DIFERENCIA ENTRE COMPUESTOS ORGÁNICOS E INORGÁNICOS. Heimy Marles, Jose Embus 1, Karen Betancur, Pedro Guañarita Ingeniería Agroecológica Correo de correspondencia:
[email protected] Universidad de la Amazonia
Resumen En el presente informe se identificó experimentalmente algunas de las diferencias entre los compuestos orgánicos e inorgánicos. La práctica se dividió en distintos puntos en los que se llevaron a cabo la diferenciación de los compuestos mencionados, utilizando como medio la solubilidad, punto de ebullición, formación de carbono, Determinación del nitrógeno y Estabilidad térmica. Los resultados obtenidos durante el desarrollo de la práctica son satisfactorios ya que se logró cumplir con el objetivo general e identificar las diferencias que se encuentran entre los compuestos orgánicos e inorgánicos.
Palabras claves: Compuestos orgánicos e inorgánicos; Reacción química; Carbono; ebullición; Estructura molecular.
Introducción La unión de numerosos elementos hace posible las reacciones químicas, que facilitan la vida en el planeta. En este sentido, “Los compuestos inorgánicos se definen como moléculas en general pequeñas y de estructura simple, que de manera típica carecen de carbono y en los enlacen iónicos pueden desempeñar un papel importante” (Tortora et al, 2007). También estos compuestos inorgánicos, son
altamente resistentes al calor, por lo que tienen altos puntos de fusión. “Los compuestos orgánicos siempre contienen carbono e hidrogeno y suelen tener
una estructura compleja. El carbono es un elemento único porque tienen cuatro electrones en su nivel extremo y cuatro espacios vacíos. Estos compuestos se mantienen unidos de manera predominante o únicamente por medio de enlaces covalentes” (Tortora et al, 2007). Los cuales, requieren menos energía calorífica
para fundirse o descomponerse. De esta propiedad también se explica el por qué los compuestos orgánicos se disuelven en solventes no polares, en cambio los inorgánicos en polares. Generalmente los ácidos inorgánicos (ácido clorhídrico, sulfúrico) son fuertes con constantes de acidez altos, mientras los orgánicos son débiles con constantes de acidez bajos. El objetivo de la práctica es identificar experimentalmente algunas de las diferencias entre los compuestos orgánicos e inorgánicos.
Metodología La práctica de laboratorio se realizó en el bloque 7 del Campus Porvenir de la Universidad De La Amazonia, ubicada (ilustración 1) en la Calle 17 Diagonal 17 con Carrera 3F - Barrio Porvenir, Florencia-Caquetá. La práctica se dividió en distintos puntos en los que se identificó
Ilustración 1. localización del laboratorio.
experimentalmente algunas de las diferencias entre los compuestos orgánicos e inorgánicos: 1. Solubilidad: Se empezó por depositar 5ml agua destilada en 4 tubos de ensayo demarcándolos en su orden. En el tubo de ensayo N° 1 se le agrego 0.2041 gr de Cloruro de Sodio, en el N° 2 se le deposito 0.2005 gr de Nitrato de Sodio, en el siguiente tubo de ensayo se le adiciono 0.2017 gr de Ácido Benzoico y en el tubo N°4 se le agrego 0.2001 gr de Almidón. En todo este procedimiento cabe destacar que a medida que se les adicionaba los compuestos a los respectivos tubos de ensayo, se agitaban vigorosamente para observar sus reacciones. En donde nos pudimos dar cuenta que algunos compuestos son solubles y otros no debido a su estructura molecular. 2. Punto de ebullición En este ejercicio se necesitó un tubo de ensayo, al cual se le adiciono 10ml de Acetona. Seguidamente la muestra se expuso a baño maría cuidadosamente, sujetando el tubo de ensayo con unas pinzas metálicas y con el termómetro sumergido en la muestra para tomar su
temperatura. El mismo procedimiento se realizó con 10ml de Agua, la cual no alcanzo su punto de ebullición debido a que teóricamente es de 100°C y el baño maría no obtiene la suficiente temperatura. Lu ego se realizó con 10ml de Benceno y también con 10ml del Alcohol Bencílico y se demostró que tampoco alcanzaron su punto de ebullición. 3. Formación de carbono: Siguiendo la guía de la práctica de laboratorio se analizó la formación de carbono, para este se realizaron dos puntos. Como primer punto se quemó un trozo de papel observando su transformación. Luego en una capsula de porcelana se adiciono una muestra de azúcar, y con el montaje del mechero se llevó a una alta temperatura hasta que se caramelizó, también se hizo con 1.027gr de Cloruro de Sodio. Como segundo punto se tomó una muestra orgánica (hoja), a la que se le agrego 3ml de Ácido Sulfúrico concentrado dejándolo reaccionar. 4. Determinación del nitrógeno: Se tomó una pequeña muestra de úrea en un balón con desprendimiento lateral seco y se mezcló con ca l sodada, seguido se mezcló un poco de agua con unas gotas de fenolftaleína en el Erlenmeyer y se conectó con el balón, utilizando la manguera. Se expuso el balón con desprendimiento a la llama del mechero, que contenía la muestra y se observó las reacciones. 5. Estabilidad térmica: Se tomaron dos tubos de ensayo y se agregó a uno de ellos 1g de cloruro de sodio y al otro 1g de almidón. Fueron llevados a la flama del mechero y calentados hasta observar cambios físicos en ellos.
