Punto De Funsion

PRÁCTICA 7

DETERMINACION DE PUNTOS DE FUSION

CRISTALIZACIÓN DE PRODUCTOS ORGÁNICOS

DETERMINACIÓN DE PUNTOS DE FUSIÓN

INTRODUCCIÓN

Desde un punto de vista práctico el punto de fusión de un sólido cristalino se puede definir como la temperatura a la que el sólido se transforma en líquido a la presión de 1 atmósfera. En una sustancia pura, el cambio de estado es generalmente muy rápido y la temperatura es característica, no afectándose prácticamente por un cambio moderado de presión. Por esto el punto de fusión es una buena constante muy utilizada en la identificación de sólidos.

Cuando una sustancia pura en estado líquido se enfría de tal forma que se evite el subenfriamiento, solidifica a la misma temperatura a la que la fase sólida funde. Por tanto, en una sustancia pura el punto de fusión y el punto de solidificación son idénticos. El punto de fusión (y solidificación) de una sustancia se define mejor como la temperatura en la que las fases sólida y líquida pueden existir en equilibrio, una en presencia de la otra, a la presión de 1 atmósfera.

El punto de fusión se altera sensiblemente por la presencia de impurezas por lo tanto esta constante constituye además un valioso criterio de pureza, ya que un sólido casi puro funde en un intervalo muy pequeño de temperaturas y con un límite superior muy próximo al verdadero punto de fusión. Un sólido bastante impuro presenta generalmente un intervalo de fusión bastante amplio y una temperatura límite superior considerablemente por debajo del punto de fusión verdadero. Por este motivo la purificación de un sólido se sigue frecuentemente observando el punto de fusión.

PREPARACIÓN Y LLENADO DE CAPILARES

Para la determinación de un punto de fusión se debe introducir una pequeña muestra del sólido, perfectamente seca y pulverizada, en un tubo capilar de vidrio (si fuese necesario se deberá moler en un mortero y machacar o pulverizar sobre un trozo de papel de filtro con una espátula pequeña). Los capilares se deben cerrar por uno de sus extremos (el extremo de color azul). Para ello se introduce el extremo del capilar en la llama de un mechero, girándolo y manteniéndolo así unos segundos. Tras enfriar, se invierte el tubo capilar y se toma una pequeña cantidad de sólido por el extremo abierto. Entonces se le da la vuelta y se baja el sólido al fondo del tubo golpeando suavemente su extremo cerrado sobre la mesa, sujetándolo entre los dedos pulgar e índice (o dejando caer el tubo por el interior de una varilla hueca de unos 60 cm puesta verticalmente sobre la mesa). Se repite la operación hasta llenar aproximadamente 0,5 mm del tubo capilar. Una mayor cantidad de muestra puede inducir a errores en la determinación del punto de fusión.

APARATOS Y PROCEDIMIENTOS

Hay dos tipos de aparatos para la determinación del punto de fusión: el aparato de Thiele y aparatos de calefacción electricos. El primero de ellos es bastante antiguo y su uso tiende a eliminarse. Los aparatos de calefacción eléctricos son más cómodos de manejar. Suelen estar equipados de un mando que permite controlar la velocidad de calefacción, y una lente que permite observar la muestra con más facilidad. Existen muchos modelos en el mercado. Independientemente del aparato que se utilice la calefacción en las proximidades del punto de fusión debe ser lo más lenta posible (1 ºC /min), y debe anotarse el intervalo desde el momento en que la muestra se reblandece y se separa de las paredes del capilar hasta que se transforma totalmente en un líquido transparente. Algunas sustancias descomponen antes de alcanzar su punto de fusión, lo que se pone de manifiesto por un cambio de color. En ese caso también deberá anotarse dicha temperatura de descomposición.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Esta experiencia consiste en la determinación de los puntos de fusión de dos sustancias, una de ellas conocida y otra problema.

