Analisis Elemental

ANALSIS ELEMENTAL CUALITATIVO I

ANALSIS ELEMENTAL CUALITATIVO I

1. Objetivos

• Reconocimiento de los elementos de una sustancia Orgánica

Carbono, Nitrógeno, Oxigeno y Hidrógeno.

• Diferenciar un compuesto orgánico de otro inorgánico

• Poder utilizar los diferentes métodos de análisis (Organoléptico,

Pirognóstico).

2. Fundamento Teórico

El análisis elemental podemos definirlo como le 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, Oxigeno 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 Tetacloruro 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.

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 (6332ºF) y el de ebullición extrapolado es de 4830ºC

(8726ºF). 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 elemento libre tiene muchos usos, que incluyen desde las

aplicaciones ornamentales del diamante en joyería hasta el pigmento

de negro de humo en llantas de automóvil y tintas de imprenta. Otra

forma del carbono, 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. El carbón vegetal, una forma amorfa del

carbono, se utiliza como absorbente de gases y agente decolorante.

Los compuestos de carbono tienen muchos usos. 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 carburo de calcio se emplea para preparar acetileno;

es útil para soldar y cortar metales, así como para preparar otros

compuestos orgánicos. Otros carburos metálicos tienen usos

importantes como refractarios y como cortadores de metal.

Oxigeno

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. El oxígeno es parte de

un pequeño grupo de gases ligeramente paramagnéticos, y es el más

paramagnético de este grupo. El oxígeno líquido es también

ligeramente paramagnético.

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.

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. 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. Existen 3 isótopos del hidrógeno: el protio, de masa

1, que se encuentra en más del 99.98% del elemento natural; el

deuterio, de masa 2, que se encuentra en la naturaleza

aproximadamente en un 0.02%, y el tritio, de masa 3, que aparece

en pequeñas cantidades en la naturaleza, pero que puede producirse

artificialmente por medio de varias reacciones nucleares

Usos: El empleo más importante del hidrógeno es en la síntesis del

amoniaco. La utilización del hidrógeno está aumentando con rapidez

en las operaciones de refinación del petróleo, como el rompimiento

por hidrógeno (hydrocracking), y en el tratamiento con higrógeno

para eliminar azufre. 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. Grandes cantidades de

hidrógeno se emplean como combustible de cohetes, en combinación

con oxígeno o flúor, y como un propulsor de cohetes impulsados por

energía nuclear.

Propiedades: 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 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. La

adsorción del hidrógeno en el acero puede volverlo quebradizo, lo que

lleva a fallas en el equipo para procesos químicos.

Nitrogeno

Elemento químico, símbolo N, número

atómico 7, peso atómico 14.0067; es un

gas en condiciones normales. El nitrógeno

molecular es el principal constituyente de

la atmósfera ( 78% por volumen de aire

seco). Esta concentración es resultado del

balance entre la fijación del nitrógeno

atmosférico por acción bacteriana, eléctrica (relámpagos) y química

(industrial) y su liberación a través de la descomposición de materias

orgánicas por bacterias o por combustión. En estado combinado, el

nitrógeno se presenta en diversas formas. Es constituyente de todas

las proteínas (vegetales y animales), así como también de muchos

materiales orgánicos. Su principal fuente mineral es el nitrato de

sodio.

El nitrógeno elemental tiene una reactividad baja hacia la mayor parte

de las sustancias comunes, a temperaturas ordinarias. A altas

temperaturas, reacciona con cromo, silicio, titanio, aluminio, boro,

berilio, magnesio, bario, estroncio, calcio y litio para formar nitruros;

con O2, para formar NO, y en presencia de un catalizador, con

hidrógeno a temperaturas y presión bastante altas, para formar

amoniaco. El nitrógeno, carbono e hidrógeno se combinan arriba de

los 1800ºC (3270ºF) para formar cianuro de hidrógeno.

Cuando el nitrógeno molecular se somete a la acción de un electrodo

de descarga condensada o a una descarga de alta frecuencia

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