Resultados Y Discusión Solubilidad Tubo N° 1 Con 0.2 Gramos De Cloruro De Sodio NaCl: Una vez agregado el cloruro de sodio al agua destilada se agito el tubo de ensayo, después de agitado las partículas se diluyeron en el agua demostrando que el cloruro de sodio es soluble. Ilustración 2 Solución (H20+NACL)
Tubo N° 2 Con 0.2 Gramos De Nitrato De Sodio NaNO 3:
Al igual que el cloruro de sodio, el nitrato de sodio se agregó al tubo de ensayo con el agua destilada, una vez agitada la mezcla el nitrato de sodio se diluyo en el agua. Tubo N° 3 Con 0.2 Gramos de Acido Benzoico C7H6O2: El ácido benzoico se agregó al tubo de ensayo con el agua, una
Ilustración 3. Nitrato se sodio
vez se revolvió la mezcla las partículas del ácido se dispersaron en el agua, pero pasado el tiempo volvieron a asentarse en la parte inferior del tubo de ensayo lo que nos permite ver que no es soluble en el agua. Tubo N° 4 Con 0.3 Gramos de Almidón: Una vez agregado el almidón al tubo de ensayo se procedió a
Ilustración 4. Acido benzoico
agitar la mezcla. Al igual que con el ácido benzoico, el almidón se separa en partículas pequeñas, pero con el tiempo las partículas se posicionan nuevamente en la parte inferior del tubo de ensayo sin diluirse en el agua. Teniendo en cuenta que la solubilidad es la capacidad de un compuesto para disolverse o mezclarse con un líquido, podemos decir que, de los compuestos, puestos a prueba, son solubles, el Nitrato de Sodio y el Cloruro de Sodio ya que fueron los únicos compuestos que se disolvieron con el agua llegando a crear una mezcla homogénea. Podemos decir que el Almidón y el Ácido Benzoico no son solubles en el agua porque a pesar de que sus partículas se dispersaron con en el agua sus moléculas no se disolvieron y pasado el tiempo volvieron a asentarse.
Punto de ebullición Acetona CH3(CO)CH3: La muestra de acetona una vez depositada en el tubo de ensayo, se expuso a alta temperatura en el baño maría, después de su exposición llego a su punto de ebullición estando a 58°C, distinto a los marcos teóricos, donde se expone que la acetona tiene un punto de ebullición de 56°C. La variación en cuanto a los 2°C en
los puntos de ebullición se debe a la influencia que presenta la temperatura ambiente. Agua H2O: La muestra de agua depositada en el tubo de ensayo se sumergió en el baño mar ía, su temperatura fue en aumento alzando un punto máximo de 70°C, 30°C por debajo de su punto de ebullición teórico el cual se establece en los 100°c. El agua no alcanzo su punto de ebullición debido a que el baño maría no contaba con la temperatura suficiente, es decir, la muestra de agua llego a un equilibrio térmico con el baño maría en los 70°C. Benceno C6H6: La muestra que se tomó de benceno también se expuso al baño maría, la cual al igual que el agua también tuvo una variación progresiva en su temperatura la cual alcanzo un punto máximo de 72°C, 8°C aproximadamente por debajo de su punto de ebullición teórico el cual es de 80,1°C. El punto de ebullición del benceno no fue alcanzado por la carencia de temperatura en el baño maría, llegando al equilibrio térmico con la muestra en los 72°C. Alcohol Bencílico C H CH OH: ₆
₅
₂
La muestra del alcohol bencílico tomada en el tubo de ensayo se expuso a alta temperatura en el baño maría, tuvo un incremento en la temperatura llegando a un punto máximo de 82°C, aproximadamente 123°C por debajo de su punto de ebullición teórico que se establece en 205°C. El punto de ebullición de la muestra tampoco se alcanzó debido a que el baño maría no contaba con la temperatura necesaria, alcanzo un punto de equilibrio térmico con la sustancia en los 82°C.
