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practica de sublimación, Apuntes de Química Aplicada

practica de sublimación y cristalización

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 14/10/2020

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Catedra de química orgánica
Tecnicatura en Producción de Medicamentos
Purificación de compuestos solidos por recristalización
Los compuestos orgánicos obtenidos por síntesis o aislamiento a partir de sustancias naturales,
no son puros ya que usualmente están mezclados con menores cantidades de otros productos
(impurezas) que es necesario eliminar.
La purificación de compuestos cristalinos impuros se realiza generalmente por recristalización
con un solvente adecuado o mezclas de ellos. Por lo tanto, el método usual de recristalización
consiste en obtener una solución saturada en el punto de ebullición del solvente y luego
enfriar a temperatura ambiente o por debajo de ella. El compuesto puro cristaliza y las
impurezas quedan en solución (aguas madres).
Se dispone de una gran variedad de solventes, pudiéndose elegir el más conveniente para el
material que se quiere purificar. Debido a las fuerzas altamente selectivas involucradas en el
ajuste de moléculas en una red cristalina, la cristalización, de ser aplicable, es uno de los
procedimientos de purificación más efectivos que se dispone. En general una sola
recristalización no basta para obtener una sustancia pura, siendo necesario a veces dos o más
recristalizaciones.
En su forma más simple, el proceso de recristalización consiste en los siguientes pasos:
1.- Elección del solvente adecuado
2.- Preparación de la solución saturada a la temperatura de ebullición del solvente
3.- Decoloración y/o filtración
4.- Formación de los cristales
5.- Separación de los cristales de las aguas madres
6.- Lavados de los cristales
7.- Secado de los cristales
Con respecto al punto de fusión, es éste una de las propiedades físicas más importantes para identificar
sólidos cristalinos. Desde el punto de vista práctico se puede considerar que el punto de fusión es la
temperatura a la cual un sólido, en contacto con el aire, se transforma bajo condiciones de equilibrio, en
un líquido.
Cuando una sustancia es pura, el rango de temperatura entre las cuales se produce su fusión es muy
pequeño (usualmente entre 0,5 a 1ºC). Si es impura ese rango es muy amplio y está por debajo del
verdadero punto de fusión.
Es por ello que las sucesivas purificaciones de una sustancia orgánica pueden controlarse con su punto
de fusión, ya que cuanto más nítido y estrecho sea el rango de fusión más pura puede considerarse la
sustancia.
Por lo tanto el punto de fusión de una sustancia se usa como criterio de pureza ya que si un compuesto
sólido funde a la misma temperatura, antes y después de su purificación, se le considera puro. Si no, se
continúan las purificaciones hasta que se obtiene un punto de fusión neto y constante.
La caracterización de un compuesto, es decir su identidad, puede lograrse por el punto de fusión mezcla:
por ejemplo, si se tiene una sustancia A de PF 159ºC y otra B que tiene el mismo punto de fusión, para
saber si se trata de la misma sustancia, se mezclan íntimamente una pequeña cantidad de cada una de
ellas y se determina el PF de la mezcla. Si el PF sigue siendo 159ºC, ambas sustancias son idénticas. Si el
Pf disminuye, las sustancias son distintas, y casualmente posee el mismo PF.
Técnica operatoria
a) Elección del solvente para la recristalización
Pruébese la solubilidad de la sustancia en frío y en caliente utilizando tres solventes provistos en el
laboratorio. Para ello sígase la siguiente técnica:
1Lic. Mariana Bianchi, Lic. Ramiro Alarcón, Lic. Laura Gervasoni
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Tecnicatura en Producción de Medicamentos

Purificación de compuestos solidos por recristalización

Los compuestos orgánicos obtenidos por síntesis o aislamiento a partir de sustancias naturales,

no son puros ya que usualmente están mezclados con menores cantidades de otros productos

(impurezas) que es necesario eliminar.

La purificación de compuestos cristalinos impuros se realiza generalmente por recristalización

con un solvente adecuado o mezclas de ellos. Por lo tanto, el método usual de recristalización

consiste en obtener una solución saturada en el punto de ebullición del solvente y luego

enfriar a temperatura ambiente o por debajo de ella. El compuesto puro cristaliza y las

impurezas quedan en solución (aguas madres).

Se dispone de una gran variedad de solventes, pudiéndose elegir el más conveniente para el

material que se quiere purificar. Debido a las fuerzas altamente selectivas involucradas en el

ajuste de moléculas en una red cristalina, la cristalización, de ser aplicable, es uno de los

procedimientos de purificación más efectivos que se dispone. En general una sola

recristalización no basta para obtener una sustancia pura, siendo necesario a veces dos o más

recristalizaciones.

