UNIDAD EDUCATIVA FISCOMISIONAL “VICENTE ANDA AGUIRRE”

COLEGIO “LA DOLOROSA”ÁREA DE CIENCIAS NATURALES

ASIGANTURA QUÍMICA ORGÁNICA

I. TITULO: ANÁLISIS ELEMENTAL CUALITATIVO

II. SUBTÍTULO: MÉTODO DE LIEBIG

III. DESTREZAS CON CRITERIO DE DESEMPEÑO:

Investigar, experimentar, comprobar y demostrar mediante el método de Liebig la presencia de carbono e hidrogeno en compuestos orgánicos.

Conocer, comprender y perfeccionar el porqué y el cómo, mediante reacciones químicas, de los procesos a realizar en el método del Liebig.

IV. ALCANCE:

Este procedimiento lo podemos realizar en cualquier laboratorio de química como por ejemplo el laboratorio de Ciencias Naturales de la Unidad Educativa Vicente Anda Aguirre, y se lo realizará para la comprobación cualitativa de la presencia de elementos específicos que se encuentran formando los compuestos orgánicos .Los reactivos y sustancias se pueden extrapolar según la necesidad.

V. DEFINICIONES:

COMPUESTO ORGÁNICO

Compuesto orgánico o molécula orgánica es una sustancia química que contienen carbono, formando enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos menos frecuentes en su estado natural. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. Algunos compuestos del carbono, carburos, los carbonatos y los óxidos de

Integrantes: José Fernando Bustamante Edison Patricio Suquilanda Roosevelt Vivanco Celi Alex Darío Zapata Santiago Andrés Palacios

Fecha:05/11/2012

Aprobado por: Dr.Patricio Espinoza

Firma: Profesor: Dr. Patricio Espinoza

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carbono, no son moléculas orgánicas. La principal característica de estas sustancias es que arden y pueden ser quemadas (son compuestos combustibles). La mayoría de los compuestos orgánicos se producen de forma artificial mediante síntesis química aunque algunos todavía se extraen de fuentes naturales.

REACCIÓN DE OXIDACIÓN:

Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.

Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones, y otro que los acepte:

El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.

El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.

Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio, se convierte en un elemento oxidado, y la relación que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un «par redox». Análogamente, se dice que, cuando un elemento químico capta electrones del medio, este se convierte en un elemento reducido, e igualmente forma un par redox con su precursor oxidado.

ÓXIDO CÚPRICO:

El óxido de cobre (II) u óxido cúprico (CuO) es el óxido de cobre con mayor número de oxidación. Como mineral se conoce como tenorita.

2 Cu + O2 → 2 CuO

Aquí, se forma junto con algo de óxido de cobre (I) como un producto lateral, por lo que es mejor prepararlo por calentamiento de nitrato de cobre (II), hidróxido de cobre (II) o carbonato de cobre (II).

El óxido de cobre (II) es un óxido básico, así se disuelve en ácidos minerales tales como el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico o el ácido nítrico para dar las correspondientes sales de cobre (II).

Reacciona con álcali concentrado para formar las correspondientes sales cuprato.

Puede reducirse a cobre metálico usando hidrógeno o monóxido de carbono.

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Un método de laboratorio para preparar óxido de cobre (II) puede ser electrolizar agua conteniendo bicarbonato de sodio a un voltaje moderado con un ánodo de cobre, recoja la mezcla de hidróxido de cobre, carbonato básico de cobre, y carbonato de cobre producido, y caliéntelo.

El óxido de cobre (II) pertenece al sistema monoclínico, con un grupo cristalográfico de 2m o C2h. El grupo espacial de sucelda unidad is C2/c, y sus parámetros de red son a = 4.6837 (5), b = 3.4226 (5), c = 5.1288 (6), α = 90°, β = 99.54 (1)°, γ = 90°.2 El átomo de cobre está coordinado por cuatro átomos de oxígeno en una configuración aproximadamente cuadrangular plana.

