ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO DE COMPUESTOS ORGANICOS (C, H, O, N)
TAPIA CHACALTANA WALTER ARMANDO FLORES BERMUDEZ AYME MILLA HILARES SINDY ORÉ TORIBIO TANIA TOVAR MAYTA SHIRLEY
BELLAVISTA, CALLAO 11 11 DE ABRIL DE 2014
ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO DE COMPUESTOS ORGANICOS (C, H, O, N)
CONTENIDO
I.
INTRODUCCION ......................... ............ ........................... ........................... .......................... .......................... ........................ ........... 2
II. OBJETIVOS......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .................... ....... 3 III.
MARCO TEORICO .......................... ............. .......................... .......................... .......................... ........................... .................. .... 3
i.
Diferencia de un compuesto orgánico de un inorgánico ......................... ............ ............... .. 4 Orgánicos .................................................................................................... 4 Inorgánicos .................................................................................................. 4 Identificación rápida de los Compuestos Orgánicos ............................................... 4
ii. Método del óxido cúprico.......................... ............. .......................... .......................... .......................... ...................... ......... 5 iii. Método de la cal sodada .......................... ............. .......................... .......................... .......................... ...................... ......... 5 IV.
MATERALES Y REACTIVOS......................... ............ .......................... ........................... .......................... ............... ... 6
a) Materiales ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .................... ....... 6 b) Reactivos.......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .................... ....... 7 V. PARTE EXPERIMENTAL .......................... ............ ........................... .......................... ......................... ........................ ............ 8 Reconocimiento de carbono e hidrogeno ......................... ............ .......................... ........................... .................. .... 8 Resultados ................................................................................................. 10 Reconocimiento del nitrógeno ....................................................................... 10 Resultados ................................................................................................. 11 VI.
CONCLUSIONES .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... .................. ..... 12
VII.
RECOMENDACIONES .......................... ............ ........................... .......................... ......................... ...................... .......... 12
VIII. ANEXOS .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .................. ..... 13 IX.
BIBLIOGRAFIA......................... ............ ........................... ........................... .......................... .......................... ...................... ......... 15
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ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO DE COMPUESTOS ORGANICOS (C, H, O, N)
I.
INTRODUCCION
El análisis elemental o microanálisis es utilizado principalmente en la investigación medioambiental para averiguar el contenido orgánico en muestras de suelos, plantas y material filtrado del agua o del aire. El estudio de los contenidos de carbono y nitrógeno permite controlar la evolución de formas de vida micro y macroscópicas en determinados ambientes y/o circunstancias. Se puede desarrollar en dos etapas.
Análisis elemental cualitativo: si se propone determinar cuales son los elementos que constituye la sustancia orgánica a estudiar Análisis elemental cuantitativo: si se propone determinar la proporción en que se hallan combinados dichos elementos en la sustancia. El Análisis Elemental Cualitativo es aquel que se propone conocer la calidad y la naturaleza de los compuestos. Una vez puro el compuesto, se caracteriza identificando sus elementos. Por lo general, los elementos no se hallan presentes en los compuestos orgánicos en forma iónica, de manera que los métodos de análisis orgánico incluyen comúnmente, como primer paso, alguna operación mediante la cual se descomponga la molécula orgánica y sus elementos se conviertan en compuestos inorgánicos simples. Para identificar un compuesto orgánico además de los datos de sus constantes físicas es de bastante utilidad conocer su composición elemental, debida a la existencia de compuestos diferentes con propiedades físicas muy semejantes. Los elementos que se encuentran con más frecuencia en los compuestos orgánicos son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, halógenos y fósforo. La identificación de estos elementos puede realizarse por varios métodos, algunos de los cuales pueden hacerse cualitativamente. Los compuestos orgánicos, se caracterizan por su procedencia de la naturaleza viva y aparte de ser los responsables de formar los tejidos de los seres vivos, representan materia prima para la creación de sustancias que mejoran la calidad de vida del ser humano, por ende es necesario conocer sus composición y estructura química. Conociendo las características de cada sustancia utilizaremos los métodos del oxido cúprico para identificar el carbono en forma de anhídrido carbónico y el hidrogeno en forma de agua, el método de la cal sodada para identificar la presencia de nitrógeno en forma de amoniaco. Para así después poder discutir sobre los resultados de los experimentos realizados y sacar nuestras conclusiones.
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III.
