FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
QUÍMICA ORGÁNICA (QM
110)
LABORATORIO Nº 5
IDENTIFICACIÓN DE
CARBONO, HIDRÓGENO Y OXÍGENO.
Prof. Colombia L. Wong
Prof. Liliana
L. Escalante
1.
INTRODUCCIÓN:
.Los
compuestos orgánicos están compuestos en un alto porcentaje de carbono,
hidrógeno y oxígeno. A través del
análisis elemental se pueden determinar cualitativamente la presencia de estos
elementos en un compuesto orgánico.
Existen evidencias en una reacción química como lo son: un residuo negro
después de quemar una sustancia; o bien,
la formación de un precipitado como evidencia de carbono.
En
esta experiencia se determinará cualitativamente la presencia de carbono,
hidrógeno y oxígeno utilizando el método de óxido cúprico.
2. OBJETIVOS:
·
Identificar
cualitativamente la formación de compuestos orgánicos.
·
Conocer
las propiedades del C, H y O.
3.
MARCO
TEÓRICO:
Los
compuestos orgánicos, se caracterizan por su procedencia de la naturaleza viva y aparte
de ser los responsables de formar los tejidos de los seres vivos, representan materia prima para
la creación de sustancias que mejoran la calidad de vida del ser humano, por
ende es necesario conocer sus composición y estructura química.
El análisis elemental es el conjunto de operaciones que
permiten conocer cuales son los elementos y en que proporción se encuentran en
un compuesto químico. Se desarrollara en dos etapas.
• Análisis Elemental
Cualitativo; si se propone
determinar cuales son los elementos que constituyen la sustancia orgánica o la
sustancia de estudio.
• Análisis
Organoléptico; consiste
en determinar las características del compuesto que aprecian nuestros sentidos:
vista y olfato fundamentalmente el
análisis organoléptico tiene en cuenta el olor y el aspecto del compuesto.
Mediante éste es posible identificar algunas de las características más
importantes.
Los elementos que se encuentran comúnmente en los compuestos orgánicos son
Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno. Si al calentar cierta cantidad de una
muestra desconocida arde con una llama luminosa;
dejando o no un pequeño residuo, es casi
seguro que es un compuesto orgánico, que contiene Carbono con excepciones
estables, por ejemplo: el Tetracloruro de Carbono (CCl4) los compuestos orgánicos
son combustibles, en tanto las inorgánicas no lo son, de hecho esta propiedad
puede emplearse como un sencillo estado experimental para determinar si un
compuesto es orgánico o inorgánico.
3.1
Carbono
El carbono elemental existe en dos formas alotrópicas
cristalinas bien definidas: diamante y grafito. Otras formas con poca
cristalinidad son carbón vegetal, coque y negro de humo. El carbono
químicamente puro se prepara por descomposición térmica del azúcar (sacarosa)
en ausencia de aire.
Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de
la estructura cristalina del elemento. La densidad fluctúa entre 2.25 g/cm³
(1.30 onzas/in³) para el grafito y 3.51 g/cm³ (2.03 onzas/in³) para el
diamante. El punto de fusión del grafito es de 3500ºC y el de ebullición extrapolado es de 4830ºC .
El carbono elemental es una sustancia inerte, insoluble en
agua, ácidos y bases diluidos, así como disolventes orgánicos. A temperaturas
elevadas se combina con el oxígeno para formar monóxido o dióxido de
carbono. Con agentes oxidantes
calientes, como ácido nítrico y nitrato de potasio, se obtiene ácido melítico C6(CO2H)6.
De los halógenos sólo el flúor reacciona con el carbono elemental. Un gran
número de metales se combinan con el elemento a temperaturas elevadas para
formar carburos.
El carbón vegetal, una forma amorfa del carbono, se utiliza
como absorbente de gases y agente decolorante. El dióxido de carbono se utiliza
en la carbonatación de bebidas, en extintores de fuego y, en estado sólido,
como enfriador (hielo seco). El monóxido
de carbono se utiliza como agente reductor en muchos procesos metalúrgicos. El
tetracloruro de carbono y el disulfuro de carbono son disolventes industriales
importantes. El freón se utiliza en aparatos de refrigeración. El grafito, se
utiliza para crisoles de alta temperatura, electrodos de celda seca y de arco
de luz, como puntillas de lápiz y como lubricante.
