Clasificación Por Subolidad

OBJETIVO: Relacionar la estructura de un compuesto orgánico con su solubilidad en diferentes sistemas solventes.

BASES TEÓRICAS

El análisis elemental orgánico se contempla la investigación del comportamiento de una sustancia orgánica pura frente a diversos disolventes lo que limita las funciones o clases a las cuales puede pertenecer la sustancia que se trata de identificar.

En lo referente a la identificación de la mayor parte de problemas, existen tres clases de solubilidad: los ácidos, las bases y las sustancias neutras. En general, se emplean seis ensayos de clasificación de la solubilidad. Estas clasificaciones se hacen por observación de la solubilidad de la sustancia desconocida en agua, en hidróxido sódico acuoso, en bicarbonato sódico acuoso, en ácido clorhídrico acuoso, en éter y en ácido sulfúrico concentrado. Si la sustancia es soluble en agua, podemos deducir de ello la presencia de uno o más grupos polares y/o que el compuesto tiene un peso molecular bajo. Si el producto es muy soluble en agua, es importante comprobar el pH de la disolución con un papel indicador. Si el compuesto soluble resulta ser ácido, podemos presumir la presencia de una función carboxilato o de un grupo hidroxilo fenólico (asegúrese siempre comprobar primero el pH del agua destilada). Si el compuesto da una disolución básica, probablemente se trate de una amina. Si la sustancia es soluble en agua, también lo será en las disoluciones de hidróxido sódico, bicarbonato sódico y ácido clorhídrico. La solubilidad en las mismas se debe a la solubilidad en agua, y no podemos sacar ninguna conclusión respecto a su reactividad.

Es posible obtener más aclaraciones. Si el compuesto es soluble en agua, también debe comprobarse su solubilidad en éter. Las moléculas bifuncionales (como los aminoácidos) y los ácidos orgánicos de bajo peso molecular (como el ácido malónico) son insolubles en éter, aunque la mayor parte de los compuestos orgánicos se disuelven en el mismo. Téngase también en cuenta que si una sustancia es insoluble en un disolvente concreto, la mezcla debe calentarse suavemente en un baño de vapor para ver si la disolución tiene lugar.

Como siempre, existen compuestos con propiedades límite. Si el material es sólo algo soluble en agua, se debe continuar con los ensayos con hidróxido sódico y ácido clorhídrico, para ver si es más soluble en ácido o en base que en agua. No obstante, si el problema es totalmente miscible en agua, no será posible sacar conclusiones válidas del examen de su solubilidad en disoluciones acuosas ácidas o alcalinas. En este caso, será de particular interés la determinación del Ph de la disolución acuosa.

Reglas de solubilidad

1. Para que una sustancia se disuelva en un disolvente inerte, debe tener una estructura muy semejante a él; por ejemplo, hexano en alcohol amílico o en éter etílico.

2. Los términos ascendentes de una serie homóloga tienden a parecerse en sus propiedades físicas a los hidrocarburos de los cuales se derivan.

3. Los compuestos de peso molecular elevado, tienen una solubilidad decreciente en los disolventes inertes; por ejemplo, celulosa y almidón.

4. Los disolventes de reacción pueden ser: ácidos para disolver bases, y bases para disolver sustancias de propiedades ácidas. Ácidos concentrados para disolver substancias con grupos inertes que pueden formar sales de oxonio, sulfonio, etc, o compuestos de adición (olefinas).

Independientemente de las causas de la disolución del compuesto que se investiga, se considera que una sustancia es soluble si se disuelve en una proporción de 3% a temperatura ambiente, es decir aproximadamente 0.1 g (100 mg) de la sustancia sólida y 0.2 ml (1 o 2 gotas) de la sustancia líquida forman una fase homogénea a la temperatura ambiente con 3 ml de disolvente (1 parte de soluto en 30 partes de disolvente).

Pruebas sistemáticas de solubilidad

Es posible obtener una gran cantidad de información acerca de los compuestos orgánicos, realizando pruebas de solubilidad en unos pocos solventes. Si estas pruebas se hacen de una manera sistemática, los resultados pueden conducir a determinar su carácter iónico o molecular y además suponer la presencia de ciertos grupos funcionales.

Un análisis sistemático de solubilidad, consiste esencialmente en clasificar la muestra en una de varias categorías de acuerdo con su solubilidad en agua, ácidos y bases, principalmente. Es necesario reconocer, no obstante, que en muchos casos tal asignación se hace extremadamente difícil, ya que un gran número de compuestos exhiben un comportamiento tal, que pueden pertenecer a dos o más categorías.

Para simplificar la clasificación e identificación de los compuestos orgánicos se les puede agrupar en once clases según su comportamiento ante siete disolventes, como se puede apreciar en el esquema 1. Los grupos tienen la siguiente composición:

Grupo S2: Sales de ácidos orgánicos (RCO2Na, RSO3Na), clorhidratos de aminas, aminoácidos, compuestos polifuncionales (carbohidratos, ácidos dicarboxílicos, compuestos polihidroxilados).

Grupo SA: Acidos monocarboxílicos con cinco átomos de carbono o menos; ácidos arensulfónicos.

Grupo SB: Aminas monofuncionales, con seis átomos de carbono o menos.

Grupo S1: Alcoholes, aldehídos, cetonas, ésteres, nitrilos y aminas con cinco átomos de carbono o menos (monofuncionales).

Grupo A1: Acidos orgánicos fuertes: ácidos carboxílicos con más de seis átomos de carbono; fenoles con grupos electrofilicos en posición orto y/o para,

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