Análisis Cualitativo

1. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
UNIVERSIDAD DEL CAUCA
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
LABORATORIO DE ANALSIS ORGANICO CUALITATIVO
PROCESOS A MICROESCALA
Elaborado por: Brandon Rosero López (brosero@unicauca.edu.co)
Identificaciónde una muestra desconocida (muestra solida #10)
Resumen: Se realizaron pruebas cualitativas para la identificación de la muestra
problema entregada, los procedimientos realizados se tomaron de la guía de laboratorio,
cada procedimiento arrojo un determinado resultado los cuales fueron fundamentales para
la identificación de la muestra sólida entregada, una característica importante de la
muestra es su coloración blanca, además sus propiedades físicas como su solubilidad, y
punto de fusión, las propiedades químicas de la muestra también fueron una herramienta
importante para la orientación de nuestras sospechas de identificación del compuesto.
INTRODUCCIÓN
El comportamiento químico y físico de
una molécula orgánica se debe
principalmente ala presencia en su
estructura de uno o varios grupos,
funciones o familias químicas. Los
grupos funcionales son agrupaciones
constantes de átomos, en disposición
espacial y conectividad, que por tal
regularidad confieren propiedades físicas
y químicas muy similares a la estructura
que las posee.
Los métodos para determinar los
elementos presentes en los compuestos
orgánicos deben incluir como primer paso
la destrucción de la estructura orgánica
covalente y formación de productos para
los cuales se disponga de métodos
analíticos estandarizados para determinar
materiales inorgánicos.
La naturaleza orgánica de muchos
compuestos se puede manifestar por su
inflamabilidad, si son volátiles, o por su
carbonización hasta residuos negros si no
son volátiles. Las llamas fuliginosas y la
carbonización son pruebas para el
carbono.De más confianza es la
descomposición del compuesto con oxido
cúprico. El dióxido de carbono producido
precipita carbonato de calcio a partir de
una disolución de cal. [1]
OBJETIVOS
Identificar la muestra problema
otorgada, durante el tiempo de 4
sesiones de trabajo
Aplicar los procedimientos
recomendados por la guía de
laboratorio y así tener una
orientación más acertada en la
identificación del compuesto
Adquisición de habilidad en la
identificación del compuesto
generando así unos resultados más
acertados

2. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
RESULTADOS
Prueba Resultado Observación
Punto de fusión 122,1°C-125,1°C La rampa de temperatura
fue programada de 2°C/min
Pruebas de solubilidad
Agua: Insoluble
HCl 5%: insoluble
NaOH 10%: Soluble
NaHCO310%:Soluble
Se clasifico al grupo A1
Se solubilizo en agua
caliente y precipito en
agua fría
Prueba de Dumas Positivo Se determino la presencia
de carbono e hidrogeno
Prueba de fusión con sodio Azufre: Negativo
Nitrógeno: Negativo
Halógenos: Negativo
Esta prueba se realizo 3
veces asegurando que los
resultados obtenidos sean
confiables
Prueba con NaHCO3 10% Positivo Se observo la producción de
burbujeo, producción de
CO2, esta prueba se realizó
2 veces, se tomo pH y este
resulto levemente ácido
Prueba de yodoformo Negativo Esta prueba eliminó la
sospecha de una cetona
(RCOCH3)
Prueba
2,4-Dinitrofenilhidrazonas
Negativo Esta prueba eliminó la
sospecha de un aldehído y
cetona
Prueba de sublimación Positivo Los cristales formados por
sublimación presentaron
una forma de aguja, este
fenómeno se presenta
también para el Ac.
Benzoico
Tabla 1. Resultados experimentales.
Derivado Resultado Observación
Cloruro de Acilo Positivo Se obtuvo una solución
amarilla al final, no se
realizo la cristalización
porque se sería utilizado
posteriormente
Amida Positivo Formación de cristales
Blancos, se tomo el punto de
fusión 123°C.
Tabla 2. Resultados de los derivados.

3. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
ANALISIS Y DISCUSION DE LOS
RESULTADOS
Las pruebas realizadas para la
identificación de la muestra problema
entregada siguieron una secuencia
ordenada para poder garantizar una
respuesta acertada a nuestro problema,
iniciamos con la prueba de solubilidad,
este procedimiento se realizo de manera
secuencial y ordenada siguiendo el
protocolo estándar propuesto en la guía
de laboratorio, en la tabla 1 se consignan
los resultados obtenidos, este
procedimiento nos conllevo a el grupo
A1
[2]
de la tabla de clasificación por la
solubilidad de los compuestos, este grupo
comprende compuestos que: 1) Contienen
solamente carbono, Hidrogeno, y
oxigeno: Ácidos y Anhídridos, 2)
Contienen Nitrógeno, 3) Contienen
Halógenos, 4) Contienen Azufre, 5)
Contiene Nitrógeno y Azufre, 6)
Contienen Azufre y Halógenos,con este
datos obtenido era necesario verificar si el
compuesto en realidad era orgánico ya
que la prueba de solubilidad no es
suficiente garantía para poder afirmar
esto, por lo que se procedió a realizar la
prueba de Dumas, esta prueba se
fundamenta en una oxidación que se lleva
a cabo por la presencia de un agente
oxidante siendo el más común el oxido
cúprico, para la producción de CO2 y
agua. Se tomo una cantidad de muestra
problemay se homogenizo con un mortero
con CuO en una relación de1:1, en el tubo
de ensayo se colocó una mota de algodón
impregnado de CuSO4 anhidro en el
desprendimiento del tubo de ensayo esto
se realiza para poder determinar la
presencia de agua como producto
secundario de la reacción, además se
adecuo el sistema para que el gas
carbónico producido sea llevado a una
solución de hidróxido de calcio.(Ver
figura 1)
Figura 1. Montaje experimental de la
prueba de Dumas.
Se Inicio el calentamiento del tubo de
ensayo con el mechero, iniciando la
reacción, se observo la producción de
CO2 y la coloración de la mota de
algodón de incoloro a azul, esto es debido
a la coordinación de el agua producida
con el centro metálico cobre, el gas se
llevo a la solución de Ca(OH)2 gracias a
una manguera de goma formándose una
solución turbia de coloración blanca,
resultando positivo para esta prueba, las
reacciones en general se presentan en la
figura 2.
Figura 2. Reacciones producidas en la
prueba de Dumas.
Con la prueba de solubilidad y la prueba
de dumas pudimos asegurar que nuestra
muestra problema es orgánica.Basados en
el grupo A1, parala detección de Azufre,
Nitrógeno, Halógenos, y fosforo es
necesaria la ionización de estos elementos
puesto que las pruebas puede ser

4. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
aplicadas cuando exhiben esta propiedad.
La prueba de fusión con sodio consistió
en generar una solución madre translucida
en donde se supone la existencia de iones
de los elementos químicos anteriormente
enunciados, la fusión de sodio (ver figura
3) consistió en hacer reaccionar la
muestra problema con una perla de sodio
metálico que se llevo a punto de fusión
(98°C)para posteriormente adicionar la
muestra problema y llevarse a
calentamiento fuerte con la ayuda del
mechero.
Figura 3. Prueba de fusión con Sodio
metálico
En esta parte del procedimiento la
reacciones posibles si existiera alguno de
los átomos nombrados anteriormente (N,
X, S, P) las reacciones que ocurrirían se
presentan en la figura 4.
Figura 4. Reacciones de los átomos con
el sodio.
Después del calentamiento se llevo a
disolución con agua lo que garantizaba la
solubilidad de los supuestos iones (ver
figura 4) en el solvente, y se filtro
obteniendo una solución translucida. El
paso posterior consistió en hacer
reacciones químicas para determinar la
presencia de los elementos químicos ya
nombrados, como se observa en la tabla 1
para todos resultaron negativos.
Algo interesante que podemos resaltar en
aplicación de este método es que cuando
se realizo la prueba para la determinación
de Nitrógeno, a partir de la solución
madre obtenida de la fusión de sodio, se
obtuvo un precipitado de color verde lo
cual se podría interpretar de manera
equivocada, en la literatura se encontró
que si se presenta este tipo de fenómenos
para la determinación de Nitrógeno tal
vez exista la presencia de este pero que
no es suficiente garantía para poder
concluir un resultado positivo [3]
, debido a
ello se repitió nuevamente el
procedimiento y esta vez se obtuvo una
respuesta más clara.Negativo para
nitrógeno. También debemos resaltar que
en el procedimiento de la prueba de
fusión con sodio, que se realizo 3 veces
para obtener una respuesta más acertada,
se vario la cantidad de la glucosa, primero
se tomo en una relación 1 de muestra y 2
de glucosa (1:2) lo que se buscaba era
ayudar a la reducción de los compuestos
posibles de nitrógeno y azufre, pero
también se tomo una relación (1:1) y al
final no se adicionó glucosa, en las tres
formas se obtuvieron las mismas
respuestas debido a que no existía la
presencia de Azufre y Nitrógeno, de aquí
no se puede concluir que la glucosa no es
un agente importante, lo que sí se puede
concluir es que si hay existencia de solo y
únicamente de carbono he hidrogeno la
glucosa no afectara en nada los resultados
finales.

5. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
El observar que no teníamos un átomo
diferente al de Carbono e hidrogeno,
empezamos a hacer deducciones sobre las
características de la muestra problema,
primero concluimos que con las pruebas
realizadas podríamos garantizar que
nuestra muestra solo contenía Carbono e
Hidrogeno y que la tabla A1se reducía
solamente al grupo compuesto que
contiene solamente carbono, hidrogeno y
oxigeno, este grupo comprendía a ácidos
carboxílicos y Anhídridos. A menudo los
anhídridos de identifican por la referencia
a las anilidas que forman cuando se les
trata con anilina[4]
.Setomo unas gotas de
anilina y se mezclaron con unos cuantos
miligramos de muestra problema, y no
hubo ningún cambio físico o químico, por
lo que se descarto que fuese un anhídrido
nuestra muestra.Por tanto el único grupo
faltante para ser analizado era los
compuestos de ácidos carboxílicos, para
el estudio de este grupo funcional se tomó
como referencia el procedimiento de la
página 68 de la guía de laboratorio, en
donde el resultado obtenido fue positivo
(ver tabla 1), Se tomo unas alícuotas de
NaHCO3 al 10% y se hicieron reaccionar
con unos pequeños cristales de la muestra
problema obtuvimos un burbujeo (CO2),
la reacción que se presento se muestra en
la figura 4.Se repitió nuevamente el
procedimiento con bicarbonato de sodio y
se obtuvo el mismo resultado anterior,
Figura 4. Reacción entre un acido
carboxílico y bicarbonato de sodio al 10%
Para evitar confusiones y así lograr un
mejor resultado en nuestra identificación
se decidió comprobar que nuestro
compuesto no se tratara de algún aldehído
o alguna cetona debido al grupo carbonilo
que presentan en común estas especies
químicas, por lo que se realizaron las
pruebas que se ven en la tabla 1.
Queremos enfatizar un poco sobre la
solubilidad presentada de la muestra
problema, si se observa la tabla 1 se
presento solubilidad en NaOH lo que
según la literatura es una poderosa
indicación de un grupo funcional ácido [5]
.
Hasta este punto ya sabíamos que nuestro
compuesto se trataba de un acido
carboxílico y la pregunta que surgió fue
¿cuál es el acido carboxílico? En otras
palabras cual es el sustituyente R del
acido carboxílico que poseíamos, en
algunas ocasiones pueden hacerse ciertas
deducciones acerca del peso molecular,
por ejemplo en muchas series homologas
de compuestos mono funcionales, los
miembros con menos de cinco átomos de
carbono son solubles en agua mientras
que los homólogos superiores son
insolubles [5]
, lo que nos dio una idea
acerca de nuestro compuesto, por ser este
insoluble en agua a temperatura ambiente,
nuestro compuesto poseía más de 5
átomos de carbono, la toma del punto de
fusión a través del fusiómetro, el cual fue
programado con una rampa de 2 °C/min,
el resultado fue de 122,1°C-125,1°C, con
base a estos dos parámetros se busco en la
tabla de de puntos de fusión de ácidos
carboxílicos y se encontró que el ácido
benzoico se asemejaba a las
características que exigía los dos
parámetros, primero el acido benzoico
poseía más de 5 carbonos y segundo el

6. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
punto de fusión estaba en el rango
obtenido (122°C), pero aparte de esto se
realizaron pruebas comparativas, entre
acido benzoico y nuestra muestra, se
tomaron unos cuantos mg de ambos en
las mismas cantidades y se intentaron
solubilizar en agua a temperatura
ambiente, y ambos fueron insolubles,
después con la ayuda de un baño maría se
aumento la temperatura y se observo que
solubilizaron ambos muestras, y luego se
enfriaron y estas precipitaron, la
insolubilidad del acido benzoico en agua
fría o temperatura ambiente se debe a que
la molécula tiene un importante carácter
hidrocarbonado, a pesar de la presencia
de una función de ácido carboxílico,
polar. Sin embargo al aumentar la
temperatura el acido benzoico es
razonablemente soluble. A temperaturas
bajas la estructura del agua es demasiado
estable y ordenada para ser interrumpida
por el ácido benzoico. A temperaturas
más elevadas la estructura del agua se
encuentra teóricamente más desordenada
por lo que al acido benzoico no le resulta
tan costoso energéticamente introducirse
en ella por el grupo carboxilo presente en
el ácido. Se realizo también una prueba
de sublimación de nuestra muestra
comparándola con la sublimación del
acido benzoico, y se obtuvieron unos
cristales tipo aguja en ambos montajes, lo
que confirma que en realidad nuestra
muestra se trata de acido benzoico.
Para la preparación de los derivados
optamos la preparación de el cloruro de
acilo, y posteriormente la transformación
en una amida, para la formación de el
cloruro de acilo siguió la guía en donde
las cantidades utilizadas eran en mg de
muestra problema y unas cuantas gotas de
DMF (N,N- dimetilformamida) que sirvió
como solvente de reacción, y unas
cuantas gotas de SOCl2 Cloruro de
tionilo, el montaje de la reacción consistió
en un reflujo que duro durante 15 min
(ver figura 5), la temperatura apropiada
no debía superar el menor punto de
ebullición de los reactivos y la especie
que presento menor punto de fusión fue el
Cloruro de tionilo (74,6°C) por lo que la
temperatura no sobre paso los 72°C.
Figura 5.Montaje de un reflujo, la
reacción se realizo en la campana de
extracción debido a la formación de SO2

7. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
Figura 6. Mecanismo de reacción para la formación de cloruro de bencilo
En la figura 6 se observa paso a paso el
mecanismo de reacción para la síntesis de
cloruro de bencilo, el primer paso de la
reacción consiste en el ataque nucleofílico
del hidroxilo al cloruro de tionilo, en el
siguiente paso se da un reordenamiento
de cargas de las especie formada, lo cual
se logra a través de una eliminación, el
mejor grupo saliente en este caso es el ion
cloruro, el siguiente paso consiste en
balancear la carga positiva del oxigeno, lo
cual se logra gracias a una base, en este
caso el DMF, en el paso siguiente el
contra ion Cl-
ataca al grupo carbonilo y
se enlaza, generando así una carga
negativa sobre el oxigeno que se
estabilizara gracias a la eliminación (E2)
de SO2.

8. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
Figura 7. Amonólis del cloruro de bencilo, por cada mol de cloruro de bencilo reaccionan
dos de amoniaco.
En la figura 7 se representa el mecanismo
de reacción para la amonolisis del cloruro
de bencilo formado anteriormente. En una
primera etapa se da la adición nucleofílica
del amoniaco al carbonilo, el paso
siguiente requiere el balanceo de cargas
por lo que se da una eliminación de uno
de los mejores grupos salientes presentes
en la reacción (Cl-
), la eliminación del
protónde el nitrógeno pude ayudar
también a que las cargas sean
compensadas, al final ya se obtendrá la
benzamida, y la formación de cloruro de
amonio.
En nuestra experimentación obtuvimos
un precipitado blanco el cual garantizo
una respuesta positiva tanto para el
cloruro de bencilo, ya que se tenía en
solución, y para la formación de la amida,
el paso siguiente consistió en la
separación del compuesto obtenido, en la
figura 8 se resume los procedimientos
seguidos para la separación de nuestro
derivado. Se inicio con la separación
adicionando unas gotas de solvente
orgánico (CH2Cl2) y solubilizando la
amida, lo que genero dos capas una
acuosa donde se encontraba el cloruro de
amonio y otra orgánica, se realizaron
lavados a la fase acuosa con solvente
orgánico para poder extraer lo máximo
posible de nuestro analito, aunque cabe
resaltar que en este tipo de extracciones
(liquido-liquido) nunca se va a poder
extraer el 100 % del analito.

9. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
Figura 8. Diagrama de flujo para la separación de la amida, se trata de una separación
liquido-liquido
Posteriormente se llevo a la cristalización
por eliminación del solvente en un baño
maría, ya obtenidos los cristales se
llevaron a él fusiómetro el cual reporto un
punto de fusión de 123 °C, al compararlo
con el teórico la benzamida tiene un
punto de fusión de 128°C, cercano al
tomado por nosotros, cabe resaltar que los
cristales estaban impuros, y ya es sabido
que por propiedades coligativas este pudo
disminuir.
Conclusiones
La muestra problema se trato de
acido benzoico, para su
determinación se siguieron unas
parámetros ya establecidos, lo que
generaron un orden y una
eficiencia mayor en la
identificación de nuestro
compuesto
En la prueba de fusión con Sodio
se puede afirmar que la adición de
glucosa permite la reducción de
compuestos Nitrogenados o
azufrados si estos existieran, en
nuestro caso la glucosa no afecto
el procedimiento ya que se vario
la relación muestra: glucosa y
siempre se obtuvo la misma
respuesta, esto se debe a que
nuestra muestra solo contenía
carbono he hidrogeno.
Es necesario hacer una repetición
de algunas pruebas para evitar
interpretaciones erradas, en
nuestro caso la solución verdosa
obtenida en la prueba de
determinación de nitrógeno por
solución madre de fusión con
sodio pudo haberse interpretado
como positiva.
Las propiedades físicas de la
muestra como la solubilidad fue
una de las principales
herramientas para la identificación
de la muestra ya que con esta, se
puede saber cuál es la naturaleza
de la muestra

10. Identificación de una muestra desconocida (muestra solida #5)
Bibliografía
[1] Smith, Jr; Cristol S.J, Química
Orgánica Editorial Reverté S.A. 1970 San
Martín Barcelona España, pág. 11.
[2] Cabezas F; Benítez R; Paz G.
Análisis Orgánico Cualitativo procesos a
micro escala, 2da
Ed, Editorial
Universidad del Cauca, Popayán
Colombia 2013. Pág. 43
[3] AnalisisOrganicoClasi y
espectroscópico, cali valle colombia,
Universidad del valle
[4] Shriner L; Fuson R; Curtin D.
Identificación sistemática de compuestos
Orgánicos, Editorial Limusa, México
D.F, 1991, pág. 253.
[5] Shriner L; Fuson R; Curtin D.
Identificación sistemática de compuestos
Orgánicos, Editorial Limusa, México
D.F, 1991, pág. 81.