Formación del carbono Papel: Una vez expuesta la muestra de papel a la llama del mechero comenzó un proceso de incineración debido a la combustión generada por los componentes del mismo papel que a su vez funciona como un combustible. En el proceso se generó también
una liberación de gases como el dióxido de carbono creado por la combustión del oxígeno, y el vapor de agua generado por la quema de las micro moléculas de agua existentes en la muestra. “El cambio que experimenta el papel en cuanto a su composición química se ve reflejado por la pérdida de diferentes elementos como el oxígeno, celulosa y el hidrogeno los cuales ayudan a generar la combustión ” (Whitten et al, 1992). El cambio experimentado en la coloración del papel es debido a la incineración del carbono el cual se encuentra en un 40% a 44% en la composición estructural del papel. Azúcar C6H12O6: La muestra de azúcar depositada en la por, la muestra empieza a cambiar su forma, deja se ser granulada y se empieza a tomar forma de miel, pasado más tiempo comienza a cambiar su coloración pasando por colores como café claro, café oscuro y finalmente toma un color negro. “Las variaciones de textura en la azúcar de granulado a melaza se dan por la presencia de las
Ilustración 5. Sacarosa al calor
moléculas de agua en el compuesto, la variación de la tonalidad en el color se ve reflejada debido a la quema del carbono presente en la muestra ” (Díaz et al,1995). En el proceso se calentamiento se presenta un desprendimiento de gases como el dióxido de carbono por la combustión de los átomos de oxígeno y el vapor de agua por la evaporación de las moléculas de agua. Cloruro de sodio NaCl: “La muestra de cloruro de sodio expuesta la temperatura no presenta
modificaciones en cuanto a su estructura física y química, esto se debe a que es un compuesto inorgánico, es decir, en su estructura molecular no presenta átomos de carbono lo cual la hace resistente a altas temperaturas ” (Brown et al, 2004). En los puntos anteriores, podemos observar una formación de carbono en el experimento realizado con el papel y la azúcar, esto se debe a que son compuestos orgánicos los cuales poseen átomos de carbono en su estructura molecular. Muestra orgánica:
En este procedimiento se utilizó una hoja de arbusto la cua l se depositó en el tubo de ensayo y posterior a esto se le adicionaron 3 milímetros de Ácido Sulfúrico. Una vez agregado el ácido la hoja comenzó a cambiar su tonalidad empezando por las partes más delgadas de la lámina foliar de la hoja las cuales empezaron a variar de verdes a negras, esto debido al alto nivel de corrosividad que posee el sulfúrico, lo cual
Ilustración 6. Hoja de árbol (muestra orgánica)
ocasiona calcinación en los átomos de carbono presentes en la materia orgánica que se tomó como muestra para el experimento.
Determinación de nitrógeno Para la determinación de Nitrógeno, se empleó una muestra de cal sodada (Hidróxido de Sodio NaOH + Hidróxido de Calcio Ca(OH)2) y muestra de Urea CO(NH2)2 depositada en un balón con desprendimiento lateral, el cual se encontraba conectado al Erlenmeyer por una manguera, por su parte el Erlenmeyer contaba en su interior con agua y se le adiciono fenolftaleína como el indicador acido-base. Una vez realizado el montaje se
Ilustración 7. Determinación de nitrógeno.
