FACULTAD: DE INGENIERIA DE PROCESOS ESCUELA: INGENIERIA QUIMICA CURSO: laboratorio de proceo !"itario DOCENTE: i"#$ Car%e" Gorriti Galle#o ALUMNO: ALUMNO: Ata&!alpa 'ellido Netor
L!"e de ()* p%
PRACTICA N+,
NITRACION DE UN ACEITE - NAFTALENO I$) O'.ETIVOS •
•
Demostrar experimentalmente la nitración de un aceite en un reactor a partir de una mezcla sulfonica Comprobar experimentalmente en laboratorio como se produce la nitración de naftaleno
II$) FUNDAMENTO TEORICO
La "itraci/" es un proceso químico general para la introducción de un grupo nitro en un compuesto químico mediante una reacción química. Ejemplos de nitraciones simples son la conversión de glicerina en nitroglicerina con ácido nítrico sulf!rico" la de la cian#idrina de acetona con ácido nítrico en an#ídrido ac$tico para obtener nitrato de acetocian#idrina % la conversión de &' bromobutirato de etilo en &'nitrobutirato de etilo con nitrito sódico a "itraci/" aro%0tica sucede con compuestos aromáticos gracias a un mecanismo de sustitución electró(la aromáticaque inclue el ataque de un anillo benc$nico rico en electrones por parte del ion nitronio. El benceno resulta nitrado gracias al re)ujo de ácido sulf!rico concentrado ácido nítrico concentrado a *+ ,C. %.
--/01 2 304 5 -/01%' 2 30-2 2 402
-.
C66 2 30-2 5 C6*30- 2 2
4.
2 2 402 2 -/01%' 5 -0 2 --/01
El ácido s ulf!rico es regenerado por tanto act!a como catalizador. Meca"i%o de reacci/" El benceno reacciona con ácido nítrico concentrado caliente dando nitrobenceno. La reacción presenta dos inconvenientes7 es lenta además el ácido nítrico concentrado caliente puede oxidar cualquier compuesto orgánico mediante una reacción explosiva. 8n procedimiento más seguro consiste en emplear una mezcla de ácido nítrico ácido sulf!rico. El ácido sulf!rico act!a como catalizador" permitiendo que la reacción se lleve a cabo más rápidamente a menores temperaturas. El ácido sulf!rico reacciona con el ácido nítrico generando el ion nitronio 930 -2:" que es el electró(lo de la reacción de sustitución electrofílica aromática. O +
N
+
1$
HNO 3
H2SO4
-
O
50ºC
+
H2 O
Meca"i%o de reacci/"
2H2SO 4 + HONO 2
H3O
+
+
NO 2
+
+ 2HSO 4
-
O
+
+
N
O
III MATERIALES - REACTIVOS
+
H +
+
C
N
H
O
-
O
+
N
-
O
O
+
H
•
;eactor de nitración provisto de c#aquetas manguereas de entrada salida para la refrigeración
•
;eactivo
•
•
• •
HNO3
ácido sulf!rico
3aftaleno >ceite
IV$) PROSEDIMIENTO E2PERIMENTAL
?ruebe la solubilidad del aceite en la mezcla sulfonitrica previamente introducir el aceite a nitrar 94++ml: al reactor con auda de un embudo veri(car que el reactor este dispuesto correctamente no #aa fugas veri(car la refrigeración. Cargar la bureta con la mecla sulfonitrica 9 @ml de acido nitrico %Aml de acid sulf!rico : poner a operar el reactor encendiendo el motor de agitador de alimentación de mezcla sulfonitrica de la bureta a un )ujo de 1 a 4 mlBmin terminar el tiempo de operación" aproximadamente -+ min descargar el aceite nitrado. 0bservar aspecto" solubilidad dejar reposar observar la formación de la fase acuosa orgánica
Nitraci/" del "a3tale"o: ?repare un a solución de formando por 4 ml de acido nitrico con mezcla nitrante contenidos en un matraz grande. >gite el matras observe el desprendimiento de calor. Cuando la parte inferior del matraz se #aa enfriado a unos *+ 6+ ,c esto es un a temperatura a la que a no quema la mano aada +.- gr de naftaleno. >gite el matraz observ$ deje reposar aproximadamente unos * minutos el sólido amarillo que se #a separado en la parte superior del tubo es nitro naftaleno . Formule la reaccion
V$)CUESTIONARIO 4$1Co%e"te el apecto del aceite "itrato$ Caracter5tica$ Q!e 6alor de p& le7/8 El aceite nitrado que se obtuvo al (nal de la operación de nitración tenia un color negro caf$ con espuma en los bordes se notaba q este aceite nitrado era mas viscoso este compuesto es soluble en soluciones acidase insoluble en agua. /u valor de p# es de -.* es acida esto debida a la mezcla sulfonitrica
4$9 I"6eti#!e acerca de la ci"tica de reaccio" de la para;"a "itrada
