Análisis Cualitativo Elemental Orgánico

Análisis Cualitativo Elemental Orgánico

OBJETIVOS

a) Conocer algunas pruebas de laboratorio en las que se basa el análisis cualitativo elemental orgánico.

b) Identificar, a través de reacciones específicas, los elementos más comunes que constituyen los compuestos orgánicos.

c) Adiestrarse en el manejo de pequeñas cantidades de sustancias que requieren este tipo de análisis.

INFORMACIÓN

a) Los elementos más comunes que se encuentran en los compuestos orgánicos son C, H, O, N, S, y X (halógenos).

b) La identificación de carbono e hidrógeno se logra si el compuesto problema se hace reaccionar con óxido de cobre II (CuO) a alta temperatura para formar productos de oxidación característicos.

c) La identificación de nitrógeno, azufre y los halógenos, se basa en la conversión de ellos en sales solubles en agua, para así poder reaccionar con reactivos específicos.

d) Uno de los métodos para esta conversión es la fusión alcalina de los compuestos orgánicos en presencia de sodio metálico.

I . MARCO TEÓRICO

Análisis orgánico cualitativo.

El análisis orgánico se basa en ciertas reacciones químicas que detectan grupos funcionales concretos como alcohol, amina, aldehído, alquenos, éster, ácido carboxílico y éter. Las reacciones de prueba se suelen realizar sin separación previa. Por ejemplo, los alquenos (compuestos que tienen dobles enlaces carbono-carbono) pueden identificarse por la decoloración que producen en una disolución coloreada de bromo. En el análisis cualitativo, tanto orgánico como inorgánico, los métodos instrumentales son los preferidos en la actualidad por ser más sensibles y específicos.

Los halógenos son los elementos no metales del grupo 17 (anteriormente grupo VIIA) de la tabla periódica. En estado natural se encuentran como moléculas diatómicas, X2. Para llenar por completo su último nivel energético necesitan un electrón más, por lo que tienen tendencia a formar un ion mononegativo, X-. Este anión se denomina haluro; las sales que lo contienen se conocen como haluros.

Poseen una electronegatividad≥ 2,5 según la escala de Pauling, presentando el flúor la mayor electronegatividad, y disminuyendo ésta al bajar en el grupo. Son elementos oxidantes(disminuyendo esta característica al bajar en el grupo), y el flúor es capaz de llevar a la mayor parte de los elementos al mayor estado de oxidación que presentan.

Propiedades y compuestos

La reactividad o capacidad de combinación con otros elementos es tan grande en los halógenos que rara vez aparecen libres en la naturaleza. Se encuentran principalmente en forma de sales disueltas en el agua de mar o en extensos depósitos salinos originados en épocas geológicas antiguas por evaporación de mares interiores. El último elemento del grupo, el astato, nombre que significa inestable, se obtiene al bombardear bismuto con partículas alfa (núcleos de helio), por lo que constituye un producto asociado a las distintas series radiactivas.

El estado físico de los halógenos en condiciones ambientales normales oscila entre el gaseoso del flúor y el cloro y el sólido del yodo y el astato; el bromo, por su parte, es líquido a temperatura ambiente. Otras propiedades físicas, como los puntos de fusión y de ebullición, la densidad y el radio medio del átomo, varían en orden creciente del flúor al yodo. El calor específico – definido como cantidad de calor que ha de absorber 1 g de sustancia para aumentar 1 °C su temperatura-disminuye en la misma relación.

La característica química fundamental de los halógenos es su capacidad oxidante, por la que arrebatan electrones o unidades elementales de carga a otros elementos y moléculas de signo eléctrico negativo para formar iones también negativos denominados aniones haluro. La energía de oxidación de los halógenos es máxima en el flúor y se debilita hasta el yodo. El astato, por su naturaleza radiactiva, forma escasa e inestables compuestos. Los iones haluro, relativamente grandes e incoloros, poseen una alta estabilidad, en especial en el caso de los fluoruros y cloruros.

Propiedades atómicas.

Presentan una configuración electrónica en la capa más externa ns2np5, por lo que cabe esperar importantes similitudes en el comportamiento químico de todos ellos. Sin embargo, el Flúor, cabeza de grupo, presenta una serie de características que lo diferencian del resto; se conocen como “Principio de Singularidad” y determinan notables diferencias en su comportamiento químico.

Posibles formas de actuación.

A la vista de las configuraciones electrónicas indicadas, podríamos considerar las siguientes

posibilidades:

1) Ganancia de un electrón y formación de sales de los iones X-: Esta es una forma de actuación habitual en el grupo. Los aniones haluro, de baja carga negativa (-1) y de relativamente pequeño volumen (son los aniones más pequeños dentro de cada periodo) son los menos polarizables y, por tanto, sus sales serán las de mayor carácter iónico; en especial las del fluoruro.

2) Pérdida de electrones para formar cationes en sales: No se conocen compuestos en los que

los halógenos actúen como cationes monoatómicos.

3) Compartición de electrones para formar compuestos covalentes: Una tercera posible forma de actuación, también muy frecuente, es que los átomos compartan pares de electrones con otras especies dando lugar a enlaces covalentes.

a) Compartición de los electrones desapareados de la capa de valencia: Formando un único enlace, El-X, con otro átomo a través de su único orbital semiocupado (configuración ns2p2+2+1).

b) Empleo de los pares de electrones de "no enlace" de la capa dev al en cia:

La existencia de estos tres pares de electrones de “no enlace” les permite formar enlaces covalentes dativos frente a otro átomo que disponga de orbitales de valencia vacantes. Un ejemplo característico es el llamado enlace puente halógeno

Es importante darse cuenta de que el máximo de

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