expuso el balón con desprendimiento lateral a calefacción en el mechero. El incremento de la temperatura en el interior del balón con el desprendimiento lateral ocasionó el desprendimiento de gases como el dióxido de carbono a partir de la quema del carbono, gas de hidrogeno y el gas de nitrógeno. Se determinó la existencia del nitrógeno en la muestra por la coloración fucsia que se dio en el Erlenmeyer con agua y fenolftaleína. Estabilidad térmica Para el proceso de estabilidad térmica se agregó la muestra de Cloruro de Sodio NaCl y Almidón (C6H10O5) n (formula química semi - desar rollada) en los tubos de ensayo, posterior a ello se expusieron a la flama del mechero, la muestra que primero mostro cambios fue el almidón. Al minuto transcurrido el almidón comenzó a cambiar su color tornándose más oscuro y posteriormente negro. El cambio de coloración en el almidón es debido a su composición química en la cual
encontramos átomos de carbono los cuales al ser expuestos a alta temperatura se queman dando la tonalidad oscura. Contrario al almidón, el cloruro de sodio no presento modificaciones o cambios ya que es un compuesto ino rgánico lo que hace que posea mayor resistencia a las altas temperaturas.}
Conclusiones Solubilidad Para concluir el tema de solubilidad se puede decir que para que un compuesto sea soluble en un líquido determinado deben poseer las mismas polaridades tanto el solvente como el soluto, es decir un solvente “X” debe ser po lar y el soluto “Y” debe
de igual manera ser polar, o deberán ser apolares el solvente y el soluto para poder que se diluyan y creen una mezcla homogénea entre las dos sustancias. Punto de ebullición: Respecto a los puntos de ebullición se puede decir que dependiendo la sustancia y su tipo de composición poseerá un punto de ebullición y que esa determinada temperatura podrá variar dependiendo el lugar donde se ponga a prueba debido a las variaciones en cuanto a temperatura, presión atmosférica entre otras. También podemos decir que cuando una sustancia tiene un punto de ebullición superior a la fuente en la cual se esté exponiendo al incremento de calor, la muestra experimentara el cambio progresivo en su temperatura hasta llegar a un equilibrio térmico en el cual la variación no seguirá en ascenso y no alcanzara a llegar a su punto de ebullición. Formación de carbono En cuanto a la formación del carbono se puede concluir que los compuestos que poseen carbono en su estructura química, es decir, los compuestos orgánicos tienden a ser más inflamables los que compuestos inorgánicos los cuales tienden a tener una resistencia al calor mucho mayor. También podemos decir que, al momento de generar una combustión con los compuestos orgánicos, siempre se van a presentar desprendimientos de gases como el vapor de agua y el dióxido de
carbono y además de ello, los compuestos orgánicos después de incinerados siempre dejan carbono en coloración negra o gris como el caso del papel calcinado. Determinación de nitrógeno En la determinación de nitrógeno podemos concluir que los compuestos que posean el elemento en mención tienden a desprenderlo en forma de gas al momento de ser expuestos a altas temperaturas, y para determinar su desprendimiento de la materia solida podemos verificarlo con indicadores como la fenolftaleína. En el momento en que se expuso la mezcla de cal sodada y de urea también podemos concluir que se presentó un cambio químico en la estructura de los dos compuestos en la mezcla, este cambio en su estructura fue ocasionado por el desprendimiento del nitrógeno en forma de gas. Estabilidad térmica En cuanto a la estabilidad térmica se puede concluir que los compuestos orgánicos son menos resistibles a la temperatura debido a la presencia del carbono el cual ocasiona los cambios físicos más notorios como la variación del color el cual se torna a negro. Diferente a los compuestos orgánicos, podemos decir que los compuestos inorgánicos poseen una resistencia superior a la exposición térmica de altas temperaturas, esto debido a la falta de carbono en su estructuración.
Agradecimientos Se agradece a la Universidad de la Amazonia por hacer posible el desarrollo de esta práctica, prestando formalmente los instrumentos adecuados para el desarrollo de esta, también a la docente Gladys Patricia Morales porque gracias a su conocimiento y ayuda
Ilustración 8. Estabilidad térmica.
brindada, pudimos concluir exitosamente nuestro trabajo y por última a la auxiliar por su significante servicio al prestar los materiales de trabajo.
Anexos Cuestionario:
1) ¿Cómo es el punto de ebullición de los compuestos orgánicos comparado con el de los compuestos inorgánicos? Los compuestos inorgánicos son en su mayoría de carácter iónico con altos puntos de ebullición y fusión; en tanto, en los cuerpos orgánicos predomina el carácter covalente, sus puntos de ebullición y fusión son bajos
2) ¿Cómo es la temperatura de fusión de los compuestos orgánicos comparada con la de los compuestos inorgánicos? Los compuestos inorgánicos generalmente son iónicos, así que se disocian fácilmente en el agua o consigo mismos, pueden formar enlaces puente de hidrógeno, lo que elevan así su punto de fusión. En el caso de los compuestos orgánicos, que generalmente son covalentes, por lo que se requiere menor energía para fundirlos.