OBJETIVOS
Conocer pruebas sencillas de laboratorio laboratorio en las que se basa el análisis cualitativo elemental orgánico. Identificar, a través de reacciones específicas, los elementos más comunes que constituyen a los compuestos orgánicos. Reconocer compuestos compuestos orgánicos como el carbono, nitrógeno y oxígeno.
MARCO TEORICO
El análisis elemental se puede definir como un conjunto de operaciones que nos permiten reconocer los elementos químicos y las proporciones en las que se encuentran en un compuesto compuesto químico, químico, esto puede llevarse a cabo en 2 métodos diferentes:
ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO: se utilizara para determinar el tipo de elemento presente en el compuesto orgánico. ANALISIS ELEMENTAL CUANTITATIVO: se utilizara para determinar la cantidad o proporción en que se hallan dichos elementos en el compuesto. compuesto. Una característica de los compuestos orgánicos es que están presentes en la naturaleza viva. viva. Los elementos que se encuentran en con mayor mayor frecuencia son: C, H, O, N, P, S y halógenos. El conocimiento de los elementos que constituyen los compuestos orgánicos es esencial al tratar de caracterizarlos. Sin embargo, y antes de poder realizar los ensayos cualitativos pertinentes, hay que transformar los elementos de su forma covalente, en el que intervienen normalmente os compuestos sencillos, para los que existen análisis cualitativos de rutina. Los elementos que suelen existir corrientemente en los compuestos orgánicos, además del carbono, hidrogeno y oxigeno son el nitrógeno, azufre y los alógenos, estos son los que nos conciernen.
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Diferencia de un compuesto orgánico de un inorgánico
Orgánicos
Pueden extraerse de materias primas que se encuentran en la naturaleza, de origen animal o vegetal, o por síntesis orgánica. El petróleo, el gas natural y el carbón son las fuentes más importantes.
Componentes: Básicos: C, H. Ocasionales: O, N, S, y halógenos Trazas: Fe, Co, P, Ca, Zn Enlace; Covalente, formados por pares electrónicos compartidos. Reacciones Lentas y rara vez cuantitativas volátiles, fácilmente destilables puntos de fusión y ebullición bajos Inorgánicos
Se encuentran libres en la naturaleza en forma de sales, óxidos. Composición; todos los elementos de la tabla periódica enlace: Iónico formado por iones y metálico formado por átomos. No volátiles, hidrosolubles, no solubles en solventes orgánicos puntos de fusión y ebullición altos.
Identificación rápida de los Compuestos Orgánicos
Un compuesto orgánico se reconoce porque al arder produce un residuo negro de carbón. Al comparar el estado físico y la solubilidad de diferentes compuestos orgánicos nos percatamos de que: a. Pueden existir existir en estado sólido, sólido, liquido o gaseoso gaseoso b. La solubilidad en el agua varía, varía, desde los que que son totalmente insolubles hasta los completamente solubles.
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ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO DE COMPUESTOS ORGANICOS (C, H, O, N) IDENTIFICACION DELCARBONO, HIDROGENO, Y OXIGENO :
ii.
Método del óxido cúprico
El principio del método consiste en la reducción del Oxido cúprico o cuproso y cobre metálico y la transformación t ransformación del carbono en Anhídrido carbónico y el hidrogeno hidrogeno en agua. El CO2 es recibido en la solución de Ca (OH) 2 o de Ba (OH) 2 , con las cuales reaccionan dando precipitados de CaCO 3 y BaCO3, que precipita en la solución de color blanco. El agua que se forma se condensa en las paredes del tubo de ensayo.
SUSTANCIA + CuO
→ CO2 +Cu2O+ H2O
En exceso de muestras el óxido cuproso formado puede continuar su acción oxidante hasta reducirse a cobre metálico.
SUSTANCIA+ Cu2O
CO2 + Cu +H2O
La formación de un residuo rojo metálico de cobre comprueba efectivamente que ha existido una oxidación.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2 Si la sustancia no presenta carbono (sustancia orgánica) la reacción hubiera sido negativa.
iii.
Método de la cal sodada
Este método nos muestra si la sustancia estudiada contiene nitrógeno que al ser calentado en presencia de la cal sodada (NaOH y Ca(OH) 2 se obtiene amoniaco NH 3.
