PRÁCTICA 5 OBTENCION DE UN COLORANTE

AZOICO: ORANGE II

* Objetivo

Ilustrar las reacciones de diazotación y copulación (adición), típicas de aminas

aromáticas, mediante la preparación de un colorante azoico.

* Reacción general

* Introducción

El Naranja II es un colorante azoico, específicamente monoazoico, ya que es insoluble

en agua y copula con sales de diazonio. Este colorante es ácido y se emplea para teñir

lana, papel, cuero, y no tiñe el algodón.

La obtención del naranja II a partir del ácido sulfanílico se realiza mediante la

formación de una sal de diazonio que actúa como electrófilo. Después serializa una

reacción de copulación o acoplamiento de un compuesto aromático con un anillo

activado para dar un compuesto AZO en dos etapas

La copulación ocurre en posición orto con respecto al grupo OH del β-naftol, ya que el

mismo orienta en esa posición en solución alcalina, es por eso que al β-naftol se lo

disuelve en NaOH (es una copulación básica).

El color se debe a que es un compuesto cromóforo, en el cual el anillo aromático puede

escribirse de tal manera que forme una estructura quinoide (sistema conjugado)

* Fundamento

Los colorantes son sustancias coloridas, solubles que se adhieren permanentemente a las

fibras textiles, cuero, plumas, papel, etc. Para que un compuesto orgánico tenga color

debe tener uno o mas grupos insaturados como el -NO2 (nitro), -N=N (azo) a los que se

les llama cromoforos unidos a un anillo aromático y para que se

adhieranpermanentemente a una fibra debe tener grupos atómicos como el -OH fenilico

a -NRR¨ (amino) a los que se les denomina auxocromos. Cada tipo de amina genera un

producto diferente al reaccionar con el ácido nitroso, HNO2. Este reactivo inestable se

forma en presencia de la amina por acción de un ácido mineral sobre nitrito de sodio.

Cuando una amina aromática primaria, disuelta o suspendida en un ácido mineral

acuoso frío se trata con nitrito de sodio, se forma una sal de diazonio. Puesto que éstas

descomponen lentamente, aún a la temperatura de un baño de hielo, se emplean sus

soluciones de inmediato, una vez preparadas.

El gran número de reacciones que dan las sales de diazonio se pueden agrupa en dos

tipos:

* Reemplazo, en las que se pierde el nitrógeno en forma de N2, quedando en su lugar en

el anillo otro grupo

* Copulación, en las que el nitrógeno permanece en la molécula

La copulación de sales de diazonio con fenoles y aminas aromáticas genera

azocompuestos, los cuales son de enorme importancia para la industria de los

colorantes. La obtención de un colorante diazoico consta de las operaciones siguientes:

* Diazotación. de una sustancia aromática que contenga un grupo amino primario.

* Preparación de una disolución de algún compuesto amino-aromático en un ácido

diluido o de una sustancia fenólica en un álcali diluido.

* Mezclado de las soluciones anteriores con lo que tiene lugar la formación del

colorante en una reacción que se denomina copulación. Para que tenga lugar esa

reacción, la solución debe estar alcalina oligeramente ácida.

* Mecanismo de reacción

* Procedimiento

* Diazotación

Disuelva en un vaso de precipitados de 100ml.

1.25 g de ácido sulfanílico en 2.5 ml de solución de NaOH al 10 %,

Agregue a esta solución

0.5 g de nitrito de sodio

Enfrié la solución a 0-5º C

Adicionando 5 g de hielo picado y rodeando el vaso de hielo

Adicione muy lentamente y con agitación vigorosa

6.5ml de solución de ácido clorhídrico al 16%

* Copulación

Disuelva en un vaso de precipitados de 100 ml

1 g de beta-naftol en 25 ml de solución de NaOH al 8 %,

Enfrié la solución a 5º

Adicione lentamente y con agitación constante, la solución de la sal de diazonio sobre la

solución alcalina de beta-naftol

Lave inmediatamente el vaso que contenía la sal de diazonio, pues seca es explosiva

Deje reposar la mezcla durante 15 a 20 minutos

Adicione 5 g de cloruro de sódio sólido

Colecte el colorante por filtración

Lávelo con pequeñas porciones de agua helada

Deje secar el producto y péselo.

Separe 0.5 g para la prueba de tinción y entregue el resto.

