Practica de solubilidad.

Universidad Nacional Autónoma De México. Facultad De Estudios Superiores Cuautitlán Campo 1. Bioquímica Diagnóstica. Laboratorio Química Orgánica 1. Práctica: Solubilidad. Grupo: 1151. Equipo: 4. Jorge Andrés Álvarez Carvajal, Omar Padilla Juárez, Jorge Adrián Salinas Rodríguez. Fecha de entrega: 24/08/2016

Práctica 1: Solubilidad

1.- Objetivo: Determinar la solubilidad de una sustancia orgánica frente a diversos disolventes, considerando los grupos funcionales presentes en las moléculas

2.- Define los siguientes términos:

a) Soluto: Cuando se realiza una disolución, se le llama soluto a la sustancia que se disuelve. En muchas ocasiones está en menor proporción al solvente.
b) Disolvente: Es una sustancia que permite la dispersión de otra en su seno. Es el medio dispersante de la disolución. Una acepción más amplia de la palabra es aquel componente que se halla en mayor proporción en una mezcla homogénea.
c) Solubilidad: Es una medida de la capacidad de disolverse de una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (disolvente). Corresponde con la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de disolvente.
d) Momento dipolar: Se define como momento dipolar químico (μ) a la medida de la intensidad de la fuerza de atracción entre dos átomos. Es un vector cuya dirección es la del enlace covalente en estudio, su sentido es hacia el átomo más electronegativo, este resulta del producto escalar entre la carga en el átomo (la carga positiva o la negativa) y la distancia entre las cargas.

[pic 1]

e)Polaridad: La polaridad es una propiedad de las moléculas que representa la separación de las cargas eléctricas dentro de la molécula, según el número y tipo de enlaces que posea. El enlace covalente entre dos átomos puede ser polar o apolar. Esto depende del tipo de átomos que lo conforman: si los átomos son iguales, el enlace será apolar (ya que ningún átomo atrae con más fuerza los electrones). Pero, si los átomos son diferentes, el enlace estará polarizado hacia el átomo más electronegativo. Una molécula será polar si su momento dipolar es diferente de cero. Igualmente, al ser necesaria la suma de todos los vectores dentro de una molécula, ésta aunque tenga enlaces polares no implica que la molécula sea polar.
¿Y por qué es importante la polaridad? Pues porque en química se dice que “lo semejante se mezcla con lo semejante”. Aquellas sustancias polares tienden a mezclarse entre sí, mientras que las apolares prefieren mezclarse con sustancias apolares.
f) Disolvente polar prótico: Los disolventes polares próticos presentan protones (H+) unidos a elementos de alta electronegatividad (protones ácidos), por ejemplo enlaces O-H y  N-H. Estas especies químicas, además de poder ceder H+, pueden participar en puentes de hidrógeno. Suelen tener una constante dieléctrica superior a 20 y presentar alto momento dipolar.
g) Disolvente polar aprótico: Estos disuelven compuestos iónicos, pero al hacerlo su acción difiere de un modo muy importante de la de los disolventes próticos: son incapaces de formar puentes de hidrógeno con los aniones. Pueden o no contener hidrógeno en sus moléculas pero no unido a átomos electronegativos y por lo tanto no pueden participar en enlaces de hidrógeno ni ceder protones.

3.- Reglas de solubilidad:

• Para que una sustancia se disuelva en un disolvente inerte, debe tener una polaridad semejante a él.
  
• La mayoría de las moléculas tienen tanto una parte polar como una no polar, por lo que, a medida que aumenta la parte de hidrocarburos de la molécula, las propiedades de los compuestos se aproximan a la de los hidrocarburos de las cuales se derivan.
  
• En una serie homóloga la solubilidad decrece al aumentar el peso molecular.
  
• Los disolventes reactivos pueden ser ácidos para disolver bases, y bases para disolver sustancias con propiedades ácidas. Los ácidos concentrados comúnmente disuelven sustancias de grupos que pueden formar sales de oxónio, sulfónio y amónio, entre otros.
  