3.2 Oxígeno
Elemento químico gaseoso, símbolo O, número atómico 8 y peso
atómico 15.9994. Es de gran interés por ser el elemento esencial en los
procesos de respiración de la mayor parte de las células vivas y en los
procesos de combustión. Es el elemento más abundante en la corteza terrestre.
Cerca de una quinta parte (en volumen) del aire es oxígeno.
En condiciones normales el oxígeno es un gas incoloro,
inodoro e insípido; se condensa en un líquido azul claro. Casi todos los
elementos químicos, menos los gases inertes, forman compuestos con el oxígeno.
Entre los compuestos binarios más abundantes de oxígeno están el agua, H2O,
y la sílica, SiO2; componente principal de la arena. De los
compuestos que contienen más de dos elementos, los más abundantes son los silicatos, que constituyen
la mayor parte de las rocas y suelos.
Otros compuestos que abundan en la naturaleza son el carbonato de calcio
(caliza y mármol), sulfato de calcio (yeso), óxido de aluminio (bauxita) y
varios óxidos de hierro, que se utilizan como fuente del metal.
3.3 Hidrógeno
Primer elemento de la tabla periódica. En condiciones
normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas diatómicas, H2.
El átomo de hidrógeno, símbolo H,
consta de un núcleo de unidad de carga
positiva y un solo electrón. Tiene número atómico 1 y peso atómico de 1.00797. El
hidrógeno común tiene un peso molecular de 2.01594. El gas tiene una
densidad de 0.071 g/l a 0ºC y 1 atm. Su densidad
relativa, comparada con la del aire, es
de 0.0695.
El Hidrógeno es uno de los constituyentes principales del
agua y de toda la materia orgánica, y está distribuido de manera amplia no
sólo en
la Tierra sino en todo el universo. Es la sustancia más inflamable de
todas las que se conocen. El hidrógeno es un poco más soluble en disolventes
orgánicos que en el agua. Muchos metales absorben hidrógeno. Se consumen
grandes cantidades de hidrógeno en la hidrogenación catalítica de aceites
vegetales líquidos insaturados para obtener grasas sólidas. La hidrogenación se
utiliza en la manufactura de productos químicos orgánicos.
3.4 Método del Oxido Cúprico
Consiste en la
reducción del oxido Cúprico o Cuproso y cobre metálico, la transformación del
carbono en anhídrido carbónico y el hidrógeno en agua. El CO2 es recibido en la solución
de Hidróxido de calcio Ca(OH)2 o Hidróxido de Bario Ba(OH)2
con la cuales reacciona dando precipitados de Carbonato de Calcio o Carbonato
de Bario ambos de color blanco (Ver Fig. 1).
El enturbamiento de
la solución se debe ala formación del Carbonato de Calcio, CaCO3 de
color blanco. El agua que se forma se condensa en las paredes del tubo de
ensayo. En exceso de muestra, el oxido
cuproso formado puede continuar su acción oxidante hasta reducirse a Cobre metálico.
3.4.1 Reacciones:
Muestra (glucosa) + CuO
Æ CO2
↑ + Cu2O + H2O
↓
Muestra + Cu2O Æ CO2 ↓ + H20 ↓
+ Cuº
CO2 + Ca(OH)2 Æ CaCO3 ↓ + H2O
CO2
+ Ba(OH)2 Æ BaCO3
↓ + H2O
H2 + O2 Æ H2O
4.
TÉCNICA
OPERATORIA:
v Mezcle 0.1g de
glucosa con 1.0g de Óxido de Cobre II. En un tubo de ensayo.
v Arme un sistema
de desprendimiento de gas (Ver Fig. 1):
v Coloque en un
matraz erlenmeyer o tubo de ensayo una solución saturada de hidróxido de calcio
o de hidróxido de bario.
v Conecte al tubo
de ensayo una manguera que comunique con la solución saturada de hidróxido de
calcio o de bario.
v Caliente el extremo del tubo de ensayo.
v Observe la
condensación del agua en las paredes del tubo de reacción y la aparición de
turbidez o precipitación blanquesina del carbonato del metal (calcio o bario)
por la producción de CO2.
5. REALIMENTACIÓN
·
Diferencie
un compuesto orgánico de un compuesto inorgánico.
·
Haga las
reacciones para la determinación de C, H y O.
·
Qué otras
pruebas se pueden hacer para determinar estos elementos.
6. BIBLIOGRAFÍA
DOMÍNGUEZ, X.1980.
Experimentos de Química Orgánica. Limusa. México. 203p.
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