* Teñido de fibras

Corte un trozo de tela de 2 x 6 cm de las siguientes fibras: lana, algodón

Remójelas en 100 ml de agua a 50º durante 10 minutos

Retire las muestras de telaAdicione al agua 0.5 g de colorante, 5ml de solución de

sulfato de sodio al 15 % y 0.5ml de ácido acético glacial

Introduzca nuevamente las muestras de tela

Eleve lentamente la temperatura de baño hasta alcanzar la temperatura de ebullición

Hierva el baño durante 15 minutos,

Remueva las muestras de tela, lávelas bien con una pequeña cantidad de jabón,

enjuáguelas y déjelas secar.

Incluya en su reporte las muestras tratadas (teñidas) y las muestras originales

* OBSERVACIONES

El acido sulfanilico con el hidróxido de sodio es de color gris y al agregar el nitrato de

sodio este se disolvió mejor enfriamos la solución a los 5 grados pero pusimos los 5g de

hielo picado y adicionamos el acido clorhídrico que en un principio tomo color crema

mientras que lo estábamos agitando y después se volvió de un color naranja bajo.

El β-naftol y la solución de hidróxido de sodio es de color marrón y al adicionarle la

solución de la sal de diazonio esta se volvió de un color rojo muy fuerte y al adicionar el

cloruro de sodio este se volvió de un color naranja fuerte. Al filtrar en el papel filtro se

quedaba una pasta algo suave de color naranja y en el fondo del matraz el líquido color

rojo y al enjuagar el vaso con el agua halada los residuos de este se volvían de color rojo

al contacto con el agua. Como en el fondo del matraz se quedo mucho colorante lo

vaciamos a un vaso y volvimos a filtrar.

Al teñir las telas la de algodón se tiño de uncolor naranja bajo y la de lana de un naranja

fuerte casi rojo

* Resultados

Las telas se han añadido al reporte

* Cálculos

Como para la obtención del colorante se ha sometido a distintos procesos y en cada uno

de ellos hay pérdidas no se han obtenido los cálculos en esta práctica

* Discusión de resultados

Creo que en esta práctica se han obtenido buenos resultados ya que me gusto como

quedaron teñidas las fibras a pesar de que en un principio se nos olvido el hielo creo que

no nos afecto demasiado

* Conclusiones

Hemos obtenido el colorante de diazonio y aprendido un proceso para el teñido de

fibras, también hemos aprendido a seguir una secuencia de pasos para la obtención de

un producto y algunos aspectos de su importancia

* Propiedades de sustancias utilizadas

Sustancia | Estructura | p.mol | p.f | p.e | ρ | Toxicidad |

Hidróxido de sodio | NaOH | 39.49 | 323 | 1390 | 1.8 | Irritación, quemaduras y nauseas |

Nitrato de sodio | NaNO3 | 84.99 | 308 | 380 | 2.16 | Polvo blanco ligeramente toxico |

Ac. clorhídrico | HCl | 36.46 | -26 | 48 | 1.2 | Irritable corrosivo |

Ac. sulfanilico | C6H4NH2SO3H | 173.2 | 287.7 | 300 | 1.48g/cm3 | Labios y unas

azules, tos, irritable, vértigo, enrojecimiento |

Β-naftanol | C10H7OH | 144.17 | 123 | 286 | 1.22 | Solido cristalino nocivo |

Cloruro de sodio | NaCl | 38.4 | 801 | 1465 | 2.16 | Toxico en grandes cantidades |

Sulfato de sodio | Na2SO4 | 142.04 | 1157 | | 1.46 | Incoloro cristalino desecante irritable

|

Ac. Acético glaciar | CH3COOH | 60 | 16.6 | 118 |1.05 | Liquido incoloro

inflamable,corrosivo |

* Bibliografía

* R. T. Morrison y R. N. Boyd,

Química Orgánica,

Fondo Educativo Interamericano, México 1984.

* Vogel’s.

Textbook of Practical Organic Chemistry

5th Edition, Longman, página 951

* Cuestionario

* ¿Qué es un colorante?

Los colorantes son sustancias coloridas, solubles que se adhieren permanentemente a las

fibras textiles, cuero, plumas, papel, etc. Para que un compuesto orgánico tenga color

debe tener uno o mas grupos insaturados como el -NO2 (nitro), -N=N (azo) a los que se

les llama cromoforos unidos a un anillo aromático y para que se adhieran

permanentemente a una fibra debe tener grupos atómicos como el -OH fenilico a -NRR¨

(amino) a los que se les denomina auxocromos.

