DETERMINACION DE PUNTOS DE FUSION

LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA

PRACTICA 1

DETERMINACION DE PUNTOS DE FUSION

TEORIA

La temperatura de fusión es la constante física más utilizada. Su medida se hace a la presión atmosférica, cuyas variaciones no presentan más que desviaciones inapreciables con relación al punto de fusión, temperatura a la cual las dos fases, líquida y cristalina, están en equilibrio. En muchos casos la sustancia se descompone en el momento de fundir.

Frecuentemente, la presencia de impurezas que no sean sales minerales supone un descenso del punto de fusión y la purificación progresiva se traduce en general, por una elevación de la sustancia pura.

Puede considerarse alcanzado el límite, cuando un nuevo tratamiento purificador no presenta variación alguna apreciable por el termómetro utilizado, cuando se supone haber identificado la sustancia purificada, para obtener una comprobación se determina el punto de fusión de su mezcla con una muestra pura. Si el punto de fusión no se modifica, existe una gran probabilidad para su correcta identificación; en caso contrario, puede tenerse la seguridad de que no se logrado.

Los termómetros utilizados son generalmente de mercurio y de vidrio recocido y deben estar comprobados mediante la determinación de puntos fijos especialmente los puntos 0º C y 100ºC . En ciertos casos puede ser necesario hacer la corrección de la columna emergente.

Los Químicos utilizan dos métodos para determinar los puntos fusión.

a) Método del tubo capilar o de fusión lenta

Una pequeña porción de la muestra problema pulverizada y seca se introduce en un tubo capilar de 6-7 cm de longitud y 1 mm de diámetro, cerrado por un extremo que se fija al bulbo del termómetro, el conjunto se coloca en un depósito termométrico el cuál se calienta lentamente, hasta que funda el sólido.

b) Método por fusión instantánea; empleo de bloques

Un bloque de los más conocidos es el bloque de Maquenne, que está constituido por un paralelepípedo de latón, en cuyo interior hay unas resistencias eléctricas de calentamiento (se calienta también utilizando gas); un termómetro protegido se encuentra colocado deforma que el depósito esté en el centro del bloque. Se puede emplear calentamiento rápido o lento, siendo regulable este último.

Para efectuar una medida se colocan porciones pequeñas de la sustancia en el centro de la cara superior del bloque y se calienta hasta fusión. Se puede efectuar una primera determinación calentando rápidamente. Para una medida precisa el calentamiento se regula de forma que la elevación de la temperatura sea de unos 2 grados centígrados (ºC) por minuto.

DETERMINACION DEL PUNTO DE FUSIÓN EXPERIMENTAL

Para determinar el punto de fusión de un sólido se introduce una pequeña cantidad de muestra en un tubo capilar sellado en uno de sus extremos, se une el capilar al termómetro, se calienta el baño lentamente y se observa la temperatura a la que la fusión comienza y se completa. Debido a que para la fusión se necesita algún tiempo ya que la calefacción tiene que ser continua, cuando se utiliza este tipo de medida, incluso las sustancias puras pueden fundir en un pequeño intervalo. Sin embargo, como regla general se considera que una muestra pura ha fundido bien cuando el intervalo observado sea de 0.5 – 1.0 ºC.

La muestra sólida deberá estar seca y finamente dividida, para lo cual se utiliza un mortero, para asegurar una determinación exacta solamente se debe colocar 1.0 cm de muestra en el tubo capilar. Para colocar la muestra en el tubo capilar se invierte y se toma una pequeña cantidad de sólido por el extremo abierto presionando sobre éste entonces se le da la vuelta y se baja el sólido al fondo del tubo capilar. Un suave frotamiento sobre una lima o golpeando suavemente sobre la mesa permitirá depositar la muestra en el fondo del tubo capilar.

La velocidad de calentamiento debe ser tal que produzca una elevación en la temperatura de 1 a 2 ºC por minuto. Deberá observarse la temperatura a la cual el compuesto empieza a fundir y aquella a la cual se licua. Estos valores se anotan como el intervalo del punto de fusión. También deberá observarse la temperatura registrada por el termómetro auxiliar (t2), el bulbo de este termómetro deberá colocarse a media distancia entre la superficie del aceite y la parte de la columna de mercurio en t1, la corrección se calcula por medio de la fórmula:

Corrección = + N (t1-t2)* 0.000154

Donde N = grados de la columna de mercurio arriba del nivel del baño de aceite; t1= punto de fusión observado; t2 = temperatura promedio de la columna de mercurio. Esta corrección se adiciona al punto de fusión observado

Los líquidos utilizados para los baños tienen que ser estables y de punto de ebullición alto. Los más utilizados son glicerina, aceite parafina, aceite de semilla de algodón, o aceite de soya.

