Trabajo práctico nº 7 Eteno y etino: síntesis y caracterización
Integrantes: Brunini, Carlos Del Marmol, Guillermina Rivarola, Carolina
Fecha de inicio: 19/05/16 Fecha de entrega: 02/06/16
Objetivos: Sintetizar etileno mediante la deshidratación de un alcohol y realizar ensayos de caracterización. Sintetizar acetileno mediante la hidrólisis de carburo de calcio y realizar ensayos de caracterización. Procedimiento experimental: -Sintesís de etileno: Se colocó en un balón placa porosa, 30 ml de etanol y 60 ml de ácido sulfúrico concentrado. Se preparó un frasco de seguridad con agua y un tubo de escape. Se preparó un frasco de lavado, llenándolo hasta un tercio de su capacidad con solución de NaOH al 10% y un tubo de salida. Se conectaron el balón con el frasco de seguridad, y este con el frasco de lavado mediante tubos. Se montó el balón sobre un manto eléctrico y se calentó fuertemente hasta que comenzó el desprendimiento gaseoso. -Caracterización de etileno: Se burbujeó etileno sobre: a) Dos tubos de ensayo con 3 ml de solución de Br 2 en CCl4. b) Dos tubos de ensayo con 3 ml de solución de Br 2 en H2O. c) Dos tubos de ensayo con 3 ml de solución de KMnO 4 al 1%. -Síntesis de acetileno: Se colocó CaC2 en un kitasato y se le adaptó una ampolla y una manguera unida a un tubo de desprendimiento. Se colocó agua destilada en la ampolla. Se agregó, gota a gota, agua sobre el CaC2. -Caracterización de acetileno: Se burbujeó acetileno sobre: a) Dos tubos de ensayo con 3 ml de solución de Br 2 en CCl4. b) Dos tubos de ensayo con 3 ml de solución de Br 2 en H2O. c) Dos tubos de ensayo con 3 ml de solución de KMnO 4 al 1%. d) Dos tubos de ensayo con 3 ml de benceno anhidro. Luego, se agregó una lenteja de sodio metálico y se dejó en reposo. Una porción de la solución se dejó evaporar sobre un vidrio de reloj, se agregó agua al residuo y se midió el pH. e) Dos tubos de ensayo con 3 ml de solución de AgNO 3 al 1% en medio amoniacal. El precipitado formado se filtró y se calentó. f) Dos tubos de ensayo con 3 ml de solución de Cu 2Cl2 al 1% en medio amoniacal. El precipitado formado se filtró y se calentó. Resultados: -Síntesis y caracterización de etileno: Al burbujear etileno sobre: a) La solución viró de naranja a incolora. b) La solución viró de naranja a incolora.
c) La solución viró de violeta a marrón, se observó la formación de un precipitado. -Síntesis y caracterización de acetileno: Al burbujear acetileno sobre: a) La solución viró de naranja a incolora. b) La solución viró de naranja a incolora. c) La solución viró de violeta a marrón, se observó la formación de un precipitado. d) Se observó desprendimiento gaseoso. Se midió un pH = 8 y un pH = 11. e) Se observó la formación de un precipitado blanco. Al calentar el precipitado se vio que era explosivo. f) La solución viró de azul a negro, se observó la formación de un precipitado. Al calentar el precipitado se vio que era explosivo. Discusión: La síntesis de etileno se llevó a cabo mediante el proceso de deshidratación de etanol, en presencia de ácido sulfúrico como catalizador, según la ecuación: H+
H3C – CH2OH
⇄
H2C
¿
CH2 + H2O