En su forma más simple, el proceso de recristalización consiste en los siguientes pasos:

1.- Elección del solvente adecuado

2.- Preparación de la solución saturada a la temperatura de ebullición del solvente

3.- Decoloración y/o filtración

4.- Formación de los cristales

5.- Separación de los cristales de las aguas madres

6.- Lavados de los cristales

7.- Secado de los cristales

Con respecto al punto de fusión, es éste una de las propiedades físicas más importantes para identificar sólidos cristalinos. Desde el punto de vista práctico se puede considerar que el punto de fusión es la temperatura a la cual un sólido, en contacto con el aire, se transforma bajo condiciones de equilibrio, en un líquido. Cuando una sustancia es pura, el rango de temperatura entre las cuales se produce su fusión es muy pequeño (usualmente entre 0,5 a 1ºC). Si es impura ese rango es muy amplio y está por debajo del verdadero punto de fusión. Es por ello que las sucesivas purificaciones de una sustancia orgánica pueden controlarse con su punto de fusión, ya que cuanto más nítido y estrecho sea el rango de fusión más pura puede considerarse la sustancia. Por lo tanto el punto de fusión de una sustancia se usa como criterio de pureza ya que si un compuesto sólido funde a la misma temperatura, antes y después de su purificación, se le considera puro. Si no, se continúan las purificaciones hasta que se obtiene un punto de fusión neto y constante. La caracterización de un compuesto, es decir su identidad, puede lograrse por el punto de fusión mezcla: por ejemplo, si se tiene una sustancia A de PF 159ºC y otra B que tiene el mismo punto de fusión, para saber si se trata de la misma sustancia, se mezclan íntimamente una pequeña cantidad de cada una de ellas y se determina el PF de la mezcla. Si el PF sigue siendo 159ºC, ambas sustancias son idénticas. Si el Pf disminuye, las sustancias son distintas, y casualmente posee el mismo PF. Técnica operatoria a) Elección del solvente para la recristalización Pruébese la solubilidad de la sustancia en frío y en caliente utilizando tres solventes provistos en el laboratorio. Para ello sígase la siguiente técnica:

Tecnicatura en Producción de Medicamentos

b) Punto de fusión de la sustancia impura Determínese su PF utilizando el dispositivo correspondiente. Agréguese gotas de FeCl3 a la sustancia incógnita (sin purificar). Obsérvese la coloración producida. c) Una vez elegido el solvente (Precaución: algunos de los solventes utilizados son muy inflamables!) procédase de la siguiente manera: en un vaso de precipitados de 50 ml, colóquese 2 g del compuesto bruto, disuélvase en la mínima cantidad del solvente (seleccionado en el item a) a ebullición. Añádase un exceso del solvente adecuado, continúese el calentamiento, si la solución es coloreada procédase a decolorar, para ello retírese el recipiente del fuego, y agréguese carbón activado (aproximadamente al 2%). Caliéntese unos minutos más. Fíltrese en caliente para eliminar el carbón activado y/o las impurezas insolubles, utilizando un embudo de vástago corto, que ha sido calentado previamente en una corriente de vapor. Déjese cristalizar la solución enfriando lentamente la misma, manteniendo el recipiente tapado con un vidrio de reloj y en reposo. Cuando ésta se ha enfriado, fíltrese para recoger los cristales, lávese con dos porciones de 6 ml de solvente frío cada vez. Presiónese los cristales con un tapón invertido, pásese a un papel de filtro, séquese entre dos hojas del mismo, luego séquese totalmente a temperatura ambiente o en estufa. Una vez secos los cristales, determínese el punto de fusión. A una parte de los cristales contenidos en un vidrio de reloj, agréguese unas gotas de FeCl3, obsérvese la coloración producida. d) Identificación de la sustancia incógnita Mézclese unos mg de la sustancia incógnita con unos mg de la sustancia A y determínese el PF mezcla. De igual forma procédase con la sustancia B y C. Las sustancias A, B y C serán sustancias conocidas. 0,1 g de sustancia finamente dividida 1 ml de solvente agítese y obsérvese Si se disuelve en frío NO SIRVE Si no se disuelve en frío PUEDE SERVIR caliéntese y agítese Si se disuelve, déjese enfriar y obsérvese el rendimiento Si no se disuelve, agréguese solvente caliente Si no se disuelve antes de haber adicionado 3 ml de solvente, éste NO SIRVE Si se disuelve antes de haber adicionado 3 ml de solvente, éste SIRVE

Tecnicatura en Producción de Medicamentos

Figura 1 Figura 2 b) Sublimación a presión reducida (figura 2) El dispositivo consta de:

  • mechero
  • trípode
  • tela de amianto
  • recipiente para baño de glicerina
  • agitador
  • termómetro
  • trompa de agua o bomba mecánica
  • tubo largo con adaptador de vacío
  • dedo frío Por este método pueden purificarse sustancias en cantidades de varios mg a 1 g. Para mayores cantidades se usan equipos más grandes. Técnica operatoria a) Método de sublimación a presión atmosférica Ármese el dispositivo de la figura 1, colocando la sustancia a sublimar en la cápsula de porcelana. Enciéndase el mechero y regúlese la llave de paso de gas para que la llama sea pequeña. Obsérvese el producto sublimado en la superficie inferior del vidrio de reloj. b) Método de sublimación a presión reducida Ármese el dispositivo de la figura 2, colocando la sustancia a sublimar en el fondo del tubo largo con adaptador para vacío. Tápese dicho tubo con un dedo frío, de tal forma que su extremo inferior quede a 1 cm por encima de la muestra. Introdúzcase este dispositivo en un baño de glicerina, caliéntese dicho baño hasta una temperatura inferior a 50ºC respecto del punto de sublimación de la sustancia y, lograda esta temperatura, conéctese la tubuladura lateral del tubo largo a una trompa de agua o bomba mecánica para reducir la presión interna del sistema. Obsérvese el producto sublimado, luego de unos minutos de calentamiento.