Introduccin

Los compuestos orgnicos slidos se pueden purificar por la tcnica de cristalizacin, la tcnica incluye, la disolucin del slido que va ha ser cristalizado, en un disolvente o mezcla de disolventes calientes a punto de ebullicin y, posteriormente, al enfriarse la solucin, cristaliza como slido.

La cristalizacin es un proceso de equilibrio de las molculas en una red cristalina con las molculas en solucin, de esto resulta un slido puro. La cristalizacin esta fundamentada en las reacciones de solubilidad, por tanto en slido debe presentar una solubilidad adecuada, ya que esta en funcin de las polaridades del disolvente y el soluto.

La cristalizacin de un slido depende de la diferencia de solubilidades de esta con un disolvente a temperatura ambiente y en punto de ebullicin. Es muy importante tambin la solubilidad de la impureza, cuando esta iguala a la solubilidad del slido a purificar no es eficaz esta tcnica.

Recristalizacin y Punto de Fusin Tcnica de separacin de disoluciones en la que las condiciones se ajustan de tal forma que slo puede cristalizar alguno de los solutos permaneciendo los otros en la disolucin. Esta operacin se utiliza con frecuencia en la industria para la purificacin de las sustancias que, generalmente, se obtienen acompaadas de impurezas. En este proceso, una sustancia slida con una cantidad muy pequea de impurezas se disuelve en un volumen mnimo de disolvente (caliente si la solubilidad de la sustancia que se pretende purificar aumenta con la temperatura). A continuacin la disolucin se deja enfriar muy lentamente, de manera que los cristales que se separen sean de la sustancia pura, y se procede a su filtracin. El filtrado, que contiene todas las impurezas, se suele desechar. Para que la cristalizacin fraccionada sea un mtodo de separacin apropiado, la sustancia que se va a purificar debe ser mucho ms soluble que las impurezas en las condiciones de cristalizacin, y la cantidad de impurezas debe ser relativamente pequea. Comnmente las impurezas estn presentes en concentraciones bajas y ellas regresan a la solucin aun cuando la solucin se enfra. Si se necesita una pureza extrema del compuesto, los cristales filtrados pueden ser sujetos a re-cristalizacin y, naturalmente, en cada cristalizacin resulta una prdida del soluto deseado que se queda en el lquido madre junto con las impurezas. El solvente ideal para la cristalizacin de un compuesto particular es aquel que: No reacciona con el compuesto. Hierve a temperatura por debajo del punto de fusin del compuesto. Disuelve gran cantidad del compuesto cuando esta caliente. Disuelve una pequea cantidad de compuesto cuando esta fri.

Es moderadamente voltil y los cristales pueden ser secados rpidamente. No es toxico, no es inflamable y no es caro las impurezas deberan ser insolubles en el solvente para que puedan ser separadas por filtracin. Fusin. Cambio de una sustancia del estado slido al lquido, normalmente por aplicacin de calor. El proceso de fusin es el mismo que el de fundicin, pero el primer trmino se aplica generalmente a sustancias como los metales, que se licuan a altas temperaturas, y a slidos cristalinos. Cuando una sustancia se encuentra a su temperatura de fusin, el calor que se suministra es absorbido por la sustancia durante su transformacin, y no produce variacin de su temperatura. Este calor adicional se conoce como calor de fusin. El trmino fusin se aplica tambin al proceso de calentar una mezcla de slidos para obtener una disolucin lquida simple, como en el caso de las aleaciones. La entalpa de fusin, es la energa requerida para la transformacin de lquido a vapor. Los metales que tienen puntos de fusin notablemente bajos, tambin tienen entalpas de fusin bajas. Las sustancias no polares que forman slidos moleculares tienen punto de fusin bajos. Punto de fusin: El punto de fusin es la temperatura a la cual encontramos el equilibrio de fases slido - lquido, es decir la materia pasa de estado slido a estado lquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. El punto de fusin es una propiedad intensiva. El punto de fusin de una sustancia pura es siempre ms alto y tiene una gama ms pequea de variacin que el punto de fusin de una sustancia impura. Cuanto ms impura sea, ms bajo es el punto de fusin y ms amplia es la gama de variacin. Eventualmente, se alcanza un punto de fusin mnimo. El cociente de la mezcla que da lugar al punto de fusin posible ms bajo se conoce como el punto eutctico, perteneciente a cada tomo de temperatura de la sustancia a la cual se someta a fusin.El punto de fusin de un compuesto puro, en muchos casos se da con una sola temperatura, ya que el intervalo de fusin puede

