Actividades previas de práctica 1. Solubilidad. Materia: Laboratorio de química orgánica I

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Actividades previas de práctica 1. Solubilidad.

Materia: Laboratorio de química orgánica I.

Profesoras: María del Rocío Ramírez

Georgina Franco Martínez.

Grupo: 1301CD.

Equipo: 1.

PREVIO

OBJETIVOS

1. Conocer el comportamiento de solubilidad de los compuestos orgánicos y soluciones reactivas.
2. Aprender a utilizar las pruebas de solubilidad para la selección del disolvente ideal en la recristalización.
3. Aprender a utilizar la información obtenida de las pruebas de solubilidad.
4. Reconocer la solubilidad como fenómeno físico que se relaciona con la estructura y polaridad de una molécula.
5. Clasificar los disolventes como próticos y apróticos.

INTRODUCCIÓN

En esta sesión experimental, se estudiarán las propiedades de solubilidad de algunos compuestos químicos, así como evaluar la aplicación de esta propiedad química.

Una gran parte de procesos químicos requieren de la separación de mezclas, por lo que puede recurrir a la solubilidad de cada sustancia. Cabe mencionar que para poder realizar la separación de dos sustancias en una mezcla homogénea, se debe conseguir obtener una mezcla heterogénea, es decir, una mezcla formada por dos fases distintas, para que se separen ambas fases por métodos mecánicos o fisicoquímicos.

Se entiende que la solubilidad es la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en una cantidad de disolvente, los factores que pueden afectar en la solubilidad de una sustancia son:

1. La estructura y las propiedades del disolvente.
2. La estructura y las propiedades del soluto.
3. La temperatura de la disolución.

En los factores 1 y 2 (enlistados anteriormente) se emplea comúnmente la frase “similium similia solvuntur” o “lo semejante disuelve lo semejante” que fue acuñada por los alquimistas como guía para encontrar el disolvente adecuado. Por ejemplo, una sustancia no polar (como el aceite) puede disolverse en otra sustancia no polar (como el hexano), además, la solubilidad aumenta a medida que aumenta la temperatura, esto se debe a que se presenta una agitación térmica y se reduce la cohesión molecular, de esta manera se genera una dispersión y homogeneización de las moléculas. Un sólido se disuelve si sus moléculas o átomos se separan por las moléculas del líquido, pero si la disolución (que ya es homogénea) se comienza a evaporar, el sólido se separa, recuperando sus propiedades.

Para poder seleccionar el disolvente apropiado, se toman en cuenta ciertas propiedades físicas y químicas del disolvente. Algunas de estas propiedades son: densidad, viscosidad, tensión superficial, presión de vapor, punto de ebullición, calor latente de evaporación, conductividad térmica, constante dieléctrica, momento dipolar, carácter ácido o base (constante de disociación), miscibilidad con otros disolventes, toxicidad, punto de inflamación.

Los ensayos de solubilidad son muy requeridos para identificar una sustancia desconocida, por lo que este tipo de ensayos, se realizan al inicio de la marcha analítica. Una de las marchas analíticas más utilizada se basa en  cinco disolventes: agua, éter etílico, ácido sulfúrico concentrado, ácido clorhídrico al 5% e hidróxido de sodio al 10%. Se comienza disolviendo la muestra en agua a baja temperatura o sino en caliente, si no se disuelve se realiza con éter etílico. Si tampoco es soluble en los solventes anteriores, se añade a la muestra hidróxido de sodio, si continúa siendo insoluble, se añade ácido clorhídrico y finalmente se realiza el ensayo con ácido sulfúrico.

También, se evalúa la solubilidad de una sustancia por el grupo funcional de dicha sustancia, el grupo funcional son átomos unidos a cadenas de carbonos alifáticas o aromáticas, en las cuales se presenta la reactividad de un compuesto. Estos grupos funcionales se forman en un enlace químico por las hibridaciones, que son la combinación de orbitales atómicos para formas nuevos orbitales, estas hibridaciones se forman a partir del átomo central de una molécula.

SOLUBILIDAD

Explicación de solubilidad como fenómeno físico.

La solubilidad es la propiedad de una sustancia para disolverse en otra, la sustancia que se disuelve se denomina soluto y donde se disuelve dicha sustancia se le llama solvente. La solubilidad depende de la naturaleza del disolvente y del soluto así como la temperatura y la presión del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía.

Relación entre solubilidad y estructura molecular.

Cuando se disuelve un sólido o un líquido las unidades estructurales iones o moléculas se separan unas de otras y el espacio entre ellas pasa a ser ocupado por moléculas del disolvente. Durante la disolución debe suministrarse energía para vencer las fuerzas interionicas o intermoleculares. Esta energía se refiere para romper los enlaces entre las partículas del soluto y es aportada por la formación de enlaces entre partículas de soluto y disolvente. Las fuerzas atractivas anteriores son reemplazadas por otras nuevas.

Relación con la polaridad.

Una sustancia se solubiliza en otra si las magnitudes de las fuerzas intermoleculares del soluto y el disolvente son semejantes. Es decir lo polar es soluble en lo polar y lo no polar es soluble en lo no polar. Una molécula polar se manifiesta ya que alrededor se concentra una densidad negativa dejándolo parcialmente desprovisto de electrones mientras en el núcleo su densidad es positiva.
Por definición, una molécula polar tiene un extremo positivo y otro negativo; por tanto, hay atracción electrostática entre un ión positivo y el extremo negativo de una molécula de disolvente, y entre un ión negativo y la parte positiva de la molécula de disolvente. Estas atracciones se llaman enlaces ión-dipolo. Cada uno de estos enlaces ión-dipolo es relativamente débil, pero en conjunto aportan suficiente energía para vencer las fuerzas interiónicas del cristal

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