Solubilidad, Recristalización Y Extracción Con Solventes

El presente informe mostrará los resultados obtenidos los resultados obtenidos al determinar la solubilidad, recristalizacion y extracción con solventes de compuestos orgánicos, a partir de distintos procesos como baños de agua caliente, baños de hielo, filtración al vacio y separación de mezclas. A continuación observaremos lo realizado en el laboratorio, elaborando una descripción detallada de cada uno de los pasos a seguir y los resultados conseguidos al hallar la solubilidad, recristalizacion y extracción con solventes de diferentes sustancias.

Introducción. En la naturaleza ninguna, o casi ninguna sustancia, se encuentra totalmente pura, por esto se ha buscado por medios físicos y/o químicos la separación de estas para mejorar su pureza y calidad. Un concepto clave en este ámbito es la solubilidad (cantidad máxima de soluto que puede disolverse en 100 g de disolvente a una temperatura determinada);la solubilidad se presenta gracias a la forma en que interactúan el(los) soluto(s) con el disolvente, teniendo en cuenta que los componentes de la disolución tienen que presentar la misma polaridad. La cinética de las partículas también juega un papel relevante ya que el movimiento de ellas las organizará de manera que no se pueda distinguir una de otra.

Según la cantidad de soluto que albergue el solvente, las disoluciones se dividen en 3 tipos, saturadas, insaturadas y sobresaturadas; las soluciones saturadas tienen la cantidad máxima de soluto que puede disolver el solvente;por otro lado,en las insaturadas, la cantidad de soluto es menor que la que puede disolver, y contrario a esto tenemos las que tienen más soluto del que podrían disolver a una temperatura determinada, denominadas sobresaturadas. (1)

Uno de los procesos utilizados en la separación de sustancias es la recristalización,que ha sido de gran importancia debido a que brinda la posibilidad de obtener un componente en un alto porcentaje de purezapor la diferencia significativa en la solubilidad en un disolvente. Obteniendo un sólido puro con el cualposteriormente se puede determinar el grado de precisión del procesocomparando el punto de fusión de lo obtenido con el punto de fusión de la misma sustancia pura. (2)

Otro de los procedimientos más utilizados para la separación y purificación de compuestos orgánicos es la extracción con solvente, que es un proceso mediante el cual se puede separar un componente inmerso en una mezcla a través de la adición de un solvente distinto al inicial que le proporciona mayor estabilidad a dicho componente al ser más soluble en él,y teniendo que su mezcla es inmiscible en el solvente que lo contuvo inicialmente. Este mecanismo se aplica con mayor frecuencia para separar compuestos orgánicos poco polares que se disuelven fácilmente en solventes también orgánicos, y los demás componentes presenten una menor solubilidad y prácticamente inmiscibles en el nuevo disolvente. Básicamente cuando el líquido orgánico interacciona con la disolución acuosa se forman dos fases; una orgánica y otra acuosa, los componentes se distribuyen en dichas fase, la sustancia a separar y purificar pasara a la fase orgánica y los demás que son menos solubles en esta, quedaran en la otra fase. Esto se debe a la propiedad de selectividad que en este caso se convierte en un factor de separación del componente deseado. (3)

El presente artículo pretende dar a conocer el concepto de solubilidad, los factores que intervienen en dicho proceso, de igual forma demostrar experimentalmente la importancia de la estructura de los compuestos, y por consiguiente la polaridad del mismo, para la solubilidad. También busca mostrar distintos métodos de purificación y separación de compuestos orgánicos, mostrando los distintos tipos como la extracción como lo son la sencilla y la múltiple, para encontrar el método más eficaz para la purificación.

Metodología. Inicialmente se tomó 6 tubos de ensayo y se le coloco 1 ml de agua destilada a cada uno, se le agregó una pequeña cantidad de diferentes solutos, tales como: acetanilida, urea, glucosa, ácido benzoico, aceite cristal y 1