ser muy pequeo (menor a 1). En cambio, si hay impurezas, stas provocan que el pf disminuya y el intervalo de fusin se ample

La Acetanilida o antifebrina: Es una sustancia incolora, cristalina y de considerable importancia en el campo de la medicina. Preparacin Se prepara habitualmente hirviendo una solucin de anilina con cido actico durante seis a ocho horas. En este proceso, el acetato de fenilamino (llamado a menudo acetato de anilina) que se forma muy rpidamente pierde agua lentamente al ser calentado para dar acetanilida. Esta reaccin en dos etapas es muy semejante a la que se utiliza para la preparacin de acetamida. La acetilacin es un procedimiento til para la identificacin de las aminas primarias y secundarias, pues los acetil derivados son slido que pueden identificarse por sus puntos de fusin. Para esto son ms convenientes reacciones rpidas y habitualmente se preparan pequeas cantidades de los acetil derivados de las aminas por acetilacin con cloruro de acetilo y anhidro actico Estructura La Acetanilida hierbe a 304o C y congela a 114oC, su frmula qumica es C8H9NO, presenta una masa molecular de 135,17 g/mol, y una densidad de 1.219 g/cm. Se comprende mejor el comportamiento qumico de la acetanilida considerando las estructuras electrnicas que contribuyen a sus propiedades. El grupo amino de la acetanilida est situado entre dos aceptores de electrones (el anillo y el grupo carbonilo).cuando su estructura es de tipo Kekul con su par de electrones no compartidos sobre el tomo de nitrgeno, contribuya solo moderadamente al estado promedio de la molcula. Esta prediccin de est de acuerdo con el hecho observado de que la acetanilida no es bsica y no forma sales con lo cido, adems el grupo carbonilo es un fuerte aceptor de electrones y, por lo tanto la sustitucin en el anillo de la cetanilida es mucho menos rpida que la anilida y se obtiene fcilmente un producto monosustituido, principalmente en (para). El procedimiento habitual para la preparacin de la p- bromoanilina y de la pnitroanilina utiliza esta propiedad. Propiedades qumicas Nitracin de la acetanilida: la acetanilida puede nitrarse fcilmente en solucin de cido sulfrico concentrado a 25-40oC. La reaccin es exotrmica y se requiere

enfriamiento externo. El producto es casi exclusivamente la p- nitroacetanilida; la cantidad de ismero (orto) que se forma en esa reaccin es despreciable, la hidrlisis de la pnitroacetanilida en cido sulfrico diluido produce p- nitroanilina. Bromacin de la acetanilida: en contraste con la formacin de la 2,4,6- tribromoanilina por accin directa del agua de bromo sobre la anilina, la bromacin de la acetanilida conduce a la sustitucin de silo un tomo de bromo. La p- bromoacetanilida que se forma de esta manera, puede hidrolizarse a p-bromoanilina.