3) ¿Qué clases de enlace presenta el átomo de carbono? Según el número de electrones que un átomo de carbono comparta con otro átomo (bien sea de carbono u otro elemento), habrá tres tipos de enlaces: ENLACE SIMPLE: En este caso, el átomo de carbono participa en cuatro enlaces diferentes. Por tanto, en cada uno de esos enlaces se comparte un electrón suyo y otro del átomo con el que se une. Ejemplo: C – C ENLACE DOBLE: El átomo de carbono puede unirse a otro compartiendo dos electrones suyos con dos electrones del que se une. Ejemplo: C = C ENLACE TRIPLE: El átomo de carbono puede unirse a otro compartiendo tres electrones del que se une. Ejemplo: C = C
4) ¿A qué se debe la capacidad de enlace del carbono? La capacidad del enlace del carbono, se debe a La configuración electrónica del carbono explica sus elevadas posibilidades de combinación consigo mismo y con otros elementos, dando lugar a una gran cantidad de compuestos.
5) Con base en la práctica, ¿Cuál prueba considera que sea la más sencilla y contundente para diferenciar un compuesto orgánico de uno inorgánico? ¿Por qué? La prueba de solubilidad, por su fácil manejo y se puede observar claramente si se disuelven o no en agua los compuestos.
6) Qué factores marcan notoriamente las diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos. Los compuestos orgánicos contienen siempre carbono, mientras que la mayoría de los compuestos inorgánicos No contienen carbono.
7) ¿Qué productos se forman en la combustión de los compuestos orgánicos? Dióxido de carbono gaseoso y agua liquida
8) ¿Por qué el nitrógeno es importante en la agricultura? El nitrógeno es muy importante para las plantas por la producción de proteínas, importantes para la vida de los animales y del ser humano. Las plantas fabrican proteínas, en reacciones químicas.
9) Teóricamente quién es más soluble, ¿El ácido benzoico o el almidón? ¿A qué se debe estas los grados de solubilidad que presentan? ¿Estas observaciones coinciden con los datos que obtuvieron experimentalmente? Teóricamente el ácido benzoico es más soluble en agua debido a su estructura molecular, pero experimentalmente no es soluble.
10) ¿Por qué un compuesto puede solubilizarse en agua? (Indique varias opciones); y qué pasa con la solubilidad de los compuestos orgánicos? Previamente los compuestos polares son solubles en disolventes polares y como el agua es polar, se disolverá ese compuesto orgánico siempre que sea polar.
Referencias Revistas científicas 1. Brown, T. L., LeMay Jr., H. E., Bursten, B. E., & Burdge, J. R. (2004). Química.
Pearson Educación. 2. Díaz, N., & Clotet, R. (1995). Cinética de la caramelización en soluciones
azucaradas simples. Alimentaria, 35-35.
3. Whitten, K. W., Gailey, K. D., Davis, R. E., de Sandoval, M. T. A. O., &
Muradás, R. M. G. (1992). Química general. McGraw-Hill. Libros 1. Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case (2007). Introducción a la microbiología. Ed. Médica Panamericana.
Fuentes electrónicas 1. Carpeta pedagógica (sin fecha), ¿Por qué el nitrógeno es importante en la agricultura?, http://preguntasdeexamenesdeadmision.blogspot.com.co/2015/01/por-queel-nitrogeno-es-importante-para-la-agricultura.html 2. oraculus22 (hace 5 años) ¿por qué un compuesto orgánico puede solubilizarse
en
agua?
(varias
opciones)
?,
https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20130921205204AAhuW J2 3. Maik (hace 4 años), quién es más soluble, ¿El ácido benzoico o el almidón?, https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20130921211020A AA5eQG 4. Ciencias naturales (sin fecha), diferencia entre compuestos orgánicos e inorgánicos,
http://www.areaciencias.com/quimica/diferencias-entre-
compuestos-organicos-e-inorganicos.html · El Che Facundo (hace 6 años), ¿que se forma en la combustión de los compuestos orgánicos?, https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070603135853AAr42z n 5. Perdomo
(jul
25,
2014)
libro
hipertexto
química
2,
https://issuu.com/iperdomo/docs/libro_hipertexto_quimica_2 6. Berenice
López
(sin
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Compuestos
http://www.monografias.com/trabajos44/compuestosorganicos/compuestos-organicos2.shtml
Orgánicos,
7. Raulcoatl (hace 10 años), ¿cuál es el punto d fusión d los compuestos orgánicos
e
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https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080915084421AAkSq mX 8. Carlos Romero Calero y Pedro Sánchez Rubio, (sin fecha), enlaces en el átomo
de
carbono
(enlace
simple,
doble
http://www.ieslospedroches.com/FQ/FQ1/tema2/parte15.htm
y
triple),