Las materias primas para la preparación de nitropara(nas con gaz natural el petróleo gas diluido o dióxido de nitrógeno. ?ara nitrar en fase de vapor las para(nas debajo de 4++ ,c a *++ ,c ácido nítrico relativamente diluido cuando se nitra una para(na en fase de vapor entre las temperaturas mencionadas son posibles todos los derivados mono sustituidos que pueden resultar de la sustituidos pueden resultar por la /ustitucion del grupo nitro de cualquiera de los átomos de #idrogeno o radicales alquílicos precedentes. >proximadamente el 1+ G de ácido nítrico que pasa a trav$s del reactor forma nitro para(nas que se pueden separar por recti(cación. el 6+ G del ácido act!a como agente oxidante que se reduce preferentemente a oxido nítrico. Del proceso se forman alco#oles ácidos carboxílicos alde#ídos cetonas óxidos de carbono agua Hndustrialmente se lleva a cabo la nitración en forma continuaI el óxido nítrico separa de los demás productos de la reaccion el exceso de #idrocarburo sin trasformar se re oxida a ácido nítrico. >sí se pueden obtener más de J+ moles de para(na por cada %++ moles de ácido nítrico consumido. Preparaci/" de "itro para;"a e" 3ae li
•
•
•
La reaccion es lenta al elevar la temperatura aumentan el rendimiento el grado de conversión La oxidación acompaa la nitración" la maoría del ácido nítrico se reduce a nitrógeno elemental que #ace imposible su recuperación por reoxidacion lo que di(culta económicamente la industrialización de tales operaciones. /e forma polinitroderivados debido a la solubilidad de la nitropara(na en el acido nitrante donde es oxidada nitrada e #idrolizada Las nitropara(nas primarias se #idrolizan rápidamente por el sulfuro caliente los isómeros secundarios terciarios se convierten en alquitranes pardos.
•
3itración en fase liquida vapor de las para(nas de maor pso molecular /e lleva a cabo cuando las para(nas mas altas se nitran en fase liquida con acido nítrico en fase de vapor la reaccion es fácil a temperaturas relativamente bajas /e logra de manera sencilla e(ciente la mezcla de reactivos introduciendo el acido nitrico atraves del serpentin sumergido en la para(na Propiedade de la "itropara;"a p!ra Casi solubles en agua Hncoloras 0lor suave parecido al cloroformo >l aumentar el peso molecular disminue el punto su punto de fusión peso especi(co Uo de la "itropara;"a o" : ;eactivos importantes ?ueden emplearse como materias primas para numeroso síntesis de importancia industrial. /íntesis de compuestos organicos como aminas alde#ídos cetonas esteres" etc ?roducción de goma arti(cial" agentes emulsi(cantes " insecticidas #umectantes" productos farmaceiticos. Fotográ(cos químicos textiles.
4$=Por cla !l3o"itrica 7 co%o e calc!la El ácido nítrico fumante o una mezcla de acido nitrico sulf!rico denominada mezcla sulfonitrica.9 una parte del ácido nítrico tres de ácido sulf!rico : produce derivados nitrados por /ustitucion. El acido sulf!rico protona al ácido nítrico que se transforma en ion nitronio positivo 930-2: que es el agente nitrante efectivo. El acido sulf!rico cumple un rol des#idratante 9 remueve el agua de la reaccion : " promueve la ionización de
HNO3
a
N O 2
4$(Por
desprendido por la reaccionI a que el calor audara a tener un producto con maor grado de nitración. El agua que se produce en la reaccion es la que se encarga de dar el (n ala reaccionI la presencia de agua producida durante la reaccion +¿
2
disminue la concentración del ion
NO¿
4$4For%!le la reaccio" de "itraci/" del "a3tale"o
4$* Q!e par0%etro de operaci/" de "itraci/" o" i%porta"te e" la "itraci/" di#a por l elevar la temperatura se aumenta el grado de nitración. Cuando se van a nitrar compuestos fácilmente oxidados es mu importante mantener la temperatura lo su(cientemente bajas para evitar oxidaciones. A#itaci/": la reaccion de nitración puede veri(carse en fase acida como en fase orgánica ?or emulsión puede conseguirse de cada fase siempre este saturada de la otra Es de buena importancia la agitación dentro del reactor q ara la nitración la agitación evitara que se produzcan sobrecalentamientos en la zona donde se ponen en contacto el ácido el compuesto orgánico lo que redundara en la buena marc#a de la operación. >demás el que la reaccion se veri(que mas o menos fácilmente
depende de que se logre una buna dispersión del reactivo en la carga tan pronto como se pone en contacto con ella a se están manera se mantendrá una temperatura uniforme en toda la caldera CONCLUSIONES •
•
/e demostró experimentalmente la nitración de aceite con solución sulfonitrica obtuvimos una mescla pastosa color caf$ solución espesa espumante está en un p# de 4 1
Kambi$n se comprobó experimentalmente como se produce la reaccion de nitración del naftaleno la cuan dio un precipitado amarillo