Procedimiento: Para la solubilidad se utilizo el agua ya que es uno de los disolventes por excelencia, de fcil acceso y no es toxica. Se pes el vidrio de reloj, dando como resultado 36,9 g. Se agrego 1 g de acetanilida impura en vaso precipitado de 250 ml, y 25 ml del solvente escogido, el cual se midi en un cilindro graduado, se coloco en una plancha de calefaccin para llevar a cabo el punto de ebullicin agitndolo constantemente. Posteriormente se procedi a filtrar la mezcla, con un embudo el cual estaba previamente calentado a bao de mara. Luego de estar en reposo, se coloc en agua fra con suficiente hielo por media hora hasta que la re cristalizacin sea completa Se Filtro al vaci la solucin, utilizando el papel de filtro, embudo de buchner y un kitasato en donde se recogi el filtrado. Se procedi a retirar el papel, e introducindolo en la estufa para su secado por 10 minutos. Despus de transcurrido el tiempo nos pudimos dar cuenta al retirar el papel de filtro de la estufa, que este presentaba una coloracin verde, y sin evidencia de cristales, esto se debi a que los cristales formados eran del solvente y al llevarlos a la estufa estos desaparecieron. Sin embargo para determinar el punto de fusin de la Acetanilida, utilizamos la que nos suministro el profesor ya que en la experiencia no obtuvimos el resultado deseado, esta Acetanilida se introdujo en un capilar el cual se dejo caer por varias ocasiones en una varilla, al obtener una cantidad considerable, este se llevo al fusimetro al cabo de cierto tiempo esta comenz a fundirse a los 110C y se fundi a los 115C.

Discusin de los resultados:

En la prctica se observ cmo se forma un slido por medio de la cristalizacin, en este caso fue utilizado el compuesto de acetanilida el cual posee una solubilidad en agua caliente; dicha solubilidad permitieron llevar a cabo el proceso de cristalizacin, para obtener el slido previsto. Tomando en cuenta que la solubilidad de las sustancias slidas en agua aumenta con la temperatura, la mezcla de acetanilida se calent hasta su punto de ebullicin para disolver el compuesto, y sumergirla en hielo, para luego llevar a cabo la filtracin y poder eliminar cualquier clase de residuos en la mezcla, despus de realizar los pasos anteriores, la mezcla tomo una apariencia cristalina, la cual es una propiedad caracterstica fsica que poseen los slidos.

Post Laboratorio. Cul es el fundamento terico de la tcnica de recristalizacin? Los productos slidos que se obtienen en una reaccin suelen estar acompaados de impurezas que hay que eliminar para poder disponer del producto deseado en el mayor grado de pureza posible. El mtodo ms adecuado para la eliminacin de las impurezas que contamina un slido es por cristalizaciones sucesivas bien en un disolvente puro, o bien en una mezcla de disolventes. Al procedimiento se le da el nombre genrico de recristalizacin. Cmo podra comprobarse la pureza de la acetanilida? Se puede comprobar mediante sus caractersticas fisicoqumicas, as como su punto de fusin, punto de ebullicin, entre otros. Cite varias razones (dos por lo menos) por las que el mtodo de re cristalizacin no da un 100% de rendimiento. Por un error experimental (prdida de masa) Carencias de materiales en el laboratorio. Condiciones ambientales presentes en el sitio donde se realice la experiencia. La velocidad de la recristalizacion.

El agua se utilizo fra y caliente en este experimento. Para qu y por qu se utilizo cada una? El agua fra se utiliz para el enfriamiento de la solucin hasta llegar a la recristalizacion y tambin para lavar los cristales, mientras que el agua caliente se uso para calentar el embudo y as llevarlo a la misma temperatura de la solucin, tambin se uso para disolver por completo la acetanilida. Cules son los pasos a seguir para la toma del punto de fusin utilizando el tubo de Thiele? Pasos a seguir para determinar el punto de fusin mediante este proceso: Cierre los capilares por uno de los extremos calentndolos en la flama del mechero. Djelos enfriar. Tome una pequea cantidad de una de las muestras slidas, con la punta de la esptula y colquela en el vidrio de reloj. Empaque los capilares con la muestra slida, de la siguiente manera Tome uno de los capilares y en posicin invertida colquelo sobre la muestra que esta en el vidrio de reloj.

