PRÁCTICA Nº 3

PRÁCTICA Nº 3

DETERMINACIÓN DE PUNTO DE FUSIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

INTRODUCCION.

Punto de fusión se define como aquella temperatura la cual un sólido pasa a su estado líquido a presión de una atmosferas (760 mm Hg.).

Para verificar la pureza de un sólido se emplea como criterio el RANGO DE FUSION, un sólido puro funde a una temperatura prácticamente constante como máximo en un rango de  1 – 2 ºC, mientras que un sólido impuro presenta un rango más amplio y con una temperatura límite superior que es menor que la temperatura de fusión del compuesto puro.  Para determinar el punto de fusión se utiliza el tubo de Thiele.

  

Si el sólido se impurifica con alguna sustancia orgánica, la temperatura de fusión disminuye en una proporción variable que dependerá del par de sólidos considerados y de la magnitud de la impurificación.  Paralelamente en el punto de fusión de la mezcla la presenta un considerable aumento en el rango de temperatura durante el cual tiene lugar dicha fusión, un efecto similar se produce cuando el sólido está húmedo, por eso debe secarse bien antes de tomar el punto de fusión.

La impurificación de un sólido orgánico con un producto inerte, como por ejemplo sales inorgánicas, partículas de vidrio, polvo, etc., no produce descenso del punto de fusión del sólido.

Fusión es el cambio desde una disposición muy ordenada de partículas en el retículo cristalino al más desordenado que caracteriza a los  líquidos.  La fusión se produce cuando alcanza una temperatura a la cual la energía térmica de las partículas es suficientemente grande como para vencer las fuerzas intra cristalinas que las mantienen en posición.

El Punto de fusión mixto: identificación de compuestos desconocidos.

El punto de fusión de  un sólido puede ser usado para determinar si dos compuestos son idénticos.  Imagine que un compuesto de estructura desconocida funde a 120 – 121 ºC ¿ este compuesto es ácido benzoico?.  Para encontrar la respuesta debería mezclarse el compuesto desconocido con una muestra autentica de ácido benzoico.  (PF 120 – 121 ºC) y determinar el punto de fusión de la mezcla.  Este punto de fusión es lo que se llama punto de fusión mixto.  Si el compuesto desconocido es acido benzoico el punto de fusión mixto permanecerá en 120 – 121ºC, debido a que las dos sustancias son la misma.  Por el  contrario, si el compuesto desconocido no es acido benzoico el punto de fusión mixto será más bajo y el rango de fusión será mayor.  Para la  identificación absoluta normalmente se requieren datos adicionales además del punto de fusión mixto.  Una comparación del punto de fusión del compuesto desconocido con valores de literatura normalmente  no es suficiente para identificar el compuesto debido a que pueden existir cientos de compuestos con idénticos puntos de fusión.

Descomposición

Todos los compuestos orgánicos se descomponen cuando son calentados a temperaturas suficientemente altas.  En algunos compuestos esta descomposición tiene lugar a temperaturas muy próximas a su punto de fusión.  Algunos de estos compuestos pueden exhibir un rango estrecho de fusión con evidencia de descomposición, como por ejemplo: oscurecimiento.  Otros, incluso compuestos puros, pueden exhibir un rango de fusión - descomposición amplia.

Polimorfismo.

Algunos compuestos exhiben polimorfismo. Este fenómeno se da cuando se abstienen diferentes formas cristalinas para la misma sustancia.  Cada estructura polimórfica tendrá un punto de fusión distinto.  Cuando en la literatura se indica más de un punto de fusión para un compuesto orgánico normalmente significa que el compuesto tiene estructuras polimórficas.

Hidratos

Alguno compuestos pueden cristalizar con agua u otra moléculas de disolvente incorporadas en la red cristalina en una proporción definida.  En el caso del agua estas moléculas se llaman “aguas de hidratación” y la combinación del compuesto y agua se llaman “hidrato”. Un hidrato funde a una temperatura distinta que el compuesto anhidro.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Objetivos

      Comparar los puntos de fusión obtenidos experimentalmente con los anotados en tablas.

