DIFERENCIA ENTRE COMPUESTOS ORGÁNICOS E INORGÁNICOS Y DESTILACIÓN FRACCIONADA JOSE MIGUEL M IGUEL CARDENAS CARVAJAL CARVAJAL DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO QUIMICA Y BIOLOGIA BIOLOGI A UNIVERSIDAD DE PAMPLONA PAMPLONA 2014 RESUMEN En la presente práctica se realizo la diferenciación de los compuestos inorgánicos y orgánicos por medio de un simple calentamiento con el cual se verificaba, que al calcinarse calcinarse x compuestos compuestos se comportaran comportaran como los antes mencionados mencionados tipos tipos de comp compues uesto tos, s, para para dife difere renc ncia iarl rlos os se obser observa vaba ba que que al cale calent ntars arse e unos unos se consumían hasta convertirse en una especie de hollín negro (carbón) y otros simplemente cambian su estado físico !o que se busca con el sistema de destilación destilación fraccionada fraccionada es encontrar encontrar los compuestos que conforman conforman una mezcla desconocida simplemente conociendo los puntos de ebullición que se obtienen al realizar dicha destilación y por ultimo con estos datos datos nos dirigirse a la teoría para confrontar resultados y de esta forma obtener los compuestos que conforman la antes dicha mezcla
PALABR PALABRAS AS CLA CL AVES "omp "ompue uest sto o orgá orgáni nico co,, comp compue uest sto o inor inorgá gáni nico co,, fraccionada, punto de ebullición, solubilidad
carb carbon oniz izac ació ión, n,
#est #estililac ació ión n
INTRODUCCION !a destilación fraccionada es posiblemente el m$todo más impo import rtan ante te para para la sepa separa raci ción ón de mezclas de líquidos, y la destilación fraccionada a gran escala es ampliamente utilizada en la industria química %ay %ay dos m$t m$todos odos dist distiintos ntos de la realización de la destilación fraccionada En el proceso continuo, la mezcla líquida se introduce continuamente en la columna y los componentes más volátiles se mueven hacia arriba mientras que los comp compone onent ntes es men menos os vol volát átililes es se
mueven hacia aba&o En la destilación por lotes, la mezcla a fraccionar es en una olla y siendo cada componente a su vez retirado de la cabeza de la columna !a destilación continua es en muchos sentidos el más simple de esto estoss m$to m$todo doss y es ampl amplia iame ment nte e util utiliz izad ado o indus ndusttria rialmen lmente te En el laboratorio, donde se separaron por destil destilaci ación ón peque'as peque'as cantida cantidades des,, y dond donde e la colu column mna a prob probab able leme ment nte e puede utilizar para muchas diferentes mezclas de líquidos, el m$todo por lotes se utiliza invariablemente
nformes de destilación controlada por ordenador se concentran en aplicaciones de ingeniería y grandes químicos escala de laboratorio, con vol*menes de materia prima en el rango de +-.// cm0, la destilación fraccionada no es muy popular, ya que es difícil de establecer las condiciones adecuadas para que la columna de fraccionamiento funcione con una alta eficiencia teórica de la placa .
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lgunas diferencias entre compuestos orgánicos y compuestos inorgánicos son1 "2345E6726 829:;8"261 •
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6us mol$culas pueden contener átomos de cualquier elemento, incluso carbono ba&o la forma de "2, "2 +, carbonatos y bicarbonatos 6e conocen aproximadamente unos ///// compuestos 6on, en general, " 7ienen puntos de ebullición y de fusión elevados 3uchos son solubles en % +2 y en disolventes polares ?undidos o en solución son buenos conductores de la corriente el$ctrica1 son
!as reacciones que originan son generalmente instantáneas, mediante reacciones sencillas e iónicas
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6us mol$culas contienen fundamentalmente átomos de ", %, 2, 8, y en peque'as proporciones, 6, 4, halógenos y otros elementos El n*mero de compuestos conocidos supera los ./ millones, y son de gran comple&idad debido al n*mero de átomos que forman la mol$cula 6on " suelen quemar fácilmente, originando "2+ y %+2 #ebido a la atracción d$bil entre las mol$culas, tienen puntos de fusión y ebullición ba&os !a mayoría no son solubles en %+2 (solo lo son algunos compuestos que tienen hasta @ ó átomos de ") 6on solubles en disolventes orgánicos1 alcohol, $ter, cloroformo, benceno 8o son electrólitos 9eaccionan lentamente y comple&amente(1 bibi!"#$%&$'
PARTE EPERIMENTAL METODOLOG)A Di%*#*+,i$- E+.#* C!/*-.!O#"+i,!- E I+!#"+i,!-
6e colocó un poco almidón con la punta de la espátula y se colocó en una cápsula de porcelana, se calentó