Se toma una pequeña muestra de la sustancia conocida y se introduce después una pequeña cantidad de la misma en un capilar de puntos de fusión. Con ayuda del aparato de calefacción eléctrico existente en el laboratorio se determina el mismo (el monitor indicara el manejo del aparato), y se compara con su punto de fusión tabulado. Se comienza la calefacción al principio rápidamente hasta llegar a unos 10 oC por debajo del punto de fusión de la muestra y después lentamente de forma que la temperatura del baño se eleve a una velocidad no superior a 1-2 ºC por minuto. Se observa y anota el intervalo del punto de fusión, desde el momento en que la muestra reblandece y se separa de las paredes del capilar hasta que se ha transformado en un líquido transparente.

A continuación se determina de manera similar el punto de fusión de la muestra problema. Con ayuda de una tabla de puntos de fusión se seleccionan dos o tres compuestos posibles (considerando por ejemplo, aquellos que posean un punto de fusión 3-4 ºC por encima y por debajo del punto de fusión experimental obtenido). Posteriormente se prepara una pequeña cantidad de mezcla de la muestra problema y uno de los compuestos posibles (se hace la misma operación con todos los compuestos posibles seleccionados) y se determina su punto de fusión. Si la sustancia problema es la misma que el compuesto elegido el punto de fusión no debe variar con respecto al obtenido inicialmente. Si no es la misma, se obtendrá un intervalo de fusión muy amplio cuya temperatura superior estará muy por debajo del punto de fusión experimental. Explicar por qué. Esta técnica de identificación se denomina punto de fusión mixto.

Compuesto

Punto de fusión (ºC)

Acetanilida

115

Ácido benzoico

122

Benzamida

128

Urea

132

Ácido trans-cinámico

133

Benzoína

137

Ácido salicílico

158

Benzanilida

161

CUESTIONES

1. ¿Qué efecto ejercerá cada una de las siguientes circunstancias sobre el punto de fusión observado y en el intervalo de fusión de una muestra?: a) uso de un capilar de paredes gruesas; b) una calefacción rápida; c) empleo de mucha cantidad de muestra.

REACTIVOS Y MATERIALES

Acetanilida, ácido benzoico, benzamida, urea, ácido trans-cinámico, benzoína, ácido salicílico, benzanilida.

Bloque eléctrico para determinar puntos de fusión, capilares de vidrio (1.15-1.55-70 mm).

CRISTALIZACIÓN DE PRODUCTOS ORGÁNICOS

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Filtración en caliente con un filtro de pliegues. Recristalización. Filtración al vacío con embudo Büchner. Secado de cristales.

INTRODUCCIÓN

La cristalización es el procedimiento más adecuado para la purificación de sustancias sólidas.

En general, la purificación por recristalización se basa en el hecho de que la mayoría de los sólidos son más solubles en un disolvente en caliente que en frío. El sólido que se va a purificar se disuelve en el disolvente caliente, generalmente a ebullición, la mezcla caliente se filtra para eliminar todas las impurezas solubles, y entonces la solución se deja enfriar para que se produzca la cristalización. Finalmente, los cristales se separan por filtración y se dejan secar. Si con una cristalización sencilla no se llega a una sustancia pura, el proceso puede repetirse empleando el mismo u otro disolvente.

Cuando se desconoce el disolvente en el que se puede recristalizar una determinada sustancia, la primera operación, por tanto, es la búsqueda del disolvente. Para ello se ensaya la solubilidad de la sustancia (una pequeña porción) en una gama de disolventes. El adecuado es aquel que disuelva la máxima cantidad de sustancia en la menor cantidad de disolvente a ebullición, y que a su vez, disuelva la menor cantidad de sustancia en frío.

Si hay varios disolventes posibles, el criterio a seguir es el de menor toxicidad, mayor facilidad de manipulación y menor precio. En este sentido el primer disolvente a ensayar será siempre el agua, siendo éste el disolvente a elegir si fuera posible.

PREPARACION DE FILTROS

Existen varias clases de filtros:

1. Filtros de pliegues. Se utilizan cuando interesa la disolución que se obtiene después de filtrar, denominada comúnmente "filtrado", quedando el sólido o "residuo" en el filtro. Para hacer un filtro de pliegues se opera según la figura B de la práctica 3.

Este tipo de filtros se caracteriza por poseer una mayor superficie de filtración, realizándose así ésta más rápidamente.

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