Presione varias veces el capilar sobre el vidrio de reloj para obligar que los pequeos cristales entren al capilar. Vuelva el capilar a su posicin normal y para que el empacado sea ms compacto y uniforme, djelo caer sobre la mesa a travs del tubo de vidrio varias veces. Es suficiente un empacado de dos mm. de altura. Luego con la flama del mechero cierre el otro extremo del capilar De la misma manera empaque los otros capilares. Adapte el termmetro al tapn de hule y con la liga adapte uno de los capilares al termmetro, junto al bulbo. Con las pinzas de tres dedos adapte el tubo de Thiele a un soporte, llnelo entonces con glicerina hasta un nivel adecuado. Introduzca el termmetro, que ya tiene adaptado el capilar, al tubo de Thiele. Con el mechero caliente el tubo de Thiele en forma moderada y uniforme hasta que observe la fusin completa del slido dentro del capilar. Anote la temperatura de fusin. De la misma manera determine el punto de fusin en los otros capilares. Entre una y otra determinacin deje que la temperatura de la glicerina baje aproximadamente 50 C antes de hacer la siguiente.

Cules son las caractersticas que debe reunir un solvente para ser usado en recristalizacion? No debe reaccionar con el slido. Tener punto de ebullicin inferior al punto de fusin del slido a purificar. Debe presentar volatilidad moderada, para eliminarlo con facilidad de los cristales. Debe disolver completamente a la sustancia a purificar cuando est caliente. El slido a recristalizar debe ser prcticamente insoluble cuando el solvente est fro. No debe ocurrir interaccin qumica entre el solvente y el slido a recristalizar.

En la purificacin de un solido por recristalizacion Qu es mas aconsejable? Enfriar la solucin rpida o lentamente. Explique?. La temperatura juega un papel importante en la formacin de los cristales, ya que al dejar enfriar lentamente la disolucin los cristales que se separan son los de la sustancia pura, y posteriormente se procede a la filtracin para obtenerlos. Cules son los pasos a seguir en una recrsitalizacion? Principales pasos a seguir para le tcnica de recristalizacion: Disolucin del material impuro en una cantidad mnima de solvente. Filtracin de la solucin caliente, despus de aadir un adsorbente, para eliminar las impurezas insolubles. Enfriamiento de la solucin y recoleccin de los cristales. Lavado de los cristales con solvente fro para remover el lquido madre. Secado de los cristales puros.

Seale tres mtodos para inducir la recristalizacion. Sembrar la solucin con un pequeo cristal del compuesto. Una evaporacin espontanea. Bao-agua-hielo (enfriamiento)

Qu ventajas presenta el agua como disolvente para una recristalizacion? Ventajas: Es un disolvente universal. No es inflamable. Es econmica. No es toxica. Qu efectos ejercer cada una de las siguientes circunstancias sobre el punto de fusin observado y el intervalo de fusin de una muestra? a) Uso de un tubo de fusin de paredes gruesas. Se calentara primero el tubo y posteriormente la sustancia, entonces se necesitara mas energa para poder fundir la sustancia; por lo cual el punto de fusin ser mas elevado. b) Uso de un tubo capilar de 3-5mm. Si afecta ya que el dimetro ideal es de 1-2mm, ya que esto asegurara la determinacin exacta del punto de fusin. c) Un calentamiento rpido. Por la velocidad del calentamiento es factible que no se pueda precisar el intervalo de fusin de la sustancia en estudio. Es decir, que no se puede apreciar cuando empieza y termina de fundirse. d) Empleo de mucha cantidad de muestra de forma que la porcin llena sea mayor que la longitud del bulbo del termmetro. Esto no asegura una determinacin exacta del punto de fusin. e) Una circulacin deficiente del lquido del bao. El calor fluir de forma irregular por lo tanto no permitir un calentamiento uniforme, por lo que afectara el punto de fusin. Qu efectos causan las impurezas en el punto de fusin de un compuesto organico? Un compuesto orgnico puro funde usualmente en un rango de fusin muy estrecho(normalmente un grado o menos). Un compuesto menos puro exhibe un rango ms amplio, a veces 3 o incluso de 10-20. Un compuesto orgnico impuro no solo muestra un rango de fusin ms amplio sino tambin un punto de fusin mas bajo que el compuesto