* De acuerdo a su estructura química, ¿Cómo se clasifican los colorantes?

* Nitro y nitroso compuestos

De los nitrocolorantes más antiguos, todavía se usa el amarillo ácido 1. Actualmente los

miembros más importantes de los colorantes nitrados son las nitrofenilaminas, que dan

tonos amarillo, anaranjado y marrón. Se preparan por reacción de una amina aromática

con un nitrocompuesto aromático que contenga un halógeno reactivo. Algunas de las

nitrofenilaminas más simples se usan como colorantes dispersos para el acetato de

celulosa y el nylon.

* Colorantes azoicos

Constituye el grupo individual más numeroso, comprendiendo más de la mitad del

número de colorantes sintéticos de estructura conocida. Se preparan por copulación de

una amina aromática diazotadacomo componente primario con un fenol o una amina

aromática como componente secundario.

* Colorantes derivados del difenilmetano

Dan colores fuertes y brillantes. El único que todavía tiene cierta importancia es el

amarillo básico 2, que es empleado para teñir seda, en lana y nylon, y algodón y rayón

mordentados con ácido tánico.

* Colorantes derivados del trifenilmetano

También son colorantes básicos para el algodón mordentado por el ácido tánico serie

del verde de malaquita (como el verde básico 4, utilizado para el teñido de fibras

acrílicas y de cuero y para la coloración de fibras vegetales, de papely de lacas) serie de

la rosanilina (como el rojo básico 9 o el violeta básico 1, usado comúnmente en las

tintas violetas, en los lápices indeleblesy en las cintas para máquinas de escribir) aurinas

(la aurina o ácido rosólico es de interés puesto que fue el primer colorante sintetizado a

partir del alquitrán de hulla, se ha utilizado como indicador neutro) ftaleínas (cuyo

compuesto más importante es la fenoftaleína, en general se usan en medicina y como

indicadores de ácidos y bases) xantenos (como el amarillo ácido 73, que se ha empleado

para investigar el curso de aguas subterráneas y para detectar el origen de

contaminaciones de suministros de agua, pues las soluciones acuosas de la sal de este

compuesto tienen una fluoerescencia verde amarillenta intensa cuando se exponen a la

luz solar)

* Colorantes indigoides

índigos: el caso más antiguo que se conoce del uso de un colorante orgánico es el del

colorante ala tina, el índigo, con el que fueron teñidas las vestiduras de las momias

egipcias (que se estiman tienen más de 4000 años). Se encuentra presente en muchas

plantas plantas como un glucósido y se ha obtenido en el mundo occidental de la hierba

pastel o glasto y de plantas de especies Indigofea

* Colorantes derivados de la antraquinona

Colorantes a mordiente: el compuesto más conocido es la alizarina, otro colorante

natural conocido por los antiguos persas y egipcios. La alizarina es poligenética, es

decir, da distintos colores con diferentes mordientes. Así, con un mordiente a base de

magnesio produce un color violeta; con calcio, un rojo púrpura; con bario, azul; con

aluminio, un rojo rosado; con cromo, un marrón violáceo y con hierro ferroso, un negro

violáceo. La alizarina se utilizó principalmente para producir un color conocido como

rojo turco sobre el algodón mordentado con hidróxido de aluminio en presencia de

aceite de castor o de oliva sulfatados.

* Colorantes azufrados o sulfurados

Esta clase generalmente incluye a los que se preparan calentando compuestos orgánicos

con azufre y sulfutro de sodio, por un proceso que se conoce como tionación y no

incluye a otros colorantes con azufre como las tiazinas, los tioíndigos y los tioazoles.

Los colorantes azufrados son insolubles en agua pero se reducen con sulfuro de sodio

para formar compuestos solubles en agua que son sustantivos para el algodón y a partir

de los cules se puede regenerar el colorante original por oxidación al aire o por reactivos

químicos. Seusan solamente para teñir el algodón porque se aplican en solución de

silfuro de sodio, que ataca las proteínas y las fibras de tipo éster.

