pueden arder rápidamente pero que generalmente no forman atmósferas explosivas con el aire. Sustancias sólidas en forma de fibras o fragmentos que pueden arder rápidamente y generar riesgo de flamazo.

3

Sustancia INFLAMABLE EN GRADO SEVERO. Líquidos y sólidos que pueden incendiarse bajo casi todas las condiciones ambientales de temperatura. Sustancias en este grado de riesgo producen atmósferas peligrosas con el aire bajo casi todas las temperaturas ambientales y aunque no sean afectadas por esas temperaturas arden fácilmente bajo casi cualquier condición. Sustancias líquidas que tienen un punto de inflamación menor que 22.8 ºC y con un punto de ebullición igual o mayor que 37.8 ºC y aquellas que tienen un punto de inflamación igual o mayor que 22.8 ºC y menor que 37.8 ºC. Sustancias que arden con gran rapidez usualmente por tener oxígeno en su molécula como nitrocelulosa y muchos peróxidos orgánicos. Sustancias que por cuenta de su forma física y condiciones ambientales rápidamente se dispersan en el aire y pueden formar mezclas explosivas con el mismo, tales como: polvos de sólido combustibles y neblinas o rocíos de líquidos inflamables.

4

Sustancia EXTREMADAMENTE INFLAMABLE. Por ejemplo, las sustancias que a temperatura ambiente y presión atmosférica se vaporizan rápida y completamente o que se dispersan rápidamente en el aire y se queman fácilmente, incluyendo gases; sustancias criogénicas; cualquier sustancia líquida o gas licuado cuyo punto de inflamación es menor que 22.8°C y cuyo punto de ebullición es menor a 37.8°C. Sustancias que arden espontáneamente cuando se exponen al aire.

Riesgo de reactividad y oxidación (rotulo amarillo) Corresponde al riesgo de reactividad y oxidación de una sustancia química, cuando entra en contacto con el aire, agua, otros productos químicos y materiales o condiciones de temperatura y presiones elevadas.




0 Sustancia ESTABLE, no reactiva, ni oxidante, aún bajo condiciones de fuego. Este grado de riesgo incluye sustancias que no reaccionan con el agua.

1

Sustancia NORMALMENTE ESTABLE, no se incluyen en este grado de riesgo, sustancias que pueden volverse inestables en caso de exponerse a temperaturas y/o presiones elevadas, sustancias que pueden reaccionar con el agua, aire u otros productos y generar energía, pero no otros productos y generar energía, pero no violentamente.

2 Sustancias con MODERADA ESTABILIDAD, se incluye en este grado a las sustancias que pueden experimentar cambios violentos pero sin detonas,

3

Sustancias de SEVERA REACCTIVIDAD Y OXIDANTE, son capaces de reaccionar violentamente o detonar o explotar por descomposición a temperatura ambiente y presión atmosférica. Deben incluirse sustancias que son sensibles a choque térmico o mecánico localizado a temperatura ambiente y presión atmosférica.

4

Sustancias que fácilmente son capaces de reaccionar violentamente o detonar o explotar por descomposición a temperatura ambiente y presión atmosférica. Deben incluirse sustancias que son sensibles a choque térmico o mecánico localizado a temperatura ambiente y presión atmosférica.

Riesgos de toxicidad por vías de absorción Las principales vías de absorción de tóxicos en el organismo son tres, por ingesta, inhalación y absorción. Cuando existen daños a la integridad de las barreras naturales se tornan ineficaces los cuidados especiales y pudieran deben tomarse en cuenta las siguientes recomendaciones. • Una primera consideración de ser la posibilidad, es utilizar una sustancia menos peligrosa. • Los riesgos por ingesta por contaminación de los alimentos e higiene personal, deben ser

totalmente eliminados. • Es necesario colocar y habilitar lavados para manos y rostro en los laboratorios, en un número

suficiente y proporcional al número de usuarios. Además deben ser exclusivos para la higiene personal.

• La práctica de pipeteo con la boca debe ser totalmente eliminada de los laboratorios.

• Se recomienda el uso de guantes en caso de sustancias peligrosas.

• Las medidas de emergencia deberán de ser conocidas por los usuarios antes de hacer contacto

con las sustancias.

• Es necesario, recordar que algunas sustancias pueden ser absorbidas por la piel muy lentamente y de manera imperceptible cuando el contacto es repetido y prolongado.

• El contacto con los ojos debe ser considerado de riesgo elevado dada la importancia de los ojos

en la vida de los seres humanos. La protección de los ojos debe ser considerada fundamental y obligatoria.



REPORTE DE LA PRÁCTICA Después de la realización de cada práctica de laboratorio es imprescindible el presentar los resultados a través de un reporte de práctica. Para realizar este reporte, deben tener en cuenta las siguientes reglas: 1. El reporte de la práctica debe ser original. 2. Debe ser claro y conciso, y organizado de tal manera que si otra persona lo lee y pueda seguirlo,

comprenderlo y repetirlo personalmente. 3. La tipografía será:

a. Titulo: Arial black de 16 pts.

b. Subtítulos: Arial negrillas 14 pts. c. Incisos: Arial Negrillas 12 pts. d. Cuerpo de texto: Arial 12 pts. e. Notas de pie de página: Arial cursiva 9 pts.

4. Interlineado 1.5 veces carácter. 5. Márgenes: derecho.- 2.0 cm.; izquierdo.- 2.0 cm; superior 2.5 cm. con 1.5 cm. para encabezado;

inferior 2.5 cm. con 1.5 para pie de página.

Los encabezados serán en tipografía Arial cursiva de 9 pts. y consignarán el título del documento, y fecha de elaboración. Los pies de página serán en tipografía Arial cursiva de 9 pts. y consignarán el número de página y procedencia y quien elaboró.

6. Si bien no es un ensayo literario, se debe escribir con la máxima corrección gramatical, evitando las abreviaturas personales.

7. Los datos y resultados deberán estar acompañados de sus unidades correspondientes.

8. Cuando utilice datos que no se registraron durante la práctica, tales como las constantes

utilizadas, se deberá indicar de manera correcta el origen de dichos datos.

9. El reporte de la práctica deberán realizarlo lo antes posible, y está constituido por las siguientes partes: Titulo, nombre y resumen; introducción; mecanismo de reacción; metodología; resultados; discusión; conclusiones; bibliografía (si se ha utilizado).

a. Título, nombre y resumen.

En la primera página deberán incluir: • Título de la práctica. • Nombre del docente. • Nombre de los autores y sus claves correspondientes. • Fecha. • Resumen de 15 a 20 líneas, de los objetivos y los resultados más significativos.



b. Introducción. En este punto se indicará el propósito de la práctica, una breve introducción teórica, diferente al descrito en este manual. En este punto podrán incluirse las ecuaciones químicas, y cada una de ellas deberá estar escrita en una fila.

c. Mecanismo de reacción

En este inciso se incluye el mecanismo de la reacción.

d. Metodología. En este apartado se incluye la metodología tal y como se ha seguido; sin embargo, no deberá ser una copia de la mencionada en ente manual. Se incluirán los diagramas y figuras que se consideren necesarios para describir la metodología, numerándolas y haciendo referencia de ello en el texto, incluyendo el pie de figura correspondiente que indique lo que representa.

e. Resultados. Aquí se incluyen los resultados a detalle con sus unidades respectivas, incluyendo las tablas y gráficas necesarias; las gráficas nos permiten observar la relación entre variables, así como detectar valores incorrectos, en cambio las tablas nos proporcionan los datos con precisión; en función de lo anterior se decidirá si se usa una o la otra o ambas. Los datos dudosos deberán incluirse también, indicando porque no se usan.

f. Discusión. En este apartado en los resultados se analiza su calidad, y de ser posible comparándolos con datos bibliográficos, haciendo énfasis en las explicaciones necesarias para justificar errores y datos incorrectos, forma de mejorar estos resultados y la manera de corregir los problemas surgidos durante la práctica.

g. Conclusiones. En esta parte, se anotaran las conclusiones de la práctica.

h. Bibliografía. En este punto se anotan las referencias bibliográficas, de libros o revistas científicas, no se aceptan direcciones de internet.

NORMAS OFICIALES MEXICANAS ESPECÍFICAS PARA LAS PRÁCTICAS. NOM-005-STPS-1998, condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo para el manejo, transporte y almacenamiento de sustancias químicas peligrosas. NOM-017-STPS-2001, equipo de protección personal - selección, uso y manejo en los centros de trabajo. NOM-018-STPS-2000, sistema para la identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los centros de trabajo.



