Proyecto de química orgánica I: Extracción y cristalización de beta-caroteno a partir de la zanahoria

Mendoza Reza Citlalli                   Clave: 9

Meza Orozco Ana Carolina         Clave: 10

Proyecto de química orgánica I: “Extracción y cristalización de beta-caroteno a partir de la zanahoria”

Objetivo:

• Realizar una separación del beta-caroteno presentes en las zanahorias usando la técnica de extracción.
• Determinar el punto de fusión a partir de la cristalización del beta-caroteno, así como su pureza obtenida

Información:

En la naturaleza, la mayor parte de los materiales se encuentran como mezclas de sustancias. En química, se requiere de determinadas sustancias pero de la manera pura, por lo cual, los procesos de separaciones de mezclas son indispensables y es esencial que se realice técnicas para poder aplicarlas en el ámbito práctico.

        Los componentes de una mezcla se separan teniendo en cuenta las propiedades de la mezcla. Si se trata de una mezcla sólido y líquido se separan por cristalización, destilación (por diferencia de temperaturas de bullición de los componentes de la mezcla), por extracción (por diferencia de solubilidades de los componentes de una mezcla de un disolvente) o por cromatografía. En este proyecto se realizará las técnicas de extracción, cristalización y filtración en la separación de algunas mezclas.

        La técnica de extracción es un medio de separación basándose en las diferentes afinidades de los componentes de las mezclas en solventes distintos, ya sean no solubles entre sí. Esta técnica es muy útil para aislar cada sustancia de sus fuentes naturales o de una mezcla de reacción.

La técnica de extracción simple es la más común y es utilizando un embudo de separación (o decantación).

Para extraer un componente de una mezcla, es necesario conocer las propiedades de las solubilidades que presentan, una vez identificadas sus propiedades, se realizará una prueba de solubilidades de los componentes, donde a mayor solubilidad tiene el disolvente con el soluto, será el ideal para la extracción.

Las sustancias químicas puras se caracterizan por ciertas constantes físicas (como punto de fusión, de bullición, densidad, etc.) que permite evaluar la pureza. La cristalización es uno de los mejores métodos físicos para purificar compuestos sólidos a temperatura ambiente.

Un compuesto sólido puede cristalizarse a partir  de una solución saturada y caliente, en un disolvente ideal, donde que a temperatura ambiente es poco soluble y en altas temperaturas es soluble. La técnica se basa en el hecho de que, cuando se obtiene el soluto a partir de la extracción, en el momento de cristalizar, forma pequeños núcleos cristalinos que crecen al enfriarse de la disolución, dejando la mayor parte de sus impurezas en el disolvente. En general, una sustancia es más soluble aquellos disolventes cuya estructura se parezcan más, y para esto, se debe considerar un disolvente adecuado para la cristalización, como:

1. El compuesto por cristalizar sea poco soluble en bajas temperaturas pero solubles en altas.
2. No hay reacción en el soluto
3. Que sea lo suficientemente volátil para que resulte fácil eliminarlo de los cristales filtrados
4. Que las impurezas sean más solubles (en frío) que el soluto, evitando una contaminación y un menor rendimiento de cristales.

Para encontrar el disolvente ideal, se recomienda hacer un ensayo con diferentes disolventes, para ello es importante tener las consideraciones ya mencionadas y hacer el uso correcto para la cristalización.

        El punto de fusión de un compuesto sólido es el rango de temperatura a la cual se encuentran en equilibrio la fase sólida y la fase líquida, y se presenta en un intervalo de 2 temperaturas, donde la incial es cuando empieza la primera gota de líquido y la segunda cuando termina de fundir.

Cuando se requiere determinar la pureza, se informa una sola temperatura o el intervalo de temperatura es muy corto. En cambio, si presenta las impurezas que éstas provocan, habrá una disminución del punto de fusión. También existe un punto de fusión mixto, en donde se encuentran 2 componentes en una mezcla, y éstas entre sí se impurifican, donde la mezcla fundirá a una temperatura más baja y el intervalo de fusión será más amplio.

Procedimiento:

I. Separación del beta-caroteno presente en la zanahoria usando la técnica de extracción.

Se corta una zanahoria en trozos pequeños, colocarlos en un vaso de precipitados de 500 mL añadiendo agua, hasta que cubra lo suficientemente las zanahorias, se deja hervir durante 15 minutos. Luego se filtrará de manera simple (por gravedad) el “puré”, exprimiendo suavemente para eliminar todo el agua posible. Posteriormente, se coloca el contenido en un matraz de Erlenmeyer de 250 mL, agregando 30 mL de hexano, se agita ocasionalmente y dejar reposar por 5 a 7 minutos. Decanta el líquido (hexano) en un vaso de precipitados de 100 mL, vaciando el líquido decantado en un embudo.

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