SULFATO CÚPRICO:

El sulfato de cobre (II), también llamado sulfato cúprico (CuSO4), vitriolo azul, piedra azul, caparrosa azul, vitriolo romano o calcantita es un compuesto químico derivado del cobre que forma cristales azules, solubles en agua y metanol y ligeramente solubles en alcohol y glicerina. Su forma anhídrida (CuSO4) es un polvo verde o gris-blanco pálido, mientras que la forma hidratada (CuSO4·5H2O) es azul brillante.

La más común de sus producciones, es la precipitación de sulfato penta-hidratado por sobre saturación con ácido sulfúrico, a partir de soluciones concentradas de cobre provenientes de lixiviación de minerales oxidados de cobre, también en medio sulfato, obedeciendo las siguientes reacciones químicas

Precipitación:

Cu2+ (s) + SO42- (s) → CuSO4 (s)

Hidratación

CuSO4 (s) + 5 H2O (l) → CuSO4·5H2O (s)

Estas reacciones ocurren durante el proceso en el orden que se señala.

El sulfato de cobre (II) penta-hidratado o sulfato cúprico penta-hidratado es el producto de la reacción química entre el sulfato de cobre (II) anhidro y agua. Éste se caracteriza por su color calipso y sus rápidos cambios de temperatura al agregarle más agua. Su fórmula química: CuSO4·5H2O.

En estado natural se presenta como un mineral llamado calcantita.

HIDRÓXIDO DE CALCIO:

El hidróxido de calcio, dihidróxido de calcio ó cal hidratada (otros sinónimos: hidrato de cal, cal apagada, cal muerta, cal aérea apagada, cal de construcción, cal química, cal fina, cal de albañilería, flor de cal, cal Viena) con fórmula Ca(OH)2, se obtiene, de manera

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natural, por hidratación del óxido de calcio (cal viva) en unos equipos denominados hidratadores.

También se puede obtener, como subproducto procedente de residuos cálcicos de procesos de fabricación de diversas sustancias, por precipitación de la mezcla de una solución de cloruro de calcio con una de hidróxido de sodio ó haciendo reaccionar carburo de calcio con agua. En este último caso, durante el proceso se libera acetileno, que se aprovecha para las lámparas o equipos de soldadura autógena u oxicorte que funcionan con dicho gas.

Si se calienta a 512 °C, el hidróxido de calcio se descompone en óxido de calcio y agua. La solución de hidróxido de calcio en agua es una base fuerte que reacciona violentamente con ácidos y ataca varios metales. Se enturbia en presencia de dióxido de carbono por la precipitación de carbonato de calcio.

DIÓXIDO DE CARBONO:

El dióxido de carbono, también denominado óxido de carbono (IV), gas carbónico y anhídrido carbónico (los dos últimos cada vez más en desuso, es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula química es CO2.

Su representación por estructura de Lewis es: O=C=O.

Es una molécula lineal y no polar, a pesar de tener enlaces polares. Esto se debe a que, dada la hibridación del carbono, la molécula posee una geometría lineal y simétrica.

El dióxido de carbono puede ser detectado cualitativamente en la forma de gas por la reacción con agua de barita (Ba(OH)2) con la cual reacciona formando carbonato de bario, un precipitado blanco insoluble en exceso de reactivo pero soluble en soluciones ácidas. La cuantificación de dióxido de carbono se hace por métodos ácido-base en forma indirecta y por métodos instrumentales mediante infrarrojo

CARBONATO DE CALCIO:El carbonato de calcio es un compuesto químico, de fórmula CaCO3. Es una sustancia muy abundante en la naturaleza, formando rocas, como componente principal, en todas partes del mundo y es el principal componente de conchas y esqueletos de muchos organismos (p.ej. moluscos, corales) o de las cáscaras de huevo. Es la causa principal del agua dura. En medicina se utiliza habitualmente como suplemento de calcio, como antiácido y agente adsorbente. Es fundamental en la producción de vidrio y cemento, entre otros productos.Es el componente principal de los siguientes minerales y rocas:

Calcita Aragonito Caliza Travertino

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Mármol

El carbonato cálcico comparte las propiedades típicas de otros carbonatos, notablemente:

Éste reacciona con ácidos fuertes, desprendiendo dióxido de carbono:CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

Desprende dióxido de carbono por calor (por encima de 840 °C en el caso de CaCO3), para formar óxido de calcio, comúnmente llamado cal viva:CaCO3 → CaO + CO2

El carbonato cálico que reacciona con agua que está saturada con dióxido de carbono forma bicarbonato cálcico:CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

Esta reacción es importante en la erosión de las rocas carbonaticas, formando cavernas y generando agua dura en esas regiones.

VI. RESPONSABILIDADES:

El director del área es el responsable de aprobar el presente procedimiento. Los estudiantes del grupo 6, en colaboración y dirección del docente de química

son los responsables de la elaboración y ejecución del procedimiento. El técnico del laboratorio es el encargado de poner a prueba el procedimiento. La responsabilidad de suministrar los materiales y sustancias recae directamente

en el técnico laboratorista o en los estudiantes según la planificación con anterioridad.

VII. CONDICIONES DE SEGURIDAD: Al momento de armar el equipo a utilizarse, asegurarlos bien para evitar que se

caigan o se rompan. Verifique que posee el espacio necesario y adecuado para proceder. El área debe

encontrarse bien iluminada, limpia y suficientemente ventilada, previniendo la acumulación de los vapores.

Clocarse el mandil y guantes de látex de manera correcta para evitar manchas, quemaduras o destrozos en la ropa.

VIII. EQUIPOS:

N/E

IX. MATERIALES:

2 soportes universales

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1 mechero bunsen 2 tubos de ensayo 2 pinzas doble nuez 2 pinzas metálicas 1 pinza de madera 2 lunas de reloj 3 espátulas 1 vaso de precipitación 1 embudo Papel filtro

X. REACTIVOS O SUSTANCIAS:

Agua H2O Óxido cúprico CuO Pan Ácido oxálico H2C2O4 Sulfato cúprico anhidro CuSO4

Hidróxido de calcio CaOH Lana de vidrio

XI. OPERACIONES PRELIMINARES:

Realizar la pre-práctica con el fin de verificar errores. Los materiales que requerimos deben encontrarse cerca de nosotros para facilitar

su uso. El equipo y materiales a utilizar tienen que estar previamente armado, listo para la

realizar la práctica.

XII. PROCEDIMIENTOS:

1) Con los materiales previamente listos, armados y a mano, primeramente, mezclamos en la luna de reloj alrededor de 1g de la sustancia orgánica con 1g de óxido cúprico. Luego colocamos esa mezcla en el tubo de ensayo “A”.

2) En la parte superior del tubo “A” colocamos lana de vidrio con sulfato cúprico anhidro, previamente preparado), y lo adherimos con un poco de agua. Procedemos a taparlo con un tapón de caucho.

3) En ese momento se procede a preparar el Hidróxido de Calcio 4g/200ml y lo filtramos.4) En el tubo “B” vertemos un poco del hidróxido de calcio y lo colocamos en el soporte

universal. Luego unimos los dos tubos de ensayo mediante un tubito de desprendimiento que se sumerja en la solución.

5) Procedemos a calentar el tubo “A” con llama directa. Los gases producidos en la combustión pasan por el tubo de desprendimiento a la solución.

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6) La presencia en el tubo “B” de un precipitado blanco lechoso evidencia la presencia de carbono, y el cambio de color del sulfato cúprico anhidro de blanco a azul evidencia la presencia de H.

