María Cristina Caterina Gisela Ortiz Ariadna Tomeo

Transcripción

1 María Cristina Caterina Gisela Ortiz Ariadna Tomeo 1

2 Punto de fusión Definición: Temperatura del cambio de estado sólido-líquido a 1 atmósfera de presión. 2

3 Punto de fusión En un sólido cristalino, las moléculas están unidas por fuerzas de cohesión formando el retículo cristalino. El aumento de la temperatura provoca aumento de la energía cinética del sistema lo que lleva a vencer las fuerzas intermoleculares y el sólido funde 3

4 Punto de fusión Hay diferencias entre las uniones intermoleculares de sólidos orgánicos e inorgánicos? En los compuestos orgánicos predominan las fuerzas de Van der Waals. También las uniones puente de hidrógeno y las atracciones dipolo-dipolo. En los compuestos inorgánicos tienen mucha importancia las uniones iónicas. 4

5 Punto de fusión La presión externa tiene influencia en la temperatura de fusión? A diferencia del punto de ebullición, el punto de fusión de una sustancia es poco afectado por la presión. 5

6 Punto de fusión En las sustancias puras, el proceso de fusión ocurre a una temperatura definida, o con un intervalo muy pequeño. En cambio, si hay impurezas, éstas provocan que la temperatura de fusión disminuya y el intervalo en que se observa el cambio de estado se amplíe. 6

7 P unto de fus ión pres enc ia de impurezas 75

8 Punto de fusión Cómo podemos verificar la presencia de impurezas en un sólido? -determinando la temperatura de fusión -realizando una cromatografía analítica Llenado de capilares para determinar la temperatura de fusión 8

9 Punto de fusión Cómo se determina la temperatura de fusión? Distintos aparatos empleados 9

10 Punto de fusión Cómo se determina la temperatura de fusión? Distintos aparatos electrónicos empleados 10

11 Punto de fusión Es criterio de pureza? -No, existen mezclas que se comportan como sólidos puros: son conocidas como eutécticas: funden a temperatura constante. -Algunos tipos de impurezas no deprimen la temperatura de fusión. Es criterio de identidad? No, varios sólidos pueden tener temperaturas de fusión iguales o muy similares. 11

12 Punto de fusión Pero hay alguna forma de emplear el PF en la identificación de un compuesto? Por ejemplo: tenemos un sólido (X) que suponemos es ácido benzoico y contamos con un testigo (T) del mismo. Si al tomar el punto de fusión de una mezcla (X+T) el valor obtenido es igual al de X purificado, puedo asegurar que X=T. Si el valor disminuye y aumenta el rango, uno de los sólidos está actuando como impureza. A este ensayo se lo conoce como PF mezcla 12

13 Purificación de sólidos Los métodos empleados para la purificación de sólidos son: recristalización sublimación cromatografía preparativa 13

14 RECRISTALIZACIÓN Siempre es necesario purificar un sólido antes de emplearlo? Algunos sólidos se van contaminando con el tiempo, por ejemplo por reacciones de degradación. Ej: Aspirina ( por acción de la humedad) Enalapril ( por acción de la luz) 14

15 RECRISTALIZACIÓN Cuando se aislan sólidos a partir de procesos de extracción (por ejemplo a partir de materiales de origen vegetal) suelen contener impurezas. Los productos sólidos que se obtienen en una síntesis, suelen estar acompañados de pequeñas cantidades de reactivos y de subproductos. 15

16 El método más empleado para la eliminación de las impurezas de un sólido recibe el nombre de RECRISTALIZACIÓN Consiste en sucesivas cristalizaciones, empleando un disolvente puro, o una mezcla de disolventes, y se basa en la diferencia de solubilidades en frío y en caliente. 16

17 RECRISTALIZACIÓN En qué consiste? En disolver el sólido a purificar en un solvente en caliente (obtención de una solución saturada en caliente) y dejarlo que cristalice al disminuir la temperatura (porque la solución estará sobresaturada y el exceso de sólido que no llegue a solubilizarse a esa menor temperatura se separará en forma de cristales, dejando fuera de la red cristalina a las impurezas). 17

18 RECRISTALIZACIÓN Podemos esquematizarla así: se calienta se enfría se coloca el sólido con unos ml del solvente en el que la muestra es insoluble en frío se obtiene una solución saturada a la temperatura de ebullición del solvente al enfriarse la solución se sobresatura y el exceso de sólido se separa como cristales. Las impurezas quedan solubilizadas 18