      Determinar el punto de fusión mixto de una mezcla.

      Utilizar el punto de fusión como criterio de  pureza de un compuesto.

Materiales

      Tubo de thiele

      Mortero

      Espátula

      Tubos capilares

      Mechero de alcohol

      Hornilla eléctrica

      Soporte universal

      Pinzas

      Termómetro

      Naftaleno

      Sacarosa (azúcar común)

      Tubos capilares (proporcionados por el estudiante)

      Aspirina

      Parafina

      Sal

      Fósforos

Pasos para la determinación del punto de fusión

0.1-0.2 gramos de cristales secos se pulverizan con una espátula o con la parte inferior de  un tubo de ensayo.  Si la muestra se va usar en  la determinación de un  punto de fusión mixto se debe tomar una mezcla 50 - 50 de los dos compuestos (aproximadamente, no es necesario pesar en la balanza) y se pulveriza en un mortero para asegurar que la mezcla sea homogéneo.

Llenado capilar.

El  sólido pulverizando se introduce por un extremo abierto del capilar.  Una pequeña cantidad quedara en la parte superior.  La cantidad ideal es alrededor de 1 mm de longitud.  El tubo capilar se golpea por su extremo cerrado en la superficie de la meseta (precaución, los tubos capilares son frágiles) hasta que el sólido pulverizado llegue hasta el fondo del tubo.

Es importante que la muestra en el capilar sea solo de 1-2 mm y que quede firmemente empaquetada.

Punto de fusión preliminar

Si el punto de fusión de una muestra no es conocido, es conveniente hacer una medida preliminar con un segundo tubo capilar.  El punto de fusión aproximado se determina por calentamiento rápido del capilar con el aparato para determinar el punto de fusión (alrededor de 10 ºC por minuto).  Este punto de fusión no indicara en que la zona se ha de calentar con cuidado cuando se quiera determinar el punto de fusión definitivo.  Al determinar el punto de fusión preliminar, no es necesario el nombre del compuesto que puede encontrarse en libros.

Determinación del punto de fusión

Se inserta el capilar en el tubo de thiele.  Se calienta de manera rápida hasta 10 ºC por debajo del punto de fusión esperado y a partir de ahí se calienta lentamente (1 ºC por minuto aproximadamente).  Como se indicó anteriormente, la temperatura a la cual se observa la primera gota del líquido es la temperatura más baja del rango de fusión y la temperatura a la cual se convierte completamente en un líquido (transparente) es la temperatura superior del rango de fusión.  Aunque el punto final de fusión no suele presentar problemas, la primera temperatura sí que suele presentarlos pues algunos compuestos orgánicos modifican su aspecto en las proximidades del punto de fusión.  Estos cambios no indican el comienzo de la fusión.

Compuesto Sólido	Tº de Fusión Teórico ºC	Tº de Fusión obtenida ºC	Error (%)
Naftaleno	80 ºC
Acido benzoico	122 º C
Sacarosa	185 ºC
Parafina	48 ºC
Aspirina	136 ºC
Sal	1461 ºC

CUESTIONARIO

      ¿Por qué es aconsejable utilizar un baño de aceite para la determinación del punto de fusión?

      Explique las diferencias entre punto de fusión y temperaturas de fusión.

      Señale las estructuras de los reactivos usados en la práctica.

      ¿Cuál es la influencia de una impureza en la temperatura de fusión de un sólido?

      Analice el por qué de la forma tan particular del tubo de Thiele

GLOSARIO

Discutir y anotar el significado de los siguientes términos: baño de aceite, calor, congelación, energía, entalpía, equilibrio sólido-líquido, fusión, temperatura.

BIBLIOGRAFIA

Oliver C. 2012; ”Guía laboratorio de química orgánica”. Universidad Mayor de San Andrés. La Paz- Bolivia.

LARA,C. 2012; ”Manual de prácticas de laboratorio de química orgánica”. Universidad Mayor de San Andrés. La Paz- Bolivia.

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MORALES Y. 2010;  “Manual de experiencias de química Orgánica”.  La Paz-Bolivia. s.e.