Estudiar la miscibilidad de sustancias líquidas

Universidad Nacional de General Sarmiento – Química Orgánica

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OBJETIVOS

Estudiar la miscibilidad de sustancias líquidas

INTRODUCCIÓN

La miscibilidad es una propiedad física la cual se define como la capacidad de una sustancia para mezclarse con otra, formando una única fase. Esta propiedad está relacionada con las fuerzas intermoleculares presentes en los compuestos, que dependen de la cadena carbonada, de su distribución espacial, de los grupos funcionales presentes y su polaridad.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

El procedimiento consiste en mezclar diferentes compuestos orgánicos e inorgánicos y observar su miscibilidad mediante la observación de sistemas homogéneos o heterogéneos. En el caso de presentar dos fases, se verificará el orden de las mismas, relacionado con la densidad de los compuestos.

Se procede a evaluar la miscibilidad de:

1. Alcoholes orgánicos, en agua (tubos 1 a 5) y en hexano (tubos 6 a 10)

• Metanol
• Etanol
• Isopropanol
• Butanol
• Octanol

1. Octanol en HCL 6M (tubo 11)

1. Diferentes compuestos orgánicos en agua (tubos 12 a 15) y en hexano (tubos 16 a 19)

• Acetato de etilo
• Acetona
• Tolueno
• Diclorometano

RESULTADOS Y DISCUSION

Se presentan en la tabla 1 los resultados obtenidos; se anexan, además, en la tabla 2 los datos de densidad para verificar la disposición de las fases (en los casos de sistemas bifásicos) y las estructuras químicas de los compuestos utilizados en el presente trabajo.

Tabla 1 – Resultados de miscibilidad

En primer lugar, realizamos una descripción de los compuestos involucrados en el presente trabajo en relación a las fuerzas intermoleculares presentes.

• El agua es una molécula pequeña y polar, que tiene presentes fuerzas de London, dipolo-dipolo y puente hidrógeno (posible gracias a tener un hidrógeno unido a un átomo electronegativo, como el oxígeno)
• Los alcoholes (metanol, etanol, isopropanol, butanol y octanol), al igual que el agua, poseen las mismas fuerzas intermoleculares: fuerzas de London, dipolo-dipolo y puente hidrógeno.
• El hexano y el tolueno son hidrocarburos (alcano y aromático, respectivamente) que solo poseen fuerzas de London (no poseen densidades de carga netas).
• El acetato de etilo, la acetona y el diclorometano son compuestos que poseen tanto fuerzas de London como dipolo-dipolo; son moléculas con densidades de carga debido a la diferencia de electronegatividades entre los átomos que la forman, en este caso, por el oxígeno y el cloro.

Tabla 2 – Datos de densidad y estructura química

En los tubos 1 a 5, donde se mezclaron agua y diferentes alcoholes, los compuestos intervinientes poseen las tres fuerzas intermoleculares: London, dipolo-dipolo y puente hidrógeno.

Como las fuerzas de dispersión dependen de la polarizabilidad de la nube electrónica y al ser el metanol y el agua moléculas similares en tamaño, las interacciones cruzadas se ven favorecidas por igual fuerzas de dispersión, pero sobre todo las interacciones dipolo-dipolo y puente hidrógeno.

En el caso del etanol y el isopropanol, las fuerzas de dispersión van a ser mayores debido al aumento de tamaño de la cadena carbonada. Aun así, se observa que son miscibles en agua, debido a las interacciones dipolo-dipolo y las de puente hidrogeno que tienen mayor contribución que las de London.

En cambio, el butanol como el octanol no son miscibles en agua, como dijimos en el párrafo anterior, debido al aumento de la cadena carbonada. Esto radica en un aumento considerable de las fuerzas de dispersión, por lo que las interacciones cruzadas se verán desfavorecidas (podemos suponer que tanto las fuerzas dipolo-dipolo y las de puente hidrogeno son similares). Con respecto al agua, al ser una molécula pequeña y polar, es más difícil la interacción con moléculas voluminosas y no polares.

Con respecto a las fases, podemos ver en la tabla 2 que la densidad de ambos alcoholes es menor a la del agua, por lo que se ubican en la fase superior.

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