Practico 1- SOLUBILIDAD, RECRISTALIZACIN Y PUNTO DE FUSION

Curso: Laboratorio de Qumica Orgnica IFecha de entrega: 08 de Septiembre, 2014.

ResumenEsta experiencia tuvo como objetivo purificar un slido orgnico, aspirina para este caso, mediante la recristalizacin se determin que a partir de un comprimido de 0,500 g de cido acetilsaliclico solo alrededor del 56,08% del comprimido pertenece a este compuesto, el resto son solo excipientes. Luego de purificar el comprimido y obtener los cristales, se calcul el punto de fusin con un rango de 112-124C y una diferencia del 3,28% respecto al punto de fusin de los cristales puros, lo que indica que los cristales no se purificaron del todo y an tenan una pequea cantidad de impurezas. Adems se estudi la eleccin del mejor solvente para recristalizar, siendo el solvente ms adecuado el agua, debido a su alto punto de ebullicin, baja solubilidad a temperaturas bajas y alta solubilidad a temperaturas elevadas, adems de no tener costo y ser amigable con el medio ambiente. Finalmente se hizo la calibracin del termmetro utilizado en la experiencia a partir de tres slidos con punto de fusin conocidos, dando una curva de calibracin de Temperatura experimental vs. Temperatura terica igual a y = 0,9879x - 8,3724.

1.- Purificacin por Recristalizacin.Se aplic el mtodo de purificacin a travs de recristalizacin a un comprimido de analgsico comercial, la aspirina, cada comprimido de 0,5000 g contiene el principio activo cido acetilsaliclico y excipientes, dentro de los excipientes se encuentran el almidn pregelatinizado, lauril sulfato de sodio y celulosa microcristalina. El principio activo se us como solido a purificar, mientras que los excipientes se consideraron como impurezas.Para lograr disolver los 0,5000g de slido se utiliz alrededor de 15 mL de agua a temperatura de ebullicin, se apreci que el slido no se disolvi del todo puesto que una parte de las impurezas eran insolubles como el almidn pregelatinizado y la celulosa microcristalina, las cuales fueron separadas a travs de filtrado en caliente. La disolucin restante se llev a un bao de hielo para comenzar la cristalizacin del cido acetilsaliclico la que se sucedi de forma casi inmediata, estos cristales fueron separados por filtracin en frio y posteriormente secados.Se obtuvo 0,2804g de cristales, estos tenan un color blanco brillante de textura similar a talco, distinto al cido acetilsaliclico puro que se encontraba en el laboratorio, esto se debe a que una recristalizacion adecuada debe ser en un proceso lento y con la cantidad de solvente (agua) exacta. El rendimiento porcentual de la recristalizacin fue de un 56,08%, lo cual nos indica que cada comprido de aspirina, cuyo rotulo indica que posee 0,5000g de cido acetilsaliclico, solo contiene alrededor de un 56,08% de este compuesto en el comprimido, el 43,92% restantes son excipientes.Se midi el punto de fusin a los cristales resultantes y a los cristales puros de cido acetilsaliclico, cuya temperatura y rango de fusin se presentan en la Tabla 1, que se presenta a continuacin.Tabla 1- Punto de fusin determinado de forma experimental a los cristales resultantes y los cristales puros.RecristalizacinCristales puros

punto de fusin 112-124 C118-126 C

Se sabe por literatura que tericamente el punto de fusin del cido acetilsaliclico es de 138-140 C, pero para poder llevar la teora a lo experimental se calibr el termmetro utilizado en la experiencia(1), dando como temperatura de fusin 128,95C , temperatura que no concuerda con la determinada a los cristales puros con un error relativo del 5,39%, lo cual no es un error significativo. Considerando el error relativo entre el punto de fusin de los cristales obtenidos y los cristales puros es de 3,28%, esto indica que quedaron trazas de impurezas en los cristales.

2.- Eleccin del mejor solvente para recristalizar los compuestosSe estudi la solubilidad del cido Benzoico en diferentes solventes: Etanol, Agua, Diclorometano, Acetona y Hexano. Las soluciones de cido Benzoico y solvente se analizaron a distintas condiciones de temperatura, la primera fue a temperatura ambiente, y la segunda a temperatura de ebullicin de la solucin, analizando en los casos que se disolva o no el soluto como se muestra en Tabla 2.Tabla 2- Solubilidad de cido benzoico en diferentes solvente a temperatura ambiente y temperatura de ebullicinSolvente/TemperaturaTemperatura ambienteTemperatura Ebullicin

EtanolSolubleSoluble

AguaInsolubleSoluble

DiclorometanoSolubleSoluble

AcetonaSolubleSoluble

HexanoInsolubleSoluble

En primer lugar, se descartaron como eleccin a mejor solvente al Etanol, Diclorometano y Acetona, por tener alta solubilidad a temperatura ambiente, por lo que no hay cumplimiento del primer requisito de un disolvente apropiado para recristalizacin(2), el que seala que a baja temperatura el solvente debe diluir la mnima cantidad de compuesto.Los posibles solventes adecuados son el Agua y el Hexano, pero este ltimo fue descartado debido a su bajo punto de ebullicin, ya que si bien el Hexano disolvi gran cantidad del compuesto a alta temperatura y poca cantidad a baja temperatura, se tuvo que aadir reiteradas veces ms solvente para disolver al compuesto, ya que se evaporaba rpidamente, por lo que hacer una recristalizacin con este solvente es costoso, ya que el hexano es ms difcil de adquirir y adems es un compuesto altamente voltil y toxico para la salud humana.(1)Ver punto 3.- Calibracin del Termmetro en base a Medicin del Punto de Fusin de Slidos Estndar.(2)Gua Practico 1- SOLUBILIDAD, RECRISTALIZACIN Y PUNTO DE FUSIN, Un disolvente adecuado para recristalizacin, Pg2.