7) Por último retiramos el tubo “B” y procedemos a apagar la llama del mechero bunsen.

XIII. CÁLCULOS E INTERPRETACIÓN:

El cambio de color de negro a rojo del óxido cúprico evidencia su oxidación por lo que forma cobre sólido.

La presencia de agua en la parte superior del tubo de ensayo “A”, y el cambio de color del sulfato cúprico anhidro (blanco) que pasa formar sulfato cúprico penta-hidratado (azul) evidencia la presencia de Hidrógeno en la sustancia orgánica.

El cambio de color del hidróxido de calcio de transparente a blanco lechoso sucede porque con la presencia del anhídrido carbónico forma carbonato de calcio.

XIV. CONTROLES (VARIABLES):

Temperatura Propiedades cualitativas Reacciones:

Negro (s)+ (s) = (g) + Rojo (s)

Blanco (s) = Azul (s)

Incoloro (l) = Blanco lechoso (l)XV. OBSERVACIONES:

Una vez que termine el burbujeo, primero saque el tubo de desprendimiento de la solución y luego deje de calentar, de lo contrario se produce una reabsorción de la solución de hidróxido lo que producirá la ruptura del tubo de ensayo.

Análisis cualitativo del cambio de características de los reactivos:

+ C = CO2 + 2 CuCuO

CuO

Ca + CO2 = CaCO3 + H2OOH

OH

SO4Cu = SO4Cu. 5 H2O

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SUSTANCIA Estado Físico Color FórmulaInicio:

Óxido de cobre Sólido Negro CuO

Después de la reacción:

cobreSólido Rojo Cu

Inicio:Sulfato Cúprico

anhidroSólido Blanco SO4Cu

Después de la reacción:

Sulfato cúprico penta-hidratado

Sólido AzuladoSO4Cu. 5 H2O

Inicio:Hidróxido de

CalcioLíquido Transparente Ca(OH)2

Después de la reacción:

Carbonato de Calcio

Líquido Blanco lechoso CaCO3

XVI. SUGERENCIAS O RECOMENDACIONES:

Conocimiento del marco teórico de los procedimientos y sustancias a utilizar durante el paso práctico.

Obtener todos los materiales y reactivos limpios y ordenados listos para realizar el paso práctico.

Montar de forma segura los materiales. Evitar mover los materiales ni equipos en el momento de la práctica. Vestir de manera correcta el mandil y si es posible utilizar guantes de látex, todo

por cuestión de seguridad.

XVII. CONCLUSIONES:

Como conclusión comprobamos que el desarrollo del método de Liebig como método de análisis elemental cualitativo es efectivo y fácil de demostrar ya que por medio de este método comprobamos y demostramos la presencia de los elementos Carbono (C) e Hidrógeno (H) en los compuestos orgánicos utilizados.

XVIII. REFERENCIAS:

ÁCIDO OXÁLICO:El ácido oxálico es un ácido carboxílico de fórmula H2C2O4. Este ácido bicarboxílico es mejor descrito mediante la fórmula HOOCCOOH. Su nombre deriva del género de plantas Oxalis, por su presencia natural en ellas, hecho descubierto por Wiegleb en1776. Posteriormente

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se encontró también en una amplia gama de otros vegetales, incluyendo algunos consumidos como alimento como el ruibarbo o las espinacas.

Es un ácido orgánico relativamente fuerte, siendo unas 3.000 veces más potente que el ácido acético. El bi-anión, denominado oxalato, es tanto un agente reductor como un elemento de conexión en la química. Numerosos iones metálicos forman precipitados insolubles con el oxalato, un ejemplo destacado en este sentido es el del oxalato de calcio, el cual es el principal constituyente de la forma más común de cálculos renales.

CALCINACIÓN:La calcinación es el proceso de calentar una sustancia a temperatura elevada, (temperatura de descomposición), para provocar la descomposición térmica o un cambio de estado en su constitución física o química. El proceso, que suele llevarse a cabo en largos hornos cilíndricos, tiene a menudo el efecto de volver frágiles las sustancias.