y se observó qu$ ocurrió, se tomó nota de los resultados 6e repitió el paso anterior con "loruro de 6odio, aserrín, 6ulfato de cobre, az*car y un peque'o trozo de algodón 6e colocó en un tubo de ensayo aproximadamente . g de az*car y en otro . g de "loruro de sodio, se a'adió a los + tubos de ensayo aproximadamente ./ ml de agua destilada, se agito y observo 6e tomó nota del tiempo empleado en solubilizarse completamente
D*-.i$,i3+ %#$,,i!+$$ 6e tomaron .// m! de la solución problema 6e vertió la cantidad tomada en el matraz de destilación y se adicionaron las perlas de ebullición para que la mezcla hirvierade forma suave y no se produ&eran sobrecalentamientos 6e armó el monta&e de destilación fraccionada y se inició el calentamiento de la solución problema "uando la solución empezó a destilar, se tomó nota de la temperatura y recogió el destilado en un Erlenmeyer "uando
la temperatura alcanzo los A/B se mantuvo estable hasta ese punto se recogieron +/ m! de destilado, y en el momento que esta vario se dio por terminada la práctica
?igura . 3onta&e de destilación fraccionada
RESULTADOS Y ANÁLISIS 1' Di%*#*+,i$,!/*-.!i+!#"+i,!-
*+.#* !#"+i,!- *
2' !a solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente) 5' !a sal es un compuesto iónico formado por una combinación de iones de "l C y 8aD, acomodados en una estructura cristalina con
forma de sistema c*bico como se muestra en la figura +
4'
6' ?igura + Estructura cristalina de la sal
11'
7' El cloruro sódico (8a"l) posee el mismo n*mero de átomos de "loro que de 6odio y el enlace químico que los une está clasificado como iónico existente entre los iones1 un catión de sodio (8aD) y un anión de cloro ("l C), como se puede ver en la figura 0 12'
8'
9' ?igura 0 3ol$cula de sal :' 10' !a z*car o la sacarosa, cuya fórmula química es ".+%++2.., es un disacárido formado por una mol$cula de glucosa y una de fructosa, que se obtiene principalmente de la ca'a de az*car o de la remolacha El cristal de sacarosa es transparente, el color blanco, es causado por la m*ltiple difracción de la luz en un grupo de cristales En la figura @ se puede ver su estructura
15' ?igura @ Estructura del az*car 14' #urante el experimento no se pudo ver alguna diferencia en la solubilidad del az*car y la sal a simple vista, ya que los dos compuestos son solubles en agua, como se puede ver en la figura
16'
17' ?igura 6olubilidad de la sal y el az*car 18' 19' En este experimento se pudo observar que el az*car es más soluble en agua que la sal ya que esta presenta fuerzas intermoleculares las cuales se forman a trav$s de puentes de hidrogeno que mantienen fuertemente unidas las 1:' #urante el experimento para determinar los compuestos orgánicos de los compuestos inorgánicos se pudo observar lo siguiente1 20' El az*car al estar en presencia de calor en la capsula de porcelana por cuatro minutos presenta un cambio de consistencia y se torna un poco amarillento, pasados tres minutos este se empieza a carbonizar y a los catorce minutos se carboniza por completo
mol$culas, además la estructura molecular del az*car se presenta de una forma ramificada la cual hace que aumente su solubilidad, aunque la sal tiene enlaces iónicos los cuales son solubles en agua sus mol$culas de "l presentan una alta electronegatividad la cual tiene a atraer las mol$culas de 8a, haciendo que el compuestos sea más estable
25' El algodón comenzó a tornarse en amarillo pasados dos minutos despu$s de estar calentándose en la capsula de porcelana luego pasados tres minutos el empieza a carbonizarse y a los cinco minutos se carboniza por completo 24' El aserrín se carbonizo al minuto de igual forma el az*car 26' El sulfato de cobre se volvió blanco pasado un minuto despu$s de estar calentándose en la capsula de porcelana, pasados dos minutos verde, a los tres minutos de nuevo se tornó un poco blanco y a los cuatro minutos no se observaron más cambios ni se carbonizo 27' El cloruro de sodio se calentó en la capsula de porcelana por más de cinco segundos y no se carbonizo
21' 22'
28' #e este experimento podemos concluir que el az*car es un compuesto orgánico ya que está formada por enlaces
covalentes, se da en la naturaleza formando cadenas con otros elementos teniendo como base el átomo de carbono, como se puede ver en la figura @
29' El algodón representa la forma más pura de la celulosa, la cual forma una larga cadena polim$rica de peso molecular variable, con fórmula empírica ("A%./2)n, con un valor mínimo de n +// 6e puede concluir que es un compuesto orgánico ya que se forma en la naturaleza durante el proceso de fotosíntesis, su estructura molecular se puede observar en la siguiente figura
52'
2:'
50' ?igura = Estructura de la celulosa 51'