* Colorantes metidilínicos y polimetidilínicos

Esta clase contiene uno o más grupos metidilínicos en el sistema cromofórico. Durante

mucho tiempo su principal empleo fue el de sensibilizadores foográficos, pero en los

últimos años varios de ellos se han empleado como colorantes de acetato de celulosa y

fibras acrílicas. El desarrollo de colorantes que actúan como sensibilizadores

fotográficos ha hecho posible la fotografía en colores y de alta velocidad. Ejemplos:

amarillo disperso 31 y rojo básico 13.

* Colorantes derivados de la acridina

Son amarillos o pardos y son interesantes principalmente por constituir otra clase de

compuestos coloreados, aunque dos de ellos son buenos antisépticos: la proflavina y la

acriflavina.

* Colorantes derivados de las azinas

Se conocen como oxazinas, tiazinas y fenazinas. Se pueden reducir a compuestos

incoloros y el color puede regenerarse por oxidación.

* Flavanos, flavonas y sales de flavilio

Flavonoles [ejemplos: la rutina (que se emplea en el tratamiento de las hemorragias

capilares y se obtiene de la planta de trigo sarraceno y de otras, es la sustancia colorante

amarilla de los tallos y hojas del tomate) y la morina, reactivo sensible para el

aluminio].

Sales de flavilio: de ellas derivan la mayoría de los pigmentos rojos y azules.

Flavanoles: son compuestos incoloros que se encuentran libres en las plantas.

Elcampeche es todavía un colorante comercialmente importante: es el negro stándard

para la seda.

* Describa todas las reacciones que pueden efectuar las sales de diazonio. Escriba un

ejemplo de cada una. (3p)

Las aminas primarias aromaticas reaccionan con acido nitroso para formar sales de

diazonio relativamente estables. Estas reacciones reciben el nombre de reacciones de

diazoacion.

Los fenoles, los naftoles y las aminas aromaticas poseen un anillo activado que permite

las reacciones de copulacion entre ellos y las sales de diazonio. De dichas reacciones se

obtienen colorantes azoicos.

* Describa la síntesis del naranja de metilo y comente las diferencias con la síntesis que

Usted realizo.(2p)

Para la obtención del anaranjado de metilo, se comienza por la diazotación del ácido

sulfanílico, se disuelve dimetilanilina en ácido clorhídrico diluido, y finalmente se

mezclan ambas soluciones para que tenga lugar la copulación

Para la obtención del anaranja II, se comienza por la diazotación del ácido sulfanílico,

se disuelve el β-naftol en ácido clorhídrico diluido, y finalmente se mezclan ambas

soluciones para que tenga lugar la copulación

* ¿Cuál es el factor más importante para que se efectué la reacción de copulación de una

sal de diazonio con un fenol? y ¿cual para la copulación con una amina aromática?

Los fenoles, los naftoles y las aminas aromaticas poseen un anillo activado que permite

las reacciones de copulacion entre ellos y las sales de diazonio. De dichas reacciones se

obtienen colorantes azoicos.

En el proceso deobtencion de colorantes azoicos, el pH tiene un papel preponderante. El

rango optimo de pH es de 5 a 10.

* Investigue y describa la reacción de Griess utilizada para la determinación de nitritos.

Se an reportado varias reacciones para la detección der metabolitos estables del

NO(NO2,NO3) siendo la mas utilizada la detección colorimétrica con reactivo de

griess. Esta reacción implica la formación de un cromoforo mediante la dizosiacion de

la sulfanilamida con acido nitriso seguida de la copulación con una amina biciclica

* Describa la importancia y uso de los compuestos azo.

Son de importancia en la industria textil para la fabricación de colorantes, también en la

fabricación de tintes para cabello.

* ¿A que se debe la diferencia de teñido entre las fibras?

* Tradicional en olla: para una o dos prendas, teniendo mayor control visual sobre los

efectos del teñido.

* Lavadora automática: más conveniente, porque se puede teñir más cantidad de ropa de

una vez. (Ideal aquellas que calientan el agua) No todas las telas tiñen a la misma

temperatura ni en la misma cantidad de tiempo. Para resultados optimos se debe teñir a

alta temperatura (80ª o 90ª). A menor temperatura se obtendrá menor intensidad de

color y una menor fijación del color.

* Para teñir en frío: partir con el agua hirviendo o bien caliente. Compensar la falta de

temperatura por más tiempo en el baño de teñido.

* ¿Qué tipo de procedimiento utilizo?

Tradicional en olla: para una o dos prendas, teniendo mayor control visual sobre los

efectos del teñido.