A continuación se muestran diferentes tipos de baños para determinar puntos de

Fusión:

a) vaso de precipitación, b) matraz kjeldahl, c) baño doble, d) aparato de Thiele

LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA I

CUESTIONARIO PRACTIC A N° 1 (PUNTOS DE FUSION)

1. Qué efecto ejercerá cada una de las siguientes circunstancias sobre el punto de fusión observado y el intervalo de fusión de una muestra?

a) Uso de un tubo de punto de fusión de paredes gruesas

b) Uso de un tubo capilar de 3- 5 mm

c) Una calefacción rápida

d) Empleo de mucha cantidad de muestra de forma que la porción del capilar lleno sea considerablemente mayor que la longitud del bulbo termométrico.

e) La existencia de un agujero pequeño en el fondo del tubo capilar que permita la entrada en éste del líquido del baño.

f) Una circulación deficiente del líquido del baño.

2. Se puede dar alguna razón por la que sea aconsejable realizar un punto de fusión mixto de dos muestras de diferente procedencia antes de asegurar que los dos compuestos son iguales?

3. Que método da puntos de fusión más seguros, el del tubo capilar o el de equilibrio que se realiza en la calibración de un termómetro. Dese una explicación.

4. Un estudiante sospecha que una sustancia desconocida experimenta un cambio químico a la temperatura de su punto de fusión. Indíquese un método sencillo para comprobar su hipótesis.

5. Cuál es el punto de ebullición de los aceites vegetales, mencione por lo menos dos.

6. Cuál es el método para hacer la corrección debido a la columna termométrica en las lecturas superiores a 100°C?

7. Estructure un cuadro que permita describir la fórmula y el punto de fusión de las siguientes sustancias: ácido benzoico, acetanilida, benzamida, urea, ácido o-clorobenzoico, ácido -3-nitrosalicílico, ácido adípico, ácido salicílico, benzoato de sodio, acetato de sodio y glucosa.

8. Describa diferentes métodos para determinar puntos de fusión.

9. Por qué no se evapora de repente todo el sólido del tubo capilar cuando se alcanza el punto de fusión?

10. El punto de fusión de una muestra ya determinada será el mismo si se vuelve a determinar después de un cierto tiempo?.

DETERMINACION DEL PUNTO DE FUSIÓN MIXTO

Siempre se debe observar y anotar el intervalo del punto de fusión, desde la temperatura del primer reblandecimiento a la licuefacción completa. En la identificación de un compuesto desconocido es sumamente útil recurrir a la determinación de un punto de fusión mixto (mezcla).

Si se sospecha de una sustancia desconocida x con una pequeña cantidad de y, se determina el punto de fusión de x con una pequeña cantidad de y. Si x e y son idénticos, la mezcla fundirá instantáneamente a la misma temperatura que la sustancia x pura. Si son diferentes, generalmente, la mezcla fundirá en un amplio intervalo y por debajo del punto de fusión de x.36

De vez en cuando se encuentran sólidos cuya tensión de vapor alcanza el valor de 760 MM DE Hg antes de llegar a su punto de fusión, es decir, por debajo de la temperatura en que la tensión de vapor de la sustancia solida es igual a la de su modificación liquida.

Cuando un sólido de este tipo se calienta a la presión de 1atmosfera, tan pronto como se alcanza la tensión de vapor de 760 mm, el sólido pasa directamente a la fase gaseosa a temperatura constante. Ahora bien, si esos vapores se enfrían pasan directamente a la fase solida. Este proceso recibe el nombre de sublimación. Constituye un método muy usado y de creciente importancia para la purificación de compuestos orgánicos.

PARTE EXPERIMENTAL

Colocar los cristales secos, previamente pesados y molidos (aproximadamente 40mg) n el sublimador. En el caso de de realizarse la experiencia a presión reducida, conectar este a la línea de vacío.

Sumergir el sublimador con la muestra en el baño. Se debe tener la precaución de que el nivel del baño calefactor quede por debajo de la altura a la que se halle el dedo frio.

Comenzar a calentar (se debe tener la precaución de no calentar hasta no más de 20 ºC por debajo de la temperatura del PF).

Levantar el sublimador del baño y dejar que alcance la temperatura ambiente.

Restaurar lentamente la presión atmosférica y desarmar cuidadosamente el sublimador.

Rasparlos cristales adheridos al dedo frio recogiéndolos en un recipiente tarado.

Calcular la eficiencia del proceso.

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