La deshidratación ocurrió a una temperatura de aproximadamente 170ºC, debido a que el etanol es un alcohol primario, y este se deshidrata sólo a temperaturas elevadas. Al burbujear etileno sobre: - Br2 en CCl4, la solución se tornó incolora debido a la formación de 1,2dibromoetano. CCl4
H2C
¿
CH2 + Br2
→
BrH2C – CH2Br
- Br2 en H2O, la solución se tornó incolora debido a la formación de 2-bromo1-etanol. H2O
H2C
¿
CH2 + Br2
→
HOH2C – CH2Br
-KMnO4, se formó un precipitado marrón debido a la obtención de MnO 2. H2C
¿
CH2 + KMnO4 + H2O
→ MnO2 (s) + K2O + HOH2C – CH2OH
La síntesis de acetileno se llevó a cabo mediante la hidrólisis de carburo de calcio, según la ecuación: CaC2 + H2O
→
Ca(OH)2 + HC
Al burbujear acetileno sobre:
≡
CH
- Br2 en CCl4, la solución se tornó incolora debido a la formación de 1,2dibromoeteno. HC
≡
CCl4
CH + Br2
→
¿
BrHC
CHBr
- Br2 en H2O, la solución se torna incoloró debido a la formación de 2-bromo1-hidroxieteno. H2O
HC
≡ CH + Br2
→
¿
HOHC
CHBr
-KMnO4 , se formó un precipitado marrón debido a la obtención de MnO 2. HC
≡
CH + KMnO4 + H2O →
MnO2(s) + KOH + HC - CH
-Benceno anhidro, se observó desprendimiento gaseoso correspondiente a H2. HC
≡ CH + Na
HC
≡
⇄
HC
≡ C- +Na + ½ H2 (g)
C- +Na + ½ H2 + H2O
→
HC
≡
CH + NaOH
Al evaporar el benceno y agregar agua se midió un pH = 8 y un pH = 11, básico, debido a la formación de NaOH. El pH = 11, más básico, se debe a que en esa muestra había mayor cantidad de NaOH. -AgNO3, se formó un precipitado blanco debido a la formación de acetiluro de plata. HC
≡ CH + 2 AgNO3
→ AgC
≡ CAg + 2 H+ + 2NO3-
Al calentar se observaron explosiones correspondientes a la obtención de plata. AgC
≡
CAg
→
2C + 2Ag
-Cu2Cl2, se formó un precipitado negro debido a la formación de acetiluro de cobre. HC
≡ CH + Cu2Cl2
→ CuC
≡ CCu + 2 H+ + 2Cl-
Al calentar se observaron explosiones correspondientes a la obtención de cobre. CuC
≡
CCu
→
2C + 2Cu
Conclusión: Se sintetizaron exitosamente etileno y acetileno; se los pudo identificar mediante los ensayos de caracterización.
TOXICIDADES
(http://www.oxiaced.com/)
Etanol: LD50 (oral en ratas): 13 ml/Kg México: CPT: 1900 mg/m3 (1000 ppm) Estados Unidos: TLV (TWA): 1900 mg/m3 (1000 ppm) Reino Unido: VLE: 9500 mg/m3 (5000 ppm) Francia: VME: 1900 mg/m3 ( 1000 ppm) Alemania: MAK: 1900 mg/m3 (1000 ppm) Periodos largos: 1900 mg/m3 (1000 ppm) Suecia: Periodos largos: 1900 mg/m3 (1000 ppm) Alcohol desnaturalizado: LDLo (oral en humanos): 1400 mg/Kg. LD50 (oral en ratas): 7060 mg/Kg. LC 50 (inhalado en ratas): 20000 ppm /10 h Niveles de irritación a piel de conejos: 500 mg/ 24h, severa. Niveles de irritación a ojos de conejos: 79 mg, 100 mg/24h, moderada. Etileno: Información general: Puede producir latidos cardíacos irregulares y símptomas nerviosos. Información sobre los efectos toxicológicos Toxicidad aguda - Ingestión Producto: A la vista de los datos disponibles, no se cumplen los criterios de clasificación. Toxicidad aguda - Contacto dermal: A la vista de los datos disponibles, no se cumplen los criterios de clasificación. Toxicidad aguda - Inhalación: LC 50 (Rata, 4 h): > 57000 ppm Observaciones: Inhalation Toxicidad por dosis repetidas eteno; etileno LOAEC (Rata): 300 ppm Puede causar depresión del sistema nervioso central. Corrosión/Irritación Cutáneas: A la vista de los datos disponibles, no se cumplen