Los objetivos de la calcinación suelen ser:

eliminar el agua, presente como humedad absorbida, «agua de cristalización» o «agua de constitución artica» (como en la conversión del hidróxido férrico en óxido férrico);

eliminar el dióxido de carbono (como en la calcinación de la piedra caliza en cal en un horno de cal), el dióxido de azufre u otro compuestos orgánicos volátiles;

para oxidar (calcinación oxidante) una parte o toda la sustancia (usado comúnmente para convertir menas sulfurosas a óxidos en el primer paso de recuperación de metales como el zinc, el plomo y el cobre);

para reducir (calcinación reductora) metales a partir de sus menas (fundición).

Hay unas pocas finalidades más para las que se emplea la calcinación en casos especiales (por ejemplo, el carbón animal). Puede llegar a una temperatura máxima de 1200 °C. Su numeración para aumentar su temperatura depende de 10-10. Para protección y cuidado no se debe tomar la muestra directamente con las manos.

Las reacciones de calcinación pueden incluir disociación térmica, incluyendo la destilación destructiva de los compuestos orgánicos (es decir, calentar un material rico en carbono en ausencia de aire u oxígeno, para producir sólidos, líquidos y gases). Ejemplos de otras reacciones de calcinación son la concentración de alúmina calentando bauxita, cambios de estado polimórficos como la conversión de Anastasio en rutilo, y las re-cristalizaciones térmicas como la desvitrificación del cristal. Se suelen someter a procesos de calcinación materiales como los fosfatos, la alúmina, el carbonato de manganeso, el coque de petróleo y la magnesita marina.LANA DE VIDRIO:La lana de vidrio es una fibra mineral fabricada con millones de filamentos de vidrio unidos con un aglutinante. El espacio libre con aire atrapado entre las fibras aumenta la resistencia a la transmisión de calor.

Proceso de fabricación:

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Se comienza fundiendo a una temperatura de 1.450 °C una mezcla de arena natural, aditivos y vidrio reciclado. El vidrio así obtenido es convertido en fibras. Para ello se recurre a un método de alta velocidad similar al utilizado para fabricar algodón de azúcar, forzándolo a través de una rejilla fina mediante una fuerza centrífuga, enfriándose al entrar en contacto con el aire. La cohesión y resistencia mecánica del producto se obtiene rociando a los millones de filamentos con una solución aglutinante que adhiere a las fibras entre sí. La masa de fibras embebidas en el aglutinante es calentada a una temperatura de unos 200 °C para polimerizar la resina y es curada para darle resistencia y estabilidad. La etapa final comprende el corte de la lana y el empacado en rollos o paneles a alta presión previo a paletizar el producto terminado para facilitar su transporte y almacenamiento.

XIX. ANEXOS:

Filtración del Hidróxido de Sodio

Mezcla de la sustancia orgánica (cabello humano) con el óxido cúprico

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Comprobación de cómo cambia de color el hidróxido de calcio al reaccionar con el dióxido de carbono que sale de la expiración del aire.

Óxido cúprico en el tubo “A” Hidróxido de Sodio en el tubo “B”

Reacción: se observa el color rojizo del cobre en el tubo “A” y el color blanco lechoso del carbonato de calcio en el tubo “B”

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Color rojo del cobre después de su oxidación

XX. BIBLIOGRAFÍA:

http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_org%C3%A1nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Reducci%C3%B3n-oxidaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_cobre_(II)

http://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_cobre_(II)

http://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_cobre_(II)_pentahidratado

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_calcio

http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_calcio

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ox%C3%A1lico

http://es.wikipedia.org/wiki/Calcinaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Lana_de_vidrio

Espinoza, Patricio Dr. Folleto de química orgánica para tercer año de bachillerato.

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