19 RECRISTALIZACIÓN Técnica general 1- Selección del solvente adecuado (puro o mezcla) 2- Disolución en caliente de la sustancia impura en el solvente elegido. 3- Si la solución es coloreada, se trata con carbón activado. 4- Si existe material insoluble o se agregó carbón activado, filtración de la solución en caliente. 5- Enfriamiento de la solución. 6- Separación de los cristales de las aguas madres por filtración al vacío en frío. Lavado de los cristales. 7- Secado del sólido. Posteriormente se controla la pureza (a través de la temperatura de fusión y/o cromatografía) 19

20 RECRISTALIZACIÓN Condiciones del solvente para recristalizar: -no debe solubilizar al sólido en frío -debe solubilizarlo en caliente -al enfriarse, el sólido debe cristalizar -no debe reaccionar con el sólido a purificar -de ser posible no debe ser tóxico ni inflamable -para favorecer el secado, debe ser volátil -de ser posible, su punto de ebullición debe ser menor que el punto de fusión del sólido 20

21 RECRISTALIZACIÓN Selección del solvente adecuado para recristalizar: Realizar las pruebas en tubos de ensayo con poca cantidad de sólido (punta de espátula) probando primero con el solvente en frío (el sólido no se debe solubilizar) y luego en caliente (se tiene que solubilizar todo el sólido para que el solvente sea elegido) y comprobando que los cristales reaparecen al enfriar. Solvente Solvente Solubilidad en frío Solubilidad en caliente Es solvente de elección? A Si Si NO B No No NO C No Si Si 21

22 RECRISTALIZACIÓN Disolución del sólido en caliente Coloque el sólido en el balón y agregue solvente hasta cubrirlo; agregue un trozo de piedra porosa; caliente hasta temperatura de ebullición del solvente. De ser necesario, si toda la muestra no se solubiliza esa cantidad de solvente en caliente, agregue más desde la parte superior del refrigerante. Aparato para calentamiento a reflujo 22

23 RECRISTALIZACIÓN Se emplea la mínima cantidad de solvente necesaria para solubilizar todo el sólido en caliente para recuperar la mayor cantidad de muestra, pero se debe agregar una pequeña cantidad extra de solvente para evitar la precipitación del sólido durante la filtración en caliente. 23

24 RECRISTALIZACIÓN Cómo se eliminan las impurezas insolubles en caliente? Se realiza una filtración por gravedad empleando embudo de vidrio con papel plegado, sobre un erlenmeyer. De ser posible el embudo se calienta para evitar la precipitación del sólido al disminuir la temperatura. Plegado del papel de filtro 24

25 RECRISTALIZACIÓN Cuando todo el sólido cristalizó lentamente y se encuentra a temperatura ambiente, se filtra a presión reducida utilizando un embudo de porcelana y un kitasato. Los cristales se lavan con unos mililitros del solvente en el que es insoluble en frío y se vuelve a eliminar el solvente. 25

26 RECRISTALIZACIÓN Para secar la muestra, pasar el sólido a un vidrio de reloj o placa de Petri (cuidar que quede bien repartido para favorecer el secado) y dejarlo cerca de una fuente de calor (si la muestra lo permite). Una vez seco cargar capilares y tomar la temperatura de fusión. 26

27 RECRISTALIZACIÓN Objetivos del Trabajo Práctico: 1- Purificar una muestra sólida por el método de recristalización. 2- Determinar si se modificó el grado de pureza de la muestra después de la recristalización y cómo. 27

28 RECRISTALIZACIÓN Materiales necesarios: Hirsch tubos de ensayo pinza de madera gradilla balón refrigerante tela metálica capilares varilla de vidrio agarraderas doblenueces erlenmeyer placa calefactora aro metálico embudo de vidrio papel de filtro embudo kitasato vidrio de reloj aparato para medir punto de fusión 28

29 RECRISTALIZACIÓN Informe Título del trabajo práctico Objetivos Datos bibliográficos de los compuestos Equipos empleados: esquemas Resultados obtenidos, y condiciones de trabajo: solvente/s empleado/s. rangos de temperaturas de fusión de la muestra cruda y recristalizada. Conclusiones: deben referirse claramente a los objetivos propuestos. Bibliografía empleada. 29

30 Recristalización en mezcla de solventes Cuándo se usa? Cuando no se cuenta con un solvente en el que la muestra sea insoluble en frío y soluble en caliente. Se usan combinados dos solventes: -en uno la muestra es soluble en frío y en caliente, -en el otro es insoluble en frío y en caliente. 30

31 Recristalización en mezcla de Condiciones: solventes -Los solventes deben ser totalmente miscibles. -Deben tener puntos de ebullición cercanos. Ejemplos: Etanol-agua Acetona-etanol 31

32 RECRISTALIZACIÓN BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA MARTÍNEZ GRAU Y y CSÁKY, Técnicas Experimentales en Síntesis Orgánica. VOGEL, Practical Organic Chemistry GALAGOVSKY KURMAN, Fundamentos teórico-prácticos del Laboratorio. 32