SUSTANCIA+ NaOH + CaO
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→ Na2CO3+ CaCO3 ↑+NH3
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MATERALES Y REACTIVOS
a) Materiales
Tubos de ensayos
Tapón de jebe
Pinza de madera
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Mechero de Bunsen
Tubo de desprendimiento
Espátula
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b) Reactivos
Cal sodada
Muestra
Oxido Cúprico
Hidróxido de calcio
Reactivo de Nessler
Papel tornasol
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PARTE EXPERIMENTAL
Reconocimiento de carbono e hidrogeno
Agregamos un tubo de ensayo de una muestra que en este caso es la Gelatina previamente desecado al cual agregamos el óxido cúprico que actúa como catalizador. Donde ambas sustancias deben estar en partes iguales. Luego adaptar el tubo de desprendimiento introducir la extremidad libre del tubo dentro de un tubo de ensayo que contenga agua de cal filtrada y someter al fuego con ayuda del mechero.
En el Primer Tubo de Ensayo
MUESTRA + CuO (Gelatina)
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T
+ +
(Negro)
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En el Segundo Tubo de Ensayo
+
T
+
(Blanquecino) En el Segundo Tubo de ensayo el precipita y se forma en la parte inferior del tubo una sustancia sustancia Blanquecina como veremos a continuación: continuación:
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Resultados
El Carbono Carbono de la Sustancia Sustancia se se combina combina con con el Oxígeno del óxido óxido de cobre formándose ; el Hidrogeno forma agua, quedando cobre metálico en el fondo del Primer tubo de ensayo. El agua de cal se prepara prepara tratando un fragmento fragmento de óxido de Calcio o Cal Viva con el agua destilada y filtrando. El Agua que se se forma a expensas expensas de Hidrogeno Hidrogeno Reductor Reductor de de sustancias sustancias y del Oxígeno del óxido de cobre, se acumula en forma de finas f inas gotas que se pueden observar en la varilla doblada en forma de una “U “invertida en la parte superior al primer tubo de ensayo.
Al final del análisis análisis se se puede puede comprobar comprobar en el fondo fondo del tubo de prueba prueba un espejo de cobre metálico. El CO se reconoce reconoce por que que enturbia enturbia el agua agua de de cal. cal.
Reconocimiento del nitrógeno
En un tubo de ensayo previamente desecado colocamos un poco cantidad de Calsodada y a su vez agregamos a esa masa, una misma cantidad de la muestra que en este caso es gelatina.
En el tubo de ensayo
MUESTRA + CALOR
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T
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ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO DE COMPUESTOS ORGANICOS (C, H, O, N) Luego Procedemos a calentar la sustancia con la ayuda del mechero. Para reconocer el Nitrógeno utilizaremos el REACTIVO DE NESSLER El reactivo de Nessler es un reactivo químico usado para detectar pequeñas cantidades de amoníaco de amoníaco Colocamos Un pedazo de Papel Filtro en la parte superior del tubo de ensayo con una cierta cantidad del reactivo de Nessler que se encuentra penetrado ahí.
Resultados
Esta prueba nos ayuda ayuda a la identificación del del Nitrógeno que se se desprende en forma de Amoníaco y a la videncia es que el papel de filtro se vuelve de color Parduzco Amarillo.
La sustancia que utilizamos como muestra muestra que en este caso caso es la Gelatina se comprueba que es compuesto Orgánico.
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VI.
CONCLUSIONES
Se concluye que una muestra orgánica contiene Nitrógeno Nitrógeno gracias a la basicidad del NH 3 que puede ser comprobada con un indicador.
Debido a la presencia de agua podemos reconocer que la muestra problema contiene Hidrogeno.
Debido al desprendimiento de podemos reconocer que la muestra problema contiene Carbono.
VII.
RECOMENDACIONES
Lavar los tubos y secarlos secarlos bien.
Utilizar una cantidad apreciable de muestra muestra para reconocer reconocer la existencia de de C, H, O, N, etc.
Colocar bien los tubos de ensayo ensayo sobre el mechero para apreciar apreciar una buena combustión, al calentar tener cuidado debido a que en algunas reacciones saltan al ser calentados.