55' El aserrín se presenta como el residuo del corte de la madera, la cual está compuesta a partir de la celulosa (?igura =), constituy$ndose de un /F de carbono ("), un @+F de oxígeno (2), un AF de hidrógeno (%) y el +F restante de nitrógeno (8) y otros elementos 4or lo cual se puede decir que es un compuesto orgánico ya que se forma en la naturaleza, además de tener carbonos como base de su estructura
compuestos inorgánicos además de que su punto de fusión es muy elevado, llegando a los H// B"
59'D*-.i$,i3+ %#$,,i!+$$ 5:' ecuacion V
=
V
54' 56' El sulfato de cobre es un compuesto químico derivado del cobre que forma cristales azules 6u forma anhídrica ("u62@) es un polvo verde o gris-blanco pálido, mientras que la forma hidratada ("u62@G%+2) es azul brillante 6e puede concluir que es un compuesto inorgánico ya que este proviene del cobre, además su punto de fusión es elevado, llegando a los ../B"
57' 58' El cloruro de sodio es un compuesto inorgánico porque es iónico, siendo esta una característica de los
volumen soluto
× 100. (¿ 1 ) volumen solucion
40' 5tilizando la ecuación I., se calcula la concentración experimental de alcohol etílico obtenido V
41'
V
20 ml =
100 ml
× 100 =20
v v
42' 6e utilizó solución problema, no se obtuvo información acerca de ning*n porcenta&e 45' 44' 6e utilizó la destilación fraccionada, ya que esta se utiliza en la separación de sustancias cuyos puntos de ebullición difieren entre si menos de +B" El punto de ebullición del metanol es de aproximadamente A B", el del agua es de .//B" y el de el alcohol q no se puedo identificar debido a que el resultado arro&ado no concuerda con ning*n dato teórico es de @ >" a condiciones normales de temperatura y presión, si se observa la diferencia entre estos puntos de ebullición es de J >" además de que en el material que se utilizo para la experiencia más exactamente
en la columna de destilación fraccionada que al no estar debidamente purificada poseía en su interior un compuesto x que, al investigarse resulto ser cloruro de isopropilico se interpuso en gran medida a que la experiencia se realizara satisfactoriamente y arro&ara los resultados inesperados q se obtuvieron
46' !os alcoholes son líquidos incoloros si son de ba&a masa molecular y de olor característico, solubles en el agua en proporción variable y menos densos que ella l aumentar la masa molecular, aumentan sus puntos de fusión y ebullición, pudiendo ser sólidos a temperatura ambiente (pe el pentaerititrol funde a +A/ >") 7ambi$n disminuye la solubilidad en agua al aumentar el tama'o de la mol$cula, aunque esto depende de otros factores
como la forma de la cadena alquílica lgunos alcoholes (principalmente polihidroxílicos y con anillos aromáticos) tienen una densidad mayor que la del agua 6us puntos de fusión y ebullición suelen estar muy separados, por lo que se emplean frecuentemente como componentes de mezclas anticongelantes 4or e&emplo, el .,+-etanodiol tiene un pf de -.A >" y un peb de .J= >"
47' !os cambios físicos que se presenciaron fueron los siguientes1 . 4resencia de la evaporación, que refiere al proceso físico que trata del cambio de estado, de líquido a gaseoso en el cual el etanol se separa de la solución por su punto de ebullición + Encontramos la condensaciónK que es cuando el vapor del etanol pasa a estado líquido cayendo en la probeta
48' 49'ANEOS 4:' 7ablaI. #atos destilación fraccionada 60' Lolumen de la muestra problema (ml)
61' 7emperatura a la cual empezó a destilar (B")
64' .// 69' H/
66' @ 6:' @
62' 7emperatura a la cual se detuvo la destilación (B") 67' @ 70' A
72' A0 77' "ontaminad
75' .// 79' +
74' --7:' 0
65' Lolumen obtenido de destilado (ml) 68' ----71' .=ml agua Damílico D metanol 76' --+80' 0/ ml
o 78' M ml 81'
cloro propano
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82'CONCLUSIONES •
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!a sal tiene enlaces iónicos y estos se disocian fácilmente en el agua pero el az*car tiene mucho grupos hidroxilo los cuales forman puentes de hidrogeno con el agua y son fuerzas intermoleculares que mantienen unidas las mol$culas de forma más fuerte !os compuestos orgánicos encontrados en la naturaleza, tienen origen vegetal o animal, muy pocos son de origen mineralK un buen n*mero de
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los compuestos inorgánicos son encontrados en la naturaleza en forma de sales, óxidos, etc 4ara realizar cualquier separación de mezclas primero debemos saber sobre su estado físico, características y propiedades 4ensamos que es interesante realizar una mezcla, pero es tanto más importante tener claro cuales componentes se mezclan para que la hora de separar usemos la t$cnica más adecuada
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