los criterios de clasificación. Lesiones Oculares Graves/Irritación Ocular: A la vista de los datos disponibles, no se cumplen los criterios de clasificación. Sensibilización de la Piel o Respiratoria: A la vista de los datos disponibles, no se cumplen los criterios de clasificación. Mutagenicidad en Células Germinales: A la vista de los datos disponibles, no se cumplen los criterios de clasificación. Carcinogenicidad: A la vista de los datos disponibles, no se cumplen los criterios de clasificación. Rata NOAEC: 3.003 ppm Carburo de calcio: El carburo de calcio es clasificado como irritante para la piel y el tracto respiratorio y conlleva un riesgo de daño grave al ojo. La descomposición del carburo de calcio en presencia de humedad hace que la exposición sistémica a la sustancia original no se produzca. No se esperan efectos sistémicos de la exposición a los productos de descomposición, y los principales efectos causados por el contacto serán los efectos locales como consecuencia de la irritación de la piel debido al óxido de calcio presente como una impureza, y el hidróxido de calcio producto de la descomposición. Se ha considerado la toxicidad de las impurezas de carburo de calcio y se discute en detalle en el informe de expertos (Fisk y Barnes 2010), y se concluye que los efectos irritantes son el efecto crítico de salud. No hay datos suficientes para calcular un DNEL, por lo que se utilizará en la caracterización del riesgo el límite de exposición profesional (IOEL) para el
hidróxido de calcio producto de la hidrólisis. El IOEL es de 5 mg / m³ sobre la base de un período de referencia de 8 horas TWA. La exposición a las zonas donde el polvo es el mayor se calcula para un máximo de 4 horas, por lo que el IOEL a tener en cuenta se ajusta a 10 mg / m³. Acetileno: OXICIDAD AGUDA Los impresos indican: poco nocivo Irrita ligeramente los ojos Escape importante/espacio cerrado: falta de oxígeno TOXICIDAD CRÓNICA No enumerado en la clase de carcinogenidad (IARC,CE,TLV,MAK) No enumerado en la clase de mutagenidad (CE,MAK) No enumerado en la clase de teratogenidad (CE,MAK)
TAREAS PREVIAS TP 7 1) Objetivos: Sintetizar etileno mediante la deshidratación de un alcohol y realizar ensayos de caracterización. Sintetizar acetileno mediante la hidrólisis de carburo de calcio y realizar ensayos de caracterización. 2) El frasco de lavado con NaOH es para neutralizar los restos de H2SO 4. 3) El frasco de seguridad se coloca para evitar la sobrepresión en el sistema. 4) H2C
¿
CH2, SO2.
¿
5) Br2 en CCl4: H2C
¿
Br2 en H2O: H2C
¿
H2C
6) H2C
¿
H2C
→
CH2 + 3/2 O2
Base
→
→
BrH2C – CH2Br
HOH2C – CH2Br MnO2 (s) + K2O + HOH2C – CH2OH
→ 2 CO2 + 2 H2O
CH2 + 3 O2
7) CaC2 + H2O
→
CH2 + Br2
CH2 + KMnO4 + H2O
¿
→
CH2 + Br2
CO + 2 H2O + C
Ca(OH)2 + HC
≡ CH
ácido
Es una reacción ácido-base. 8) El etino no es atacado rápidamente en frío por el agua de Br 2 diluída porque tiene un enlace triple, que es más estable que el enlace doble del eteno. 9) HC
≡
CH + Br2
→
HC
≡ CH + Br2
→
HC
≡
HC
≡ CH + Na
HC
≡
HC
≡ CH + 2 AgNO3
¿
BrHC
¿
HOHC
CH + KMnO4 + H2O →
⇄
HC
CHBr CHBr
MnO2(s) + KOH + HC - CH
≡ C- +Na + ½ H2 (g)
C- +Na + ½ H2 + H2O
→
→ AgC
HC
≡
CH + NaOH
≡ CAg + 2 H+ + 2NO3-
HC
≡
CH + Cu2Cl2
→
CuC
≡
CCu + 2 H+ + 2Cl-