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ANEXOS
LIEBIG Y EL ANALISIS ORGANICO Para diferenciarse de los alquimistas, los químicos alemanes de finales del XVII empezaron a sustituir la palabra Chemie por Scheidkunst, que significa arte de la separación. Sin sustancias homogéneas es inútil el análisis y, por aquel entonces, la química era el arte del análisis, que en su vertiente cuantitativa se fue abriendo paso desde los ensayos de metales hasta originar la certeza de que muchos compuestos estaban formados por proporciones constantes y definidas de otros, cuestión que dio lugar a las leyes estequiometrias. Sin embargo, los analistas eran grandes expertos que no aportaban explicaciones teóricas, y los teóricos poseían técnicas experimentales muy pobres. El avance de la química animal y vegetal se veía frenado en la primera mitad del XIX no sólo por la teoría de la fuerza vital, sino por las dificultades del análisis orgánico. William Prout, por ejemplo, estuvo 12 años buscando un instrumento y una técnica que permitiera análisis precisos de los compuestos orgánicos hasta que, desesperado, renunció. Berzelius fue excepcional en el dominio de la teoría y de la práctica, por lo que pudo demostrar junto con Thomson que los pesos atómicos o equivalentes podían determinarse con gran exactitud. De esta forma, sus trabajos dieron cuerpo a la teoría atómica que había formulado Dalton. Sin embargo, los métodos para determinar el contenido de carbono, hidrógeno y oxígeno de los compuestos orgánicos eran gasométricos, y dependían de la exactitud en las mediciones de dióxido de carbono y agua. Para realizar esta transformación, Lavoisier oxidaba la materia orgánica a fin de facilitar su destrucción antes de la destilación final, pero la naturaleza de los agentes oxidantes que utilizaba no quedó reflejada por escrito tras su muerte. Gay-Lussac y Thenard utilizaron para este propósito clorato potásico, aunque este oxidante tenía muchos inconvenientes porque era un proceso lento y peligroso. Berzelius perfecciona el instrumental de Gay-Lussac y Thenard, y pasa de las determinaciones volumétricas a la determinación directa del CO2 y del agua por pesada tras su absorción y condensación. Tras la introducción por Gay-Lussac del Óxido de cobre(//) como oxidante en 1815, la técnica de Berzelius fue mejorada por Liebig en sencillez, precio y fiabilidad, popularizando su famoso aparato, que era definido en 1831 por su inventor como: no hay nada nuevo en ese aparato, salvo su simplicidad y la total fiabilidad que permite. Con estas mejoras, Liebig podía realizar en una semana el trabajo que Berzelius hubiera realizado en ocho meses. Otra de las aportaciones prácticas de Liebig que ha llegado a nuestros laboratorios es el QUIMICA ÓRGANICA
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ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO DE COMPUESTOS ORGANICOS (C, H, O, N) refrigerante que lleva su nombre. En 1830, Liebig publicó en alemán y en inglés, como hizo con casi todos sus libros, un manual para estudiantes titulado Instrucciones para el Análisis de los Cuerpos Orgánicos . En él utilizaba carbón mineral como fuente de calor en vez de carbón vegetal o alcohol, el agua se absorbía en una ampolla de cloruro cálcico anhidro, y el dióxido de carbono en soluciones de hidróxido potásico situadas en botellas dispuestas convenientemente. El oxígeno se determinaba por diferencia, y el nitrógeno y otros elementos como el azufre, se determinaban por separado. Si se excepta la fuente de calor, el método de Liebig esta vigente en la actualidad. El método de análisis orgánico de Liebig, rápido y preciso, fue el secreto de su Éxito profesional pero, además, permitió que se establecieran relaciones entre los compuestos orgánicos y se realizara su posterior clasificación. He aquí un párrafo extraído de la Primera de sus Chemical Letters acerca de la importancia de la balanza en la experimentación química: La gran diferencia entre la manera de actuar en la química y en la filosofía de la naturaleza es que la una pesa y la otra mide. El filósofo de la naturaleza ha aplicado sus medidas durante muchos siglos, pero nosotros sólo llevamos cincuenta años intentando avanzar en nuestros conocimientos a través de la pesada. Todos los grandes descubrimientos químicos se deben a la balanza- ese instrumento incomparable que da permanencia a todas las observaciones, disipa todas las ambigüedades, establece la verdad, detecta el error, y nos guía por el verdadero camino de la ciencia inductiva
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IX.
BIBLIOGRAFIA
Wade jr. Química Orgánica. segunda edición Prentice-hall Hispanoamérica ,S,A-MEXICO 2010 Carrasco Venegas Luis. Química experimental (editorial América - Perú) Wingrove A,S ROBERT L.CARET- Química Orgánica ,edición 2000 http://html.rincondelvago.com/analisis-cualitativo-de-compuestosorganicos.html http://es.wikipedia.org/wiki/Miscibilidad
LUIS CARRASCO VENEGAS. “ QUIMICA EXPERIMENTAL“, 5ta
Edición LUMBRERAS. ” ANALISIS ” ANALISIS DE PRINCIPIOS Y APLICACIONES ”
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