NOM-028-STPS-2004, organización del trabajo-seguridad en los procesos de sustancias químicas. NOM-CRP-001-ECOL/93, que establece las características de los residuos peligrosos, el listado de los mismos y los límites que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente. NOM-002-STPS-2000, condiciones de seguridad – prevención, protección y combate de incendios en los centros de trabajo.



SISTEMA DE EVALUACIÓN. La enseñanza práctica evalúa las habilidades y actitudes que adquiere el estudiante durante las prácticas de laboratorio, donde se han considerado distintos factores que se mencionan en los siguientes apartados. Al final de la práctica se revisará el desempeño del estudiante mediante la revisión de los siguientes puntos:

Actividad Evaluación alumno

Evaluación instructor Final Observaciones

¿Entregaste el pre-reporte completo?

¿Trajiste tu manual de laboratorio? ¿Trajiste y utilizaste tu bata y equipo de protección completo?

¿Preparaste los reactivos necesarios de manera anticipada?

¿Trabajaste realmente en equipo?

¿Limpiaste el equipo y material una vez finalizada la práctica?

¿Dispusiste de los desechos de cómo indica el manual?

¿Entregaste el reporte completo de la práctica anterior?

LINEAMIENTOS GENERALES PARA LA EVALUACIÓN. Para evaluar las competencias adquiridas con la realización de la práctica, es imprescindible el presentar los resultados a través de:

• Pre-reporte. • Asistencia y permanencia en el laboratorio, desempeño durante la práctica. • Reporte de práctica que deberá cumplir con los requisitos expuestos en el formato del

reporte. • Cuestionario correspondiente a la práctica realizada.

Resultados esperados en relación a los criterios de desempeño específicos de la práctica Las habilidades y actitudes que desarrollará el estudiante son los siguientes: • Iniciativa para la búsqueda de información referente a los temas abordados. • Puntualidad, asistencia, permanencia, compromiso y ética que lo ayude a desempeñarse

profesionalmente con honestidad. • Actitud responsable en el uso racional de las sustancias químicas. • Participar razonablemente en la mejor elección de un proceso de síntesis. • Trabajar constructivamente en equipos multi e interdisciplinarios. • Adquirir conciencia ambiental, toxicológica y social del impacto de los procesos desarrollados.



MÉTODO DE ASIGNACIÓN DE CALIFICACIONES. Los criterios de evaluación que se tomarán en cuenta para la asignación de calificaciones se muestran en la siguiente tabla, además se incluyen los porcentajes de cada criterio.

Criterios de evaluación

Criterios de evaluación Porcentaje (%) Pre-reporte 20

Reporte 50 Asistencia 10 Examen 20



PRÁCTICA No. 1 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA

Nitración de Benceno (dos sesiones)

COMPETENCIA Conocer la reacción de sustitución electrofílica aromática, aprender y aplicar los conceptos de la sustitución al desarrollo experimental de la nitración del benceno, además controlar las condiciones experimentales que favorecen la monosustitución. REACCIÓN

H2SO4 / HNO3 NO2

60ºC

INTRODUCCIÓN La reacción más común de los compuestos aromáticos es la sustitución electrofílica aromática; esto es, un electrófilo (E+) reacciona con un anillo aromático y sustituye uno de los hidrógenos:

Se pueden introducir en el anillo aromático muchos sustituyentes diferentes por reacciones electrofílicas de sustitución. Si seleccionamos los reactivos apropiados, es posible halogenar el anillo aromático (sustituir con un halógeno: -F, -C, -Br o -I), nitrarlo (remplazar con un grupo nitro: -NO2), sulfonarlo (cambiar por un grupo ácido sulfónico: -SO3H), alquilarlo (sustituir con un grupo alquilo: -R), o acilarlo (remplazar con un grupo acilo: -COR). Podemos partir de materiales sencillos y preparar millares de compuestos aromáticos sustituidos.



Los anillos aromáticos pueden nitrarse por reacción con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico concentrados. El electrófilo en esta reacción es el ion nitronio NO2

+, el cual se genera a partir del HNO3 por protonación y pérdida de agua.

El ion nitronio reacciona con el benceno para producir un carbocatión intermediario. La pérdida de H+ por este intermediario da el producto neutro de sustitución, el nitrobenceno. La reacción de nitración de los compuestos aromáticos ocurre, a través de una sustitución electrofílica aromática. El mecanismo más comúnmente aceptado para la nitración involucra los tres pasos siguientes: 1. Generación del ion nitronio, NO2

+ (reactivo electrófilo) 2. Ataque del ion nitronio sobre el anillo aromático 3. Pérdida de un protón para producir nitrobenceno ó un nitrobenceno sustituido.

O N+O

O-

H+ H2SO4 O

+N

+O

O-

H

HOH2 + N

+

O

O

Ácido nitrico Ion nitronio

N+

O

O

H

N+

O

OOH2

N+

O

O+

Nitrobenceno

H2O+

Los procedimientos operativos varían entre sí, sobre todo el disolvente utilizado, sin embargo, en la mayoría de los procesos el agente nitrante es un ion nitronio (NO2

+). Algunos compuestos, como es el caso del fenol, se pueden nitrar rápidamente con ácido nítrico diluido en solución acuosa, otros autores recomiendan utilizar ácido acético u otros disolventes. Un procedimiento que puede servir de comparación es la utilización de una mezcla de ácidos sulfúrico y nítrico concentrados.

+ HNO3

H2SO4

NO2

+ H2O



MATERIAL Y REACTIVOS 1 Probeta de 50 mL 1 Aro metálico 1 Matraz bola fondo plano de 250 mL 1 Tela de alambre con asbesto 1 Probeta de 10 mL 2 Mangueras 1 Termómetro 1 Mechero 1 Embudo de separación 1 Placa de calentamiento 1 Refrigerante recto de cuello esmerilado HNO3 concentrado 2 Vasos de precipitados de 250 mL H2SO4 concentrado 1 Matraz erlenmeyer de 50 mL Benceno 2 Soporte CaCl2 anhidro 2 Pinzas universales NaOH al 10% 1 Baño de María Solución saturada de NaCl 1 Matraz de destilación de 125 mL (seco) Agua destilada METODOLOGÍA Sesión 1 1. Prepare la mezcla nitrante en el matraz de cuello esmerilado de 250 mL, coloque 17.5 mL de

HNO3 concentrado y, sumerja en un baño de agua con hielo e inicie la adición de 20 mL de H2SO4

concentrado poco a poco y con agitación. 2. Mantener la temperatura de la mezcla sulfonítrica entre 20 – 30°C, coloque el termómetro en el

interior del matraz. 3. Adicione lentamente 15 mL de benceno, en porciones de 2 – 3 mL, con agitación vigorosa,

controlando que la temperatura no exceda de 40 – 55ºC (enfríe exteriormente con un baño de hielo si es necesario), continué la nitración hasta que se haya añadido todo el benceno, prolongue la agitación hasta que cese la reacción exotérmica.

4. Colocar al matraz el refrigerante de reflujo y calentar en baño de María, manteniendo la

temperatura a 60°C durante 30 - 40 minutos, es conveniente que durante el calentamiento saque el matraz del baño y agite vigorozamente para asegurar el contacto entre las dos capas inmiscibles (Figura 1).

5. Enfriar a 20 – 30°C y colocar la mezcla en el embudo de separación, desechar la capa inferior

(mezcla sulfonítrica residual). 6. La capa superior (nitrobenceno) se lava con 2 porciones de 15 mL agua destilada, posteriormente

con 2 porciones de 10 mL de NaOH al 10%, hasta un pH de 7 y finalmente lave con 20 mL de una solución saturada de NaCl, en todos estos lavados el nitrobenceno ocupa la capa inferior (Figura 1).



1

2

3

45 6

7

8

9

1 102

3

45 6

7

8

9

11

nitrobenceno

mezcla sulfonítrica residual

nitrobenceno

lavados

Figura 1. Calentamiento a reflujo, separación y lavado de nitrobenceno

Sesión 2 7. Seque el nitrobenceno húmedo en un matraz erlenmeyer de 50 mL con CaCl2 anhidro y

transfiéralo a un matraz de destilación de 125 mL. Destile en un baño de aceite y colecte la fracción que destila entre 192 – 197°C (Figura 2).

8. Mida el volumen de nitrobenceno obtenido.

Figura 2. Destilación del nitrobenceno.

CUESTIONARIO 1. ¿Cuál es el objetivo de la práctica? 2. ¿A qué tipo de reacción pertenece la nitración? 3. Escriba el mecanismo de nitración.



4. ¿Es posible utilizar esta técnica de nitración para cualquier derivado del benceno? Explique. 5. ¿Cuál es la función del H2SO4 para efectuar la reacción? 6. ¿Por qué es necesario agregar un desecante al producto antes de destilarlo? 7. Explique por qué es indispensable controlar la temperatura de destilación del nitrobenceno. 8. ¿Qué características físicas presenta el producto terminado? 9. En una tabla anote las constantes físicas de reactivos y productos. 10. Mencione otras reacciones de sustitución electrofílica que presenta el benceno. 11. Calcule el rendimiento de la reacción considerando su estequiometria, así como el rendimiento

obtenido, explique la diferencia. 12. Investigue los espectros de IR para el benceno y el nitrobenceno, señalando las bandas

características.



PRACTICA No. 2 SULFONACIÓN DE DODECILBENCENO PREPARACIÓN DE UN DETERGENTE

COMPETENCIA Efectuar una sulfonación sobre un anillo aromático sustituido, como ejemplo de sustitución electrofílica aromática para obtener un ácido arilsulfónico. Llevar a cabo la neutralización del ácido arilsulfónico para obtener un detergente. REACCIÓN

INTRODUCCION La reacción de sulfonación ocurre a través de una sustitución electrofílica aromática que es una de las mejores formas de introducir grupos funcionales dentro de un anillo aromático. Como sabemos el anillo de benceno es un sistema rico en electrones lo cual le permite reaccionar con reactivos deficientes en electrones (reactivos electrofílicos). Esta reacción consiste en la “sustitución” de un hidrógeno por un electrófilo, y representa la reacción más importante que sufren estos sistemas.



Mediante esta metodología se pueden introducir grupos tales como

en otras palabras se puede nitrar, sulfonar, halogenar, alquilar, y acilar respectivamente. En la reacción de sulfonación del benceno, éste se hace reaccionar con ácido sulfúrico fumante (oleum) para dar el ácido bencensulfónico.

Los grupos alquilo en un anillo aromático tienen un efecto activante y dirigen la sustitución electrofílica en las posiciones orto y para. Cuando los alquilbencenos se someten a una reacción de sulfonación, la velocidad de formación del producto es mayor que si se utilizara benceno como tal. Generalmente el producto que se obtiene se encuentra sulfonado sólo en la posición para debido al impedimento estérico que ejerce el grupo alquilo. Esta reacción procede por un mecanismo típico de una sustitución electrofílica aromática (SEA) el cual se puede visualizar en tres etapas principalmente:

a. formación del electrófilo, b. ataque de los electrones del benceno a este electrófilo y c. desprotonación del catión intermediario.

Cuando se utiliza únicamente ácido sulfúrico, el electrófilo (SO3) se genera por deshidratación y la reacción requiere de temperaturas más altas (170-180°C). Una vez que el trióxido de azufre se generó este es atacado por los electrones de la nube π del sistema aromático para formar un intermediario catiónico el cual se estabiliza por resonancia, se le conoce como complejo de Wheland. Finalmente la desprotonación de este intermediario regenera el sistema aromático. MATERIAL Y REACTIVOS 1 Embudo de separación c/tapón 1 Buchner c/alargadera 1 Kitasato 250 mL c/manguera 1 Pinzas de 3 dedos c/nuez 1 Matraz Erlenmeyer 250 mL 1 Probeta de 25 mL 1 Vaso de precipitados 250 mL 1 Recipiente p/baño maría 1 Espátula Dodecilbenceno 1 Termómetro de -10ºC a 400ºC Óleum (33% SO3) 1 Agitador de vidrio NaOH al 40% 1 Vaso de precipitados 150 mL Trietanolamina 1 Vidrio de reloj



METODOLOGÍA 1. Coloque 10 g (11.4 mL) de dodecilbenceno en un matraz Erlenmeyer de 125 mL. 2. Con un embudo de separación agregue gota a gota y con agitación 20 g (10 mL) de oleum (de

preferencia tomar la densidad por medio de un picnómetro) al dodecilbenceno. 3. Mantenga la temperatura entre 40-45 °C (el tiempo de adición debe ser de aproximadamente

30 min.). Una vez terminada la adición del oleum, caliente la mezcla de reacción en baño maría a 50 °C durante 5 min agitando constantemente.

4. Deje enfriar la mezcla a temperatura ambiente y viértala al embudo de separación dejándola

reposar hasta que se separe en dos fases. Neutralice cuidadosamente las 2/3 partes del ácido dodecilbencensulfónico obtenido, agregando gota a gota una solución de sosa al 40%.

5. La parte restante neutralícela con trietanolamina siguiendo el mismo procedimiento a fin de

obtener un detergente líquido. CUESTIONARIO 1. ¿Qué tipo de detergente obtuvo? 2. ¿Cómo observó el fenómeno de detergencia? 3. Describa con reacciones la obtención de un detergente a partir de benceno y un polímero de

propileno. 4. ¿Cuál es la importancia de mantener la temperatura entre 40 – 45 °C? 5. ¿Por qué se debe calentar 5 minutos a 50 °C? 6. ¿Considera que la agitación durante el tiempo de reacción es determinante, diga sí o no y por

qué? 7. ¿En caso de no tener oleum podría haber realizado la reacción con ácido sulfúrico

concentrado? 8. Explique sus resultados en términos de los cálculos estequiométricos de la reacción. 9. Indique, ¿cuál es la diferencia entre los siguientes detergentes?

10. ¿En la obtención de detergentes qué desechos cree usted que resulten del proceso?, ¿Antes de

eliminarlos se pueden aprovechar?, si no son aprovechables ¿cómo se eliminarían y qué daños ecológicos pueden causar de no tratarse?

11. Pasos claves de una sustitución electrofílica aromática.



PRACTICA No. 3 SÍNTESIS DE DIFENIL CARBINOL

(BENCIDROL)

COMPETENCIA Obtener en el laboratorio un alcohol secundario, por reducción de un grupo carbonilo y seguir el curso de la reacción mediante pruebas sencillas de laboratorio. REACCION

INTRODUCCION Obtención de bencidrol, reducción de compuestos carbonílicos con borohidruro de sodio. El doble enlace C=O de un aldehído o una cetona se encuentra polarizado debido a la elevada electronegatividad del oxígeno respecto del átomo de carbono. Por esta razón una de las reacciones más comunes de estos compuestos es la adición nucleofílica, la cual implica la adición de un nucleófilo al carbono electrofílico del grupo carbonilo. Puesto que el nucleófilo utiliza su par de electrones para formar el nuevo enlace con el carbono, dos electrones del doble enlace carbono-oxígeno deben desplazarse hacia el átomo de oxígeno electronegativo, donde pueden ser estabilizados como un anión alcóxido.

El borohidruro de sodio (NaBH4) y el hidruro doble de litio y aluminio (LiAlH4) son los reactivos más comunes para reducir un aldehído o una cetona a los alcoholes correspondientes. Estos reactivos son llamados hidruros complejos debido a que no tienen una estructura simple como la del hidruro de sodio (NaH) y la del hidruro de litio (LiH) aunque también se caracterizan por su capacidad de donar un ión hidruro (H−).

El mecanismo mediante el cual el borohidruro de sodio reduce un compuesto carbonílico (aldehído ó cetona) a un alcohol, se inicia con la transferencia de un ion hidruro al carbono electrofílico del enlace



C=O para generar el anión alcóxido que se estabiliza con el borano producido. Debido a que el boro tiene cuatro hidruros que puede donar, esta etapa se repite otras tres veces hasta que el boro ha transferido sus cuatro hidrógenos. De la hidrólisis de estos alcóxidos resulta la formación del alcohol correspondiente. MATERIAL Y REACTIVOS 1 Tubos de ensayo Benzofenona 1 Vaso de precipitados 150 mL Borohidruro de sodio 1 Pipeta 5 mL Metanol o etanol 1 Matraz Kitasato c/manguera Ácido clorhídrico 10% 1 Espátula de Cr-Ni Cloroformo 1 Embudo Buchner c/manguera Acetato de etilo 1 Portaobjetos Yodo 2 Aguador de vidrio 1 Vidrio de reloj 1 Frasco p/cromatografía 2 Capilares METODOLOGÍA 1. Coloque 0.2 g de benzofenona en un tubo de ensayo, agregue 5 mL de metanol y agite hasta la

disolución de la benzofenona. 2. Agregue 0.12 g de borohidruro de sodio, unas piedras de ebullición y caliente a baño maría 5

min.

3. Al término del tiempo de reacción haga una prueba a la gota sobre vidrio de reloj, de la mezcla de reacción y solución de 2,4 dinitrofenilhidracina, si no se forma precipitado color naranja, indica que toda la benzofenona ha reaccionado.

4. Acidule con ácido clorhídrico 10% hasta pH ligeramente ácido. Agregue 5 mL de agua fría.

5. El sólido obtenido se separa por filtración al vacío. Determine punto de fusión. CUESTIONARIO 1. ¿Qué tipo de compuesto se forma? 2. ¿Cuál es la finalidad de efectuar la prueba con la solución de 2,4- dinitrofenilhidracina? 3. ¿Cómo identifica que ha reducido un compuesto orgánico? 4. ¿Qué importancia tiene seguir el curso de la reacción por medio de cromatoplaca? 5. ¿Qué aplicaciones en la industria tienen las reacciones de reducción? 6. Mencione algunos compuestos que se obtienen por este método. 7. ¿Cuáles son los agentes reductores más utilizados en la industria y por qué? 8. ¿Cuáles son los desechos que se obtienen en esta síntesis y cuál es la toxicidad de éstos?



PRACTICA No. 4 PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ALCOHOLES

COMPETENCIA Demostrar experimentalmente algunas propiedades características de los alcoholes según su clasificación. INTRODUCCIÓN Entre los reactivos más importantes de la química orgánica se encuentran compuestos en los que un átomo de oxígeno o azufre actúa como nucleófilo. Cuando se utilizan para la sustitución nucleofílica sobre átomos de carbono saturados, proporcionan una ruta sintética hacia los éteres, los alcoholes, los sulfuros y otros compuestos químicos de laboratorio comunes. Existen muchos métodos generales para la formación de alcoholes, la reducción de grupos carbonilo mediante la adición de hidruro o de reactivos organometálicos son los procedimientos más importantes. La adición de agua a los alquenos es otro modo útil para la preparación de alcoholes. Podría suponerse que la sustitución nucleofílica por agua (o hidróxido) es otra ruta comúnmente utilizada para la preparación de alcoholes. Sin embargo, generalmente no se utiliza porque, en la mayoría de los casos, los grupos salientes favorables como los halogenuros o ésteres sulfónicos o carboxílicos derivan de los alcoholes. Industrialmente, la formación de alcoholes por hidrólisis se utiliza cuando los correspondientes derivados halogenados pueden prepararse económicamente a partir de hidrocarburos. En el laboratorio, el método de hidrólisis puede utilizarse por conveniencia sintética, pero se ha estudiado principalmente como ejemplo de la reacción de sustitución nucleófila. El carácter ácido-base de los alcoholes es similar al del agua, así como su tendencia a formar puentes de hidrogeno. Los alcoholes pueden transformarse fácilmente en haluros de alquilo si el grupo hidroxilo se convierte previamente en un buen grupo saliente. Los alcoholes primarios se oxidan a aldehídos y los alcoholes secundarios a centonas. La desprotonación de los alcoholes da iones alcóxido, buenos nucleófilos y bases fuertes. Los iones alcóxido reaccionan con haluros de alquilo primarios y secundarios obteniéndose éteres. MATERIALES Y EQUIPO SUSTANCIAS 10 tubos de ensayo Lugol Baño maría Hidróxido de potasio Mechero Bunsen Sodio Soporte universal y aro metálico Alcohol etílico de 96° Vaso de precipitado de 250 mL Alcohol isopropílico Lupa Glicerina Embudo Ácido acético glacial Papel filtro Ácido sulfúrico Gradilla Dicromato de potasio Navaja Espátula Papel tornasol Cronómetro Portaobjetos



METODOLOGIA: 1. Prueba del yodoformo: A 5 mL de alcohol etílico añádale 5 mL de lugol, agregue gota a gota

una solución de hidróxido de potasio al 20% hasta que desaparezca la coloración del lugol. La solución se calienta en baño maría 3 minutos y se deja enfriar. Coloque una gota de esta solución sobre un vidrio de reloj o portaobjetos y observe con la lupa los cristales formados. Anote sus observaciones.

2. Hidrogeno activo: Márquese los tubos de ensayo con 1, 2 y 3. En el No. 1 coloque 3 mL de

alcohol etílico; en el No. 2 agregue 3 mL de alcohol isopropílico; en el No. 3 ponga 3 mL de glicerina. A cada tubo agregue un trocito de sodio metálico de 3 a 4 mm de diámetro, observe el desprendimiento de hidrógeno y anote el tiempo que dura dicho desprendimiento, con precaución evapore a sequedad. Enfríe el residuo, añada 2 mL de agua y determine el pH de la solución empleando papel indicador. Anote sus observaciones.

3. Esterificación: Enumere dos tubos de ensayo con los números 4 y 5, en el primero añada 3 mL

de alcohol etílico y en el segundo añada 3 mL de alcohol isopropílico. Al tubo No. 4 agregue 3 mL del ácido acético y 0.5 mL de ácido sulfúrico, la mezcla se calienta en baño maría hasta ebullición, prolongando el calentamiento por 3 minutos más, después vierta la mezcla sobre 50 mL de agua helada contenida en un vaso de precipitado de 250 mL procurando identificar su olor; repita esta operación con el tubo No. 5 y anote sus observaciones.

4. Oxidación: Enumere dos tubos de ensayo con los números 6 y 7. En el tubo No. 6 coloque 3 mL

de alcohol etílico, agregue 3 mL de una solución de dicromato de potasio al 10% y añádale 4 gotas de ácido sulfúrico concentrado. Con cuidado caliente la mezcla. Repita la operación con alcohol isopropílico. Anote sus observaciones.

CUESTIONARIO:

1. De acuerdo a su clasificación ¿Cuál de los alcoholes utilizados en la parte II es el más activo y por qué?

2. Explique la reacción que ocurre en la liberación de hidrógeno con sodio metálico. 3. Explique la reacción que ocurre en la esterificación. 4. ¿Qué relación tienen los olores de los productos obtenidos en la esterificación, con frutas

o flores? 5. Explica qué productos se obtienen en la oxidación de alcoholes primarios y secundarios. 6. Haga un diagrama de la práctica.



PRACTICA No 5 SÍNTESIS DEL ETER ETILICO

COMPETENCIA Realizar en forma práctica la reacción de deshidratación de dos moléculas de alcohol para la obtención de un éter simétrico. INTRODUCCIÓN Son compuestos formados por dos grupos de naturaleza hidrocarbonada que se unen a un átomo de oxígeno (ROR). En los éteres simétricos ambos grupos son idénticos, mientras que en los éteres asimétricos no lo son. Los éteres pueden obtenerse por deshidratación de alcoholes o por una sustitución nucleofílica bimolecular SN2 de un alcóxido metálico sobre un haluro de alquilo. La sustitución de ambos hidrógenos en H2O por grupos que contienen carbono da lugar a la familia de los éteres.

O

H HO

H R(Ar)

O

(Ar)R R(Ar)

reemplazo

de un H

reemplazo

segundo H

R: alcoholAr: fenol

Éter

La sustitución del hidrógeno por grupos arilo o alquilo no siempre es simple. Todos los éteres contienen el enlace C-O-C, y diversas subclasificaciones de ellos dependen de si hay grupos alquilo o arilo. Los éteres que contienen dos grupos arilo o alquilo idénticos reciben el nombre de éteres simétricos y los que presentan dos grupos distintos (alquilo y/o arilo) se conocen como éteres no simétricos. El éter más importante, el éter etílico, (CH3CH2)2O, o simplemente éter es un disolvente en muchas reacciones orgánicas, incluyendo la de Gringnard. Suele emplearse como disolvente de extracción para eliminar un producto orgánico de un disolvente acuoso, pero la solubilidad del éter en agua (7.5%) da lugar a grandes pérdidas del disolvente durante la extracción. Otra ventaja del éter es que su reducido punto de ebullición (34.5º) le permite ser eliminado fácilmente de otros compuestos orgánicos menos volátiles. Por otro lado, el éter es muy inflamable y, por tanto, constituye un tremendo peligro potencial de incendios.

MATERIALES REACTIVOS Parrilla eléctrica termorregulable Alcohol etílico Matraz de destilación de 250 mL Ácido sulfúrico Pera de decantación 250 mL Sulfato de sodio anhidro Termómetro Hielo Refrigerante Sal Tubo latex Hidróxido de sodio Probeta de 100 mL Tapones de hule Matraz Erlenmeyer de 250 mL



METODOLOGIA: 1. En el matraz de destilación ya provisto de un tapón de hule o corcho con dos orificios, por uno

de los cuales se introduce el termómetro cuidando que el bulbo quede sumergido en el líquido; y en el otro se coloca la pera de decantación. Se arma un aparato de destilación.

2. En el matraz de destilación se colocan 25 mL de alcohol etílico y enfriando al chorro de agua. 3. Agregue agitando 28 mL de ácido sulfúrico concentrado. 4. En la pera de decantación coloque 50 mL de alcohol etílico y se monta el aparato de

destilación. 5. Se inicia el calentamiento a 140oC y cuando se alcanza esta temperatura se deja caer gota a

gota lentamente el alcohol contenido en la pera de decantación cuidando mantener la temperatura entre los 140 y 145oC, una vez agregado el alcohol contenido en la pera, el producto obtenido se coloca en una pera de decantación y se lava con 100 mL de hidróxido de sodio al 5%.

6. Separar el éter y secar en un matraz erlenmeyer de 250 mL con 5 g de sulfato de sodio anhidro o cloruro de calcio, filtrar para separar el éter etílico. NOTA: Se recomienda no fumar y no usar mechero bunsen para el calentamiento ya que el éter es inflamable.

CUESTIONARIO:

1. ¿Qué reacción ocurre en la obtención del éter etílico? 2. ¿Qué función tiene el ácido sulfúrico en dicha reacción? 3. ¿Cuáles son los principales usos del éter? 4. ¿Haga un diagrama de la práctica?



PRACTICA No 6 ALDEHIDOS Y CETONAS. PROPIEDADES QUÍMICAS

COMPETENCIA Demostrar experimentalmente algunas propiedades características de los aldehídos y cetonas. INTRODUCCIÓN Los aldehídos son sustancias de fórmula general RCHO; las cetonas son compuestos de fórmula general RR’CO. Los grupos R y R’ pueden ser alifáticos o aromáticos (en el aldehído, HCHO, R es H).

O

H

H

O

H

R

O

R1

R

Aldehídos Cetona Los aldehídos y las cetonas contienen el grupo carbonilo, C=O, y a menudo se denominan colectivamente compuestos carbonílicos. El grupo carbonilo es el que determina en gran medida la química de aldehídos y cetonas. No es de sorprenderse que aldehídos y cetonas se asemejen en la mayoría de sus propiedades. Sin embargo, el grupo carbonílico de los aldehídos contiene, además un hidrógeno, mientras el de cetonas tiene dos grupos orgánicos. Esta diferencia estructural afecta a sus propiedades de dos formas: a. los aldehídos se oxidan con facilidad; las cetonas sólo lo hacen con dificultad; b. los aldehídos suelen ser más reactivos que las cetonas en adiciones nucleofílicas, reacciones

estas últimas características de los compuestos carbonílicos. Los aldehídos y cetonas son sustancias muy reactivas, se polimerizan, se condensan, forman derivados de adición, se pueden reducir y los aldehídos se oxidan con mucha facilidad, incluyendo las α-oxiacetonas. Los aldehídos y cetonas se condensan con la hidracina y sus derivados presentan puntos de fusión definidos, los cuales son empleados para identificarlos MATERIAL REACTIVOS 12 tubos de ensayo Formaldeído Baño María butiraldehído Gradilla Acetona Pipeta graduada de 5 mL Fuchina Mechero bunsen Bisulfito de sodio Arillo Ácido clorhídrico Pinzas para tubo de ensayo Sulfato de cobre Hidróxido de sodio Tartrato de sodio y potasio Hidróxido de amonio Permanganato de potasio Ácido sulfúrico Nitrato de plata



METODOLOGIA: 1. Reactivo de Schiff: Numere 3 tubos de ensayo del 1 al 3. Al número uno agregue 1 mL de

formaldehído. Al número dos 1 mL de butiraldehído, al número tres 1 mL de acetona. Agregue a cada tubo una o dos gotas del reactivo de Schiff. Un color violeta o rojo azuloso es prueba positiva.

2. Reducción del reactivo de Fehling: Numere tres tubos de ensayo del 4 al 6, al tubo número 4,

añada 0.5 mL de formaldehído, al tubo 5, 0.5 mL de butiraldehído y al número 6, 0.5 mL de acetona agregue a cada uno 1 mL de la solución A de Fehling y 1 mL de la solución B de Fehling. En un baño maría ponga a hervir el agua, y cuando este hirviendo introduzca los tres tubos y continué el calentamiento durante 10 minutos más, saque los tubos y observe en cual aparecido un precipitado rojizo y en cual no. Anote las observaciones.

3. Espejo de plata o reactivo de Tollens: Numere tres tubos de ensayo del 7 al 9; Al número 7

añada 0.5 mL de formaldehído, al número 8 agregue 0.5 mL de butiraldehído y al número 9 añada 0.5 mL de acetona. Agregue 1 mL del reactivo de Tollens. Los tres tubos de ensayo se introducen en el baño María caliente y se continúa durante 10 minutos más. Anote sus observaciones.

4. Oxidación de permanganato de potasio: Enumere tres tubos de ensayo del 10 al 12; al número

10 agregue 0.5 mL de formaldehído, al número 11 0.5 mL de butiraldehído y al número 12 añada 0.5 mL de acetona. Agregue 1mL de una solución al 3% de permanganato de potasio y acidúlela con 2 gotas de ácido sulfúrico diluido al 10%. Anote sus observaciones.

5. Formación de resina. Efecto de los álcalis: Numere tres tubos de ensaye del 13 al 15. Al

número 13 añada un mL de formaldehido, al número 14 agregue 1 mL de butiraldehído y al número 15 1 mL de acetona. Ponga en cada uno 1.5 mL de solución de hidróxido de sodio 6 N. Caliente los tubos durante 5 minutos y anote sus observaciones.

Reactivos: • Reactivo de Schiff. En un vaso de precipitado de 250 mL pesar 100 mg de fucsina, disolver en

75 ml. de agua destilada, a 80 °C, enfriar y agregar 2.5 g de bisulfito de sodio, agitar y disolver, agregar 1.5 mL de ácido clorhídrico concentrado, agitar, aforar a 100 mL con agua destilada. NO usar después de 14 días de preparado.

• Solución A de Fehling. Pesar 17.32 g de sulfato de cobre pentahidratado, disolver y aforar a 250 mL.

• Solución B de Fehling. Disolver 30 g de hidróxido de sodio y 86.5 g de de la sal de Rochelle (tartrato doble de sodio y potasio) disolver y aforar a 250 mL.

• Reactivo de Tollens. Recientemente preparado. Disolver 0.5 g de nitrato de plata en 5 mL de agua destilada, se añaden 0.25 g de hidróxido de sodio disueltos en 5 mL, enseguida se añade gota a gota hidróxido de amonio diluido (1:1) hasta que se disuelva el precipitado formado, este reactivo debe emplearse antes de transcurridas 5 horas, pues forma compuestos explosivos, se puede destruir por acidulación con HNO3 y conservar la solución para recuperación de la plata.



CUESTIONARIO: 1. Escriba la reacción que ocurre en la parte dos con el formaldehído y el reactivo de Fehling. 2. Escriba la reacción que ocurre en la parte tres con el butiraldehído y el reactivo de Tollens 3. Que produce la reacción de oxidación de aldehído y cetonas? 4. Haga un diagrama de la práctica.



PRACTICA No. 7 SÍNTESIS DE UN ÁCIDO CARBOXILICO. ACIDO BENZOICO

COMPETENCIA Obtener un ácido carboxílico y realizar una serie de pruebas que permitan su identificación. REACCIÓN Obtención de ácido benzoico por reacción del haloformo

INTRODUCCIÓN Los compuestos que contienen el grupo -COOH unido a un grupo alquilo (R-COOH) o un grupo arilo (Ar-COOH) se conocen como ácidos carboxílicos. Entre los métodos para obtener los ácidos carboxílicos se encuentran la oxidación de metilcetonas con hipoclorito de sodio que es un reactivo de bajo costo. La reacción de una metilcetona con un halógeno en medio básico es conocida como la reacción del haloformo. En esta reacción se forman dos productos: (a) un haloformo, dependiendo del halógeno que se utilice puede ser cloroformo (CHCl3), o bromoformo (CHBr3), o bien yodoformo (CHI3); y (b) un ácido carboxílico que tiene un átomo de carbono menos que la cetona inicial. De hecho uno de los usos más importantes de esta reacción es la síntesis de ácidos carboxílicos.

En la mayoría de los experimentos que se realizan, el reactivo más usado es el hipoclorito de sodio. Durante la reacción el halógeno y la base se encuentran presentes estableciéndose un equilibrio como se presenta a continuación.

En la ecuación anterior se observa que el hipoclorito de sodio se utiliza en realidad como una fuente de cloro molecular. Las soluciones de hipoclorito de sodio generalmente están marcadas con una concentración específica, la cual nos indica la cantidad de “cloro disponible” que contienen y con lo cual podemos comparar el potencial de oxidación de cada solución de concentración diferente.



Una solución de 5%, disponible comercialmente como blanqueador, es suficiente para oxidar una metilcetona. Si se coloca una solución básica de I2, en la presencia de una metilcetona el subproducto que se genera es el yodoformo. Este compuesto es un sólido amarillo que precipita en el medio de reacción, por lo que es muy fácil de detectar al momento de realizar el experimento. Esta ha sido utilizada ampliamente como una prueba química para identificar metilcetonas y es conocida como prueba del yodoformo. En la reacción el primer paso es la abstracción de un hidrógeno ácido, del grupo metilo, para generar un anión. El anión ataca una molécula de cloro generando el producto de monohalogenación. Este paso se repite dos veces más, hasta obtener el compuesto trihalogenado. En la siguiente parte de la reacción, el ión hidróxido ataca al carbono carbonílico, del compuesto trihalogenado, para formar un intermediario tetraédrico, se regenera el doble enlace del carbonilo, expulsando al grupo triclorometilo que es mejor grupo saliente que el ión hidróxido, obteniéndose el ácido carboxílico y el haloformo, al ocurrir las protonaciones correspondientes. MATERIAL REACTIVOS: 1 Matraz erlenmeyer de 250 mL Acetofenona 1 Agitador de vidrio Acetona 1 Mechero bunsen Ácido clorhídrico 1:1 1 Soporte y Aro metálico Solución de hipoclorito de sodio al 6% 1 Matraz kitasato papel tornasol 1 Embudo buchner 1 Termómetro 1 Probeta de 25 mL 1 Vaso de precipitados de 250 mL 1 Espátula 1 Embudo de vidrio de tallo corto 1 Baño María 2 Pipetas de 1 mL 1 Embudo de separación METODOLOGIA 1. Con el fin de determinar la relación existente entre la cantidad de hipoclorito de sodio, el tiempo

de agitación y el rendimiento del producto, realice la reacción de acuerdo a las condiciones experimentales que se describen en la tabla siguiente:

NaOCl (mL)

Tiempo (min)

20 mL

30 mL

40 mL

10 20 30



2. Según la tabla anterior, coloque ( ) mL de hipoclorito de sodio comercial en un matraz Erlenmeyer de 250 mL, agregue 1 mL de acetofenona y agite vigorosamente durante ( ) minutos.

3. Pasado este tiempo agregue 1 mL de acetona para eliminar el hipoclorito de sodio que no haya

reaccionado y caliente la mezcla de reacción en baño maría durante 10 min. De ser necesario decolore la solución con carbón activado y filtre en caliente (significa que debe calentar el papel filtro con agua hirviendo antes de filtrar).

4. Acidule la solución en caliente hasta pH = 1, (la acetofenona que no ha reaccionado es insoluble

en agua y se separa en forma de aceite, que puede ser eliminado por decantación). 5. Enfríe la solución y separe el sólido formado filtrando al vacío. 6. Recristalice el producto obtenido de agua caliente. Determine punto de fusión y rendimiento. 7. Explique su rendimiento en función de los cálculos estequiométricos y de su reacción. Registre

los resultados de todo el grupo en el cuadro superior. A través de la representación gráfica de rendimiento vs. volumen y de tiempo vs. Volumen determine las condiciones de reacción que se deben usar para obtener el mejor rendimiento.

CUESTIONARIO 1. ¿Para qué se utiliza la acetona durante la reacción del haloformo? 2. ¿Qué sucede si se agrega la acetona al inicio de la reacción?

3. ¿Cómo deben tratarse los desechos antes de verterlos al drenaje?

4. ¿Cómo se obtiene el ácido benzoico a nivel industrial?

5. Al aumentar el tiempo de agitación, ¿cómo se afecta el rendimiento?

6. Al aumentar el volumen de hipoclorito, ¿cómo varía el rendimiento?

7. Tomando en consideración la concentración del hipoclorito de sodio que utilizó, realice los

cálculos estequiométricos en moles y explique sus resultados en función de su reacción.

8. ¿Cuáles son las condiciones de reacción necesarias para obtener el producto con un 90% de rendimiento?

9. ¿Cuál de las 2 variables, tiempo o cantidad de hipoclorito es la más importante en el

rendimiento de su reacción?



PRACTICA No. 8 SINTESIS DEL ÁCIDO ACETILSALICÍLICO

COMPETENCIA Efectuar la síntesis de un derivado de un ácido carboxílico como lo es un éster y sintetizar ácido acetilsalicílico por un proceso de química verde. REACCIÓN

INTRODUCCIÓN Los analgésicos (medicamentos que alivian el dolor) se cuentan entre las aplicaciones medicinales más importantes de los derivados de ácidos carboxílicos. Uno de los analgésicos más antiguos, un fármaco que sorprende por su persistente y variada utilidad, es la aspirina, el ácido acetilsalicílico, el éster fenólico del salicilato y el ácido acético.

CO2H

OH

Ácido salicílico

OH

CO2CH3

Salicilato de Metilo

OH

CO2Na

Salicilato de Sodio El nombre de aspirina proviene del sauce, Salix spirea. En el siglo diecisiete, se encontró que los extractos de corteza de sauce tenían propiedades de reducción de la fiebre. En 1827 se encontró que el agente activo en dicha corteza es un compuesto aromático llamado salicina, el cual puede convertirse en alcohol salicílico haciéndolo reaccionar con agua (hidrólisis); luego, al oxidarlo, el resultado es ácido salicílico.

El ácido salicílico es una molécula bifuncional (ácido y fenol) de la cual se derivan muchas sustancias conocidas. El ácido salicílico mismo se usa como desinfectante en ciertos aerosoles y ungüentos para primeros auxilios, y su éter metílico, el salicilato de metilo se usa en fricciones tópicas para músculos adoloridos.

La conversión del grupo –OH fenólico en éster acetato produce ácido acetilsalicílico, que ha comprobado ser tan potente como el salicílico y menos corrosivo para el estómago.



CH2OH

OH

COOH

OHCH3

COOH

O

O

Alcohol salicílico Ácido salicílico

Ácido acetilsalicílico (aspirina) Hacia finales del siglo diecinueve, Félix Hofman, quien trabajaba para la Compañía Bayer, investigó otros derivados del ácido salicílico y probó el ácido acetilsalicílico en su padre, que sufría de artritis. Ésta y otras pruebas pusieron de manifiesto sus propiedades medicinales. El ácido acetilsalicílico, la aspirina, fue comercializado en 1899 por la compañía Bayer. Debido a que es fácil de preparar, la aspirina es uno de los fármacos disponibles menos costosos. Es producida en grandes cantidades. De hecho la industria farmoquímica produce cerca de 200 toneladas de esta farmoquímico cada año. La meta de la química verde es desarrollar tecnologías químicas benignas al medio ambiente, utilizando en forma eficiente las materias primas, eliminando la generación de desechos y evitando el uso de reactivos y disolventes tóxicos y/o peligrosos en la manufactura y aplicación de productos químicos. MATERIAL Y REACTIVOS

METODOLOGÍA 1. En un vaso de precipitados de 100 mL coloque 0.560 g (4 mmol) de ácido salicílico y 1.2 mL (1.3

g, 12.68 mmoles) de anhídrido acético. Con una varilla de vidrio mezcle bien los dos reactivos. 2. Una vez que se obtenga una mezcla homogénea, adicionar 4 lentejas de NaOH (o bien 4 lentejas

de KOH o 2.4 g de carbonato de sodio) previamente molidas y agitar nuevamente la mezcla con la varilla de vidrio por 10 minutos.

3. Adicionar lentamente 6 mL de agua destilada y posteriormente una solución de ácido clorhídrico

al 50% hasta que el pH de la solución sea de 3. La mezcla se deja enfriar en un baño de hielo.

4. El producto crudo se aísla por medio de una filtración al vacío. Bajar los cristales del ácido acetilsalicílico con agua fría (Nota 1).

1 Vaso de precipitados de 100 mL Acetato de etilo

1 Pipeta graduada 10 mL Hexano

1 Matraz kitazato c/manguera Hidróxido de sodio

1 Espátula de acero inoxidable Hidróxido de potasio

1 Embudo buchner Ácido salicílico

1 Matraz erlenmeyer de 125 mL Anhídrido acético

1 Agitador de vidrio Carbonato de sodio

Ácido clorhídrico 50%



5. Purifique el producto crudo por medio de una recristalización con 9 mL de una mezcla de acetato

de etilo:hexano (60:40). Aislar los cristales por medio de una filtración al vacío. Determinar el rendimiento y el punto de fusión.

NOTA 1: Es importante que el agua esté bien fría, ya que de lo contrario el ácido acetilsalicílico se

redisuelve en agua tibia. CUESTIONARIO 1. Escriba la reacción efectuada y proponga un mecanismo de reacción. 2. ¿Para qué se utiliza la base en la reacción? 3. ¿Para qué se utiliza el anhídrido acético? 4. ¿Se podría utilizar cloruro de acetilo en lugar del anhídrido acético? 5. Investigue los espectros de IR del Ácido salicílico del ácido acetilsalicílico, asigne las bandas

principales compárelos y señale las diferencias.



PRACTICA No 9 SÍNTESIS DEL ACETATO DE ISOAMILO (Aceite de plátano)

COMPETENCIA Preparar un éster a partir de un alcohol y un ácido carboxílico y aplicar algunas técnicas de laboratorio ya conocidas como son calentamiento a reflujo, extracción y destilación simple. REACCIÓN

INTRODUCCIÓN El acetato de isoamilo es un compuesto químico perteneciente al grupo de los ésteres carboxílicos. Este compuesto es el principal componente químico responsable del olor a plátano o a pera. Además juega un papel importante en los mecanismos de comunicación de las abejas obreras que ante una situación de peligro acudan en ayuda y adopten un comportamiento agresivo, actúa por lo tanto como una feromona de alarma. La síntesis del acetato de etilo se lleva a cabo en el laboratorio de forma sencilla mediante la denomina reacción de Esterificación de Fischer. En dicha reacción, un ácido carboxílico (R-COOH, Ác. Acético) reacciona con un alcohol (R´- OH; Alcohol isoamílico) en presencia de un catalizador ácido (generalmente ácido sulfúrico ó clorhídrico) para formar el éster y agua. Tanto la esterificación como la reacción inversa, la hidrólisis de ésteres, han sido muy estudiadas con el fin de elucidar el mecanismo de este proceso reversible. La reacción es de equilibrio por lo que una vez alcanzado éste, aún quedarán cantidades apreciables de los reactivos de partida junto con los productos de reacción. La reacción no obstante, se puede desplazar hacia la formación de productos mediante la adición de un exceso de uno de los reactivos, el más barato y/ó más fácil de eliminar de la mezcla de reacción normalmente. MATERIAL Y REACTIVOS 1 Matraz pera de una boca 1 Porta-termómetro 1 Probeta de 25 mL 1 Colector 1 Refrigerante con mangueras 1 Vaso de precipitados de 250 mL 1 Aro metálico 1 Vaso de precipitados de 100 mL 1 Tela de alambre con asbesto 1 Matraz Erlenmeyer de 125 mL 1 Embudo de separación 1 Mechero 1 “T” de destilación 1 Termómetro de -10 a 400ºC 2 Pinzas de tres dedos 1 Espátula 1 Agitador de vidrio Alcohol isoamílico Bicarbonato de sodio al 5 % Ácido acético glacial Solución saturada de cloruro de sodio Ácido sulfúrico concentrado Sulfato de sodio anhidro



METODOLOGÍA 1. Coloque en un matraz pera de una boca 4.5 mL de alcohol isoamílico, 6 mL de ácido acético

glacial y añada agitando cuidadosamente 1 mL de ácido sulfúrico concentrado (Nota 1), agregue núcleos para regular la ebullición y conecte el condensador en posición de reflujo (Figura 1).

1 11

2

3

45 6

7

8

9

1 10

2

3

45 6

7

8

9

1 10 Figura 1. Calentamiento a reflujo.

2. Caliente la mezcla de reacción en baño de aire manteniendo el reflujo durante una hora. Pasado

este tiempo suspenda el calentamiento de aire y enfríe la mezcla de reacción a temperatura ambiente.

3. Pase la mezcla fría a un embudo de separación y agregue cuidadosamente 14 mL de agua fría,

lave el matraz de reacción con 2.5 mL de agua y páselos al embudo de separación. Agite varias veces, separe la fase acuosa y deséchela, la fase orgánica contiene el éster y un poco de ácido acético, el cual puede ser removido por dos lavados sucesivos con 7.5 mL de una solución de NaHCO3 al 5 % (Nota 2). Lave la capa orgánica con 6 mL de agua mezclada con 1.5 mL de una solución saturada de NaCl. Deseche la capa acuosa, vierta la fase orgánica en un vaso de precipitados y séquela con un gramo de Na2SO4 anhidro (Nota 3).

4. Monte un equipo de destilación simple (Nota 4), decante la fase orgánica al matraz pera, agregue

núcleos para regular la ebullición y destile (Figura 2).

5. El recipiente que reciba el destilado deberá estar en un baño de hielo. Colecte la fracción que destila entre 134 – 141ºC y calcule el rendimiento.

Nota 1: Agregue el ácido cuidadosamente y con agitación constante. Nota 2: ¡PRECAUCIÓN! Se produce CO2. Este procedimiento se repita hasta que la capa orgánica esté

alcalina. Verifique el pH. Nota 3: Se necesitan 15 minutos para que el secado sea completo, si después de este tiempo la

solución sigue turbia, decante la solución y añada otro gramo de agente desecante. Nota 4: El material debe estar limpio y seco.



Figura 2. Destilación simple.

CUESTIONARIO 1. Escriba un mecanismo razonable para la formación del acetato de isoamílo. 2. Un método para favorecer la formación del éster, es añadir un exceso de ácido acético. Sugiera

otro método que permita desplazar la reacción hacia la formación del éster. 3. Haga un esquema de la separación del acetato de isoamílo de la mezcla de reacción. 4. Explique cuáles son los usos de los ésteres. 5. Investigue los espectros de IR del ácido acético, alcohol isoamílico y acetato de isoamilo, asigne

las bandas principales a los grupos funcionales presentes en dichos espectros de IR.



PRACTICA No 10 SAPONIFICACION. PREPARACION DE UN JABON

COMPETENCIA Obtener un jabón a partir de un aceite vegetal o de cualquier grasa animal y observar su comportamiento ante una serie de pruebas. INTRODUCCIÓN La saponificación es la hidrólisis, promovida por una base, de las uniones éster de las grasas y los aceites. Uno de los productos es el jabón; la palabra saponificación deriva del la palabra latina saponis, que significa «jabón». El jabón generalmente se obtiene hirviendo grasa animal o aceite vegetal con una solución de hidróxido de sodio. Químicamente, un jabón es la sal sódica o potásica de un ácido graso. El grupo carboxilato, cargado negativamente, es hidrofílico (atraído por el agua), y la cadena de hidrocarburo larga es hidrofóbica (repelida por el agua) y lipofílica (atraída por los aceites). La utilidad de los jabones es limitada por su tendencia a precipitar en agua dura. El agua dura es agua ácida o que contiene iones de calcio, magnesio o hierro. En agua ácida, las moléculas de jabón se protonan y forman los ácidos grasos libres. Los jabones precipitan en agua dura debido a las propiedades químicas del grupo ácido carboxílico. Los detergentes sintéticos evitan que se produzca la precipitación utilizando otros grupos funcionales en lugar de las sales de ácidos carboxílicos. Las sales de Sodio de los ácidos sulfónicos son las que más se utilizan como detergentes sintéticos. Los ácidos sulfónicos son más ácidos que los ácidos carboxílicos, por lo que sus sales no se protonan, incluso en agua de lavado fuertemente ácida. Las sales de calcio, magnesio y hierro de los ácidos sulfónicos son solubles en agua, por lo que los sulfonatos se pueden utilizar en agua dura sin formar precipitados. El jabón es un éster metálico que se obtiene al hacer reaccionar un ácido carboxílico con una base fuerte como la sosa, NaOH o la potasa, KOH, aunque puede prepararse con otros metales. La característica principal del jabón es la presencia de dos zonas de distinta polaridad: la hidrofíbica, que es fuertemente atraída por las moléculas del agua y que se localiza en torno al grupo carboxilo, y la zona hidrofóbica, que es poco polar y que se mantiene lejos de las moléculas de agua, ubicada en el extremo más alejado de la cadena hidrocarbonada. Los triglicéridos o grasas son triésteres de la glicerina (1,2,3-propanotriol) y ácidos grasos de masa molecular elevada. En la tabla 1 se presentan ejemplos de grasas, aceites y sus componentes principales, triglicéridos o ácidos grasos.

Tabla 1. Ejemplos de grasas y aceites y sus componentes principales Grasa o aceite Composición

Grasa humana Tripalmitina, diolecestearina Grasa de res Dipalmito-oleína, dipalmito-estearina, eleopalmito-estearina y palmito-diestearina Grasa de puerco Ácidos: oleico, esteárico, palmítico, láurico, mirístico y linoleico Aceite de tortuga Ácidos: oleico, esteárico, palmítico y clupanodónico Aceite de ballena Ácidos: oleico, esteárico, palmítico,palmítico-oleico, aroquidónico y clupanodónico Aceite de oliva Oleína, linoleína, palmitina



Aceite de lino Linoleína, linolelina y oleína Aceite de ricino Ricinoleína, estearina y dioxiestearina Aceite de algodón Palmitina, oleína, linoleína, araquidina y estearina Aceite de palma Laurina, oleína, miristina y palmitina Manteca de coco Laurina, oleína y palmitina

MATERIAL Y REACTIVOS

2 Vasos de precipitados de 100 mL Hidróxido de sodio 2 Vasos de precipitados de 50 mL Cloruro de sodio 1 Agitador Glicerina 1 Tripie Grasa o aceite 1 Tela de asbesto Fragancia 1 Mechero de bunsen Papel aluminio

METODOLOGÍA. 1. Coloque 10 g de aceite o grasa en un vaso de 100 mL y proceda con precaución a fundirlos con el

mechero a fuego lento. 2. Prepare una disolución de hidróxido de sodio (10 g de hidróxido de sodio en 20 mL de agua).

Agregue poco a poco la disolución a la grasa fundida. 3. Agite vigorosamente la mezcla y continúa el calentamiento hasta que desaparezcan los grumos

de grasa. 4. Vierta la mezcla en un vaso de precipitados que contenga 20 g de cloruro de sodio disuelto en

100 mL de agua. Coloque la mezcla en un baño de hielo y agite de manera continua. 5. Deje reposar la mezcla por 15 minutos y separe la mezcla por decantación y filtración. 6. Tome 8 g de jabón y mézclelos con 4 mL de glicerina y 10 mL de agua. Caliente la mezcla a fuego

lento dejando en forma constante hasta lograr una consistencia homogénea. 7. Deje enfriar el producto final y antes de que se solidifique, agregue una gota de fragancia. Pruebas características del jabón:

a. Al tubo de ensayo número 1 agregue un poco del jabón obtenido y añada 5 mL de agua, tápelo con el dedo pulgar y agite fuertemente. Anote sus observaciones.

b. Al tubo de ensayo número 2 agregue un poco del jabón obtenido y añada 5 mL de una solución acuosa de cloruro de calcio al 10%. Tape con el dedo pulgar y agite. Compare sus anotaciones con la prueba anterior.

c. Al tubo de ensayo número 3 agregue un poco del jabón obtenido y añada 5 mL de agua y gota a gota una solución de ácido clorhídrico al 20% hasta obtener un medio ácido, compruébelo con papel tornasol. Anote sus observaciones.

CUESTIONARIO:

1. Escriba la reacción que ocurre en la formación del jabón.



2. Con que nombre se conoce la reacción de obtención del jabón. 3. ¿Cuál es la ventaja de utilizar solución de sosa alcohólica en vez de solución acuosa? 4. De acuerdo a la sensación táctil dejada por el jabón, explique ¿cuáles son sus defectos? 5. Haga un diagrama de la práctica.



PRACTICA No 11 SÍNTESIS DE ACETAMIDA

COMPETENCIA Obtener una amida, que como producto intermediario tiene amplias aplicaciones en diversas síntesis. INTRODUCCIÓN Una amida es un compuesto que tiene un nitrógeno trivalente, unido a un grupo carbonilo. Las amidas se nombran, eliminando la palabra ácido y cambiando la terminación –oico o (-ico) del ácido carboxílico por –amida. Las amidas son sustituyentes alquílicos sobre el nitrógeno llevan sus nombres precedidos de N- alquilo, en donde N se refiere al átomo de nitrógeno. Las amidas se sintetizan a partir de derivados de ácidos carboxílicos y amoníaco o la amina apropiada. Sin embargo, las aminas son también bases y por consiguiente, reaccionan fácilmente con los ácidos carboxílicos en reacciones ácido-base que conducen a sales amónicas. La formación de la sal es un proceso rápido y exotérmico, las sales amónicas que se obtienen son normalmente sólidos estables de elevado punto de fusión. Normalmente se requiere una temperatura elevada para deshidratar la sal amónica y formar la amida correspondiente. Este modo de formación de amida, promovido térmicamente, se utiliza comercialmente para la preparación del nilón, una poliamida. Otra manera de formar amidas es a partir de cloruros de ácido, los derivados de ácido carboxílico más reactivos, en una sustitución nucleofílica. Los cloruros de ácido son compuestos en los cuales un cloro está unido al carbono de un doble enlace carbono-oxígeno. A causa de la polaridad tanto del enlace carbono-cloro como del doble enlace carbono-oxígeno, los cloruros de ácido son excepcionalmente reactivos y susceptibles de experimentar reacciones de sustitución nucleofílica. Cuando se tratan con una amina que tiene un hidrógeno que se puede reemplazar (aminas primarias y secundarias) o con amoniaco, los cloruros de ácido sufren sustitución para formar amidas. El amoniaco, las aminas primarias y las aminas secundarias reaccionan con anhídridos, para dar amidas. El anhídrido acético es el anhídrido más popular que se emplea en esta reacción. El amoníaco y el anhídro acético dan acetamida, mientras que las aminas y el anhídrido dan acetamidas sustituidas. Se consume un mol de la amina en la neutralización del ácido acético formado en la reacción. MATERIAL SUSTANCIAS: Matraz fondo plano 250 mL (boca esmerilada) Acetato de amonio Columna de destilación ácido acético glacial Refrigerante de Liebig Matraz de destilación de 250mL Matraz erlenmeyer de 250mL



METODOLOGIA: 1. Se mezclan 30 g de acetato de amonio y 22.5 mL de ácido acético glacial y se arma un aparato

para reflujo calentado por tres horas a evolución suave, procurando que la temperatura no pase de 103 oC (ver la Figura 1).

2. El ácido acético glacial y el agua formada en la reacción se destilan lentamente. 3. Cuando se hayan destilado 30 mL, se calienta fuertemente para que se alcance una

temperatura de 140 oC, se deja enfriar y la masa fundida se vierte caliente en un matraz de destilación y de destila, desechando la cabeza, recogiendo la fracción principal entre 190 y 230 oC.

Figura 1. Preparación de acetamida

4. Deje enfriar el destilado hasta que solidifique (rodee el matraz con hielo y tápelo). Filtre los

cristales en un Buchner succiónelos bien y después péselos. 5. Calcule el rendimiento teórico y el rendimiento práctico. CUESTIONARIO:

1. Escriba la reacción que ocurre en la obtención de la acetamida 2. Escriba el mecanismo de reacción 3. ¿Con que olor podemos comparar tan característico olor? 4. De tres usos principales de este producto 5. Haga un diagrama de la práctica.


Manual de Laboratorio de Aromatica 2014 (3)

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