puro. Por ejemplo una muestra pura de cido benzoico funde a 121-122 pero una muestra impura puede presentar un rango de fusin de 115-119. Podria determinarse la pureza de un compuesto por medio de su punto de fusin? La pureza e identidad de una sustancia organica puede quedar establecida cuando sus constantes fsicas en este caso su punto de fusin corresponden con las indicadas en la literatura. Por esta razn el punto de fusin puede ser usado como un criterio de pureza. Un rango de fusin de 2 o menos indica un compuesto suficientemente puro para la mayora de los usos. Podria identificarse un compuesto por la determinacin del punto de fusin? Si se podra identificar el compuesto por su punto de fusin, ya que cada compuesto posee un punto de fusin especifico, siempre y cuando el compuesto sea 100% puro, porque asi no tendramos variacin en su punto de fusin. Defina: Punto eutctico: Es la mxima temperatura a la que puede producirse la mayor cristalizacin del solvente y soluto, o tambin se define como la temperatura ms baja a la cual puede fundir una mezcla de slidos A y B con una composicin fija. Mezcla eutctica: es una mezcla de dos componentes con punto de fusin (solidificacin) o punto de vaporizacin (licuefaccin) mnimo, inferior al correspondiente a cada uno de los compuestos en estado puro. Esto ocurre en mezclas que poseen alta estabilidad en estado lquido, cuyos componentes son insolubles en estado slido. Siembra de cristales: consiste en introducir el cristal en la mezcla para inducir a una cristalizacin.

Cmo se le puede determinar el punto de fusin a una sustancia que funde a temperatura inferior que la del ambiente? Se determina llevando al agua liquida a solida y tomar ese valor, ya que la temperatura a la cual solidifica tambin ser la temperatura a la cual se funde. A travs de la sublimacin al vacio. Se tiene una sustancia A de punto de fusin conocido y una sustancia B de punto de fusin desconocido. Qu procedimiento empleara usted para saber si A = B? Se mezclan partes aproximadamente del compuesto desconocido y de la sustancia que se piensa tiene el mismo punto de fusin, posteriormente se procede a determinar el punto de fusin en la mezcla realizada. Si los compuestos desconocidos y conocidos son

idnticos, la mezcla fundir en una zona y fundir del todo a una temperatura considerable inferior al punto de fusin de los compuestos originales. Qu caractersticas debe tener el liquido del bao? a) Debe ser voltil. b) Punto de ebullicin alto. Por qu en el calentamiento del bao en la determinacin de un punto de fusin debe ser lento, sobre todo cerca de la fusin? Se recomienda que sea lento a un ritmo de 1 a 2C/min, para observar los limites a los que se fundir los solidos, adems para asi poder apreciar todos los cambios que pueda sufrir la muestra durante todo el proceso. Tres tubos contienen solidos organicos cristalinos A,B,C, los cuales fundenentre 149 y 150C. La mezcla 50 50 de A y B funde 130 y 139C. La mezcla 50 50 de A y C funde entre 149 y 150C. Cuantos grados centgrados funde la mezcla de 50 50 de B y C. A = C por lo que C y B = 130 y 139C

Proceso de cristalizacin en una perspectiva molecular.

Tcnicas de Purificacin de Slidos: Recristalizacin

Filtracin al vacio.

Fusimetro.

Estufa.

Filtracin en caliente

Acetanilida

Nombre qumico Frmula qumica Masa molecular Nmero CAS Densidad Punto de fusin Punto de ebullicin Solubilidad Solubilidad en agua SMILES

N-fenilacetamida C8H9NO 135,17 g/mol [103-84-4] 1.219 g/cm 113115 C (235239 F) 304 C 1g/185mL 0.1g/100mL a 22 C O=C(C)Nc1ccccc1

Instrucciones de seguridad

Smbolo de riesgo qumico Xn Nocivo

Universidad Pedaggica Experimental Libertador Instituto Pedaggico de Maturn Maturn Edo Monagas Ctedra: Lb. De Qumica Orgnica

Prof: Jose Arreaza Maturin, Mayo 2012.

Bachiller: Badaraco Rainis Seccin 01 A