Por lo tanto el mejor solvente que cumple con todos los requisitos es el agua, puesto que disuelve gran cantidad de compuesto a elevadas temperaturas, mientras que en bajas temperaturas disuelve poca cantidad. Adems el agua no reacciona con el compuesto y tiene un punto de ebullicin ideal, ya que permite que el compuesto se disuelva a elevada temperatura, sin que el agua se evapore completamente. Y luego de formarse los cristales no existe problema en secarlos. Por ltimo el agua es un recurso renovable, no inflamable ni toxico, por lo que es amigable con el medio ambiente y los seres vivos. 3.- Calibracin del Termmetro en base a Medicin del Punto de Fusin de Slidos Estndar.Es necesario el uso del termmetro para sta experiencia, pero para poder hacer una manipulacin adecuada de ste instrumento fue necesario realizar la calibracin correspondiente en base a puntos de fusin de determinados slidos. Se obtuvieron los rangos de fusin indicados en la Tabla 3.

Tabla 3 - Temperaturas de fusin de compuestos estndares.ComponentePunto de fusin terico (C)Puntos de fusin experimental (C)

Acido succnico185-190176-180

cido benzico123-125110-114

Difenilamina50-5342-46

Para poder realizar la curva de calibracin respectiva, es necesario trabajar con los puntos de fusin, al menos estimativos, que corresponden a los promedios de cada rangoTabla 4- Punto de fusin experimental tentativo para cido succnico, cido benzoico y Difenilamina respectivamente.Punto de fusin terico (C)Puntos de fusin experimental (C)

187,5178

124112

5244

A partir de Tabla 4, es posible determinar la curva de calibracin expuesta continuacin.

Figura 1 - Curva de calibracin, Temperatura experimental vs. Temperatura terica

ObservacinLa recristalizacin es un mtodo eficaz de purificacin de slidos orgnicos como se vio en esta experiencia, si bien no se logr una sustancia pura 100%, se logr eliminar una gran cantidad de impurezas. Para lograr una recristalizacin exitosa se debe tener presente que el compuesto a purificar debe estar a mayor cantidad que las impurezas, las impurezas deben ser altamente soluble a bajas temperaturas mientras que el compuesto a purificar debe ser altamente soluble a elevadas temperaturas, idealmente a la temperatura de ebullicin del solvente, el tipo y la cantidad de solvente debe ser la correcta, ya que se desea hacer una disolucin saturada, para obtener cristales ms puros y ptimos, el proceso de recristalizacin debe ser lento, ya que se da tiempo a que las molculas del compuesto a purificar se reordenen, mientras que las impurezas se encuentras diluidas en la solucin.Como se mencion anteriormente, para una recristalizacin exitosa el tipo de solvente debe ser el adecuado, este punto es muy importante, ya que de l depende si se llevar a cabo la recristalizacin o no. Para ello solo basta probar el compuesto a purificar con los posibles solventes y evaluar si son ptimos o no como se estudi anteriormente segn ciertos requisitos. El solvente que mejor se adeca es el agua, ya que es capaz de disolver un slido orgnico a elevada temperatura y disuelve fcilmente a temperatura ambiente sales que se pueden considerar impurezas, no reacciona con el slido y facilita la cristalizacin a medida que desciende la temperatura, no contamina, es de bajo costo y fcil de adquirir. Hay que tener en cuenta que los instrumentos de medicin utilizados en laboratorio no siempre se encontrarn calibrados, lo que puede afectar de forma relevante los resultados experimentales, la mejor forma de trabajar es calibrando los instrumentos, en este caso un termmetro, ya que se utiliz para medir el punto de fusin. Para poder calibrar instrumentos, soluciones, etc. Se utilizan patrones primarios y secundarios, los cuales son utilizados como puntos de referencia debido a su pureza, estabilidad frente a agentes atmosfricos, fcil adquisicin, entre otras caractersticas. Se debe tener en cuenta que aun calibrado los instrumentos, igual pueden existir errores en la medicin, dependiendo que tan sensible sea el instrumento, el termmetro es un instrumento muy sensible a la temperatura, se debe cuidar de que la punta inferior de este no entre en contacto con paredes o superficies que puedan alterar la temperatura. El punto de fusin es un mtodo aceptable para determinar si los cristales son puros o no. Mientras ms impurezas tenga el slido, menor ser su punto de fusin y tendr un gran rango de fusin. En caso contrario, si el slido es puro, tendr un punto de fusin elevado y un rango de fusin menor cercano a los 2C. La desventaja de este mtodo es el sistema que se utiliza para medir el punto de fusin, donde por medio de la visin se debe registrar la temperatura al primer cambio de los cristales y registrar la temperatura cuando el cristal es totalmente lquido, lo que no es lo ms ptimo, ya que el registro queda a criterio de la persona que realiza las mediciones. Adems si no se posee un termmetro calibrado existirn grandes diferencias en la temperatura experimental con la terica, se aconseja contar con un buen equipo de instrumentos de laboratorio.

Referencias Gua Practico 1 SOLUBILIDAD, RECRISTALIZACIN Y PUNTO DE FUSION H Dupont Durst, George W. Gokel Qumica Orgnica Experimental, Pg 60-68