• Un valor elevado de la constante dieléctrica y su capacidad para formar enlaces de hidrógeno, conforman un disolvente malo para sustancias no polares.
  
• Asimismo, la prueba de solubilidad resulta un excelente complemento para un análisis elemental orgánico, pues el comportamiento de una sustancia orgánica pura, frente a diversos disolventes, frecuentemente puede señalar la presencia de ciertos grupos funcionales y conducir así hacia información más específica acerca de ésta. En algunas ocasiones pueden hacerse deducciones aproximadas del peso molecular, ya que los miembros con menos de 5 átomos de carbono generalmente son solubles en agua, mientras que los homólogos superiores son insolubles.
  
• También las pruebas de solubilidad pueden dar a conocer si el compuesto es una base débil (amida), una base fuerte (amina), un ácido débil (fenol), un ácido fuerte (ácido carboxílico), o una sustancia neutra (aldehído, cetona, alcohol, éster)

4.- Factores que afectan la solubilidad:

• Superficie de contacto: al aumentar la superficie de contacto del soluto, la cual se favorece por pulverización del mismo, con el solvente, las interacciones soluto-solvente aumentarán y el cuerpo se disuelve con mayor rapidez.

• Grado de agitación: al disolverse el sólido, las partículas del mismo deben difundirse por toda la masa del solvente. Este proceso es lento y alrededor del cristal se forma una capa de disolución muy concentrada que dificulta la continuación del proceso; al agitar la solución se logra la separación de la capa y nuevas moléculas de solvente alcanzan la superficie del sólido.

• Temperatura: la temperatura afecta la rapidez y grado de solubilidad. Al aumentar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas en solución y con ello su rápida difusión. Además, una temperatura elevada hace que la energía de las partículas del sólido, moléculas o iones sea alta y puedan abandonar con facilidad la superficie, disolviéndose.
  
• Presión: Los cambios de presión ordinarios no tienen mayor efecto en la solubilidad de los líquidos y de sólidos. La solubilidad de gases es directamente proporcional a la presión. Como ejemplo imagina que se abre una botella de una bebida carbonatada, el líquido burbujeante puede derramarse del recipiente. Las bebidas carbonatadas se embotellan bajo una presión que es un poco mayor de una atmósfera, lo que hace aumentar la solubilidad del CO2 gaseoso. Una vez que se abre el recipiente, la presión desciende de inmediato hasta la presión atmosférica y disminuye la solubilidad del gas. Al escapar burbujas de gas de la solución, parte del líquido puede derramarse del recipiente.
  
• Naturaleza del soluto y del solvente: Los procesos de disolución son complejos y difíciles de explicar. El fenómeno esencial de todo proceso de disolución es que la mezcla de sustancias diferentes da lugar a varias fuerzas de atracción y repulsión cuyo resultado es la solución. La solubilidad de un soluto en particular depende de la atracción relativa entre las partículas en las sustancias puras y las partículas en solución.

Polaridad de los disolventes

Inertes

1. Hexano (μ=0): [pic 2]
2. Cloroformo (μ=1.15): [pic 3] 
3. Etanol (μ=1.69): [pic 4]
4. Metanol (μ=1.69): [pic 5]
5. Acetato de etilo (μ=1.78): [pic 6]
6. Cetona (μ=2.91): [pic 7]

Reactivos

Los disolventes reactivos a utilizar no tienen momento dipolar (μ) sino pka o pkb debido a que se disocian en medio acuoso.

1. Ácido clorhídrico (pka=-6.2): [pic 8]
2. Hidróxido de sodio (pkb=0.2):  [pic 9]
3. Bicarbonato de sodio (pka=10.3): [pic 10]
4. Ácido fosfórico (pka=2.1):  [pic 11]
5. Ácido sulfúrico (pka=-3.0): [pic 12]

Referencias:

http://solucionesj2p.blogspot.mx/2008/09/factores-que-afectan-la-solubilidad.html
http://solventesindustriales.blogspot.mx/2009/04/solubilidad-solutos-ionicos-disolventes.html

https://curiosoando.com/que-es-un-disolvente-polar

http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/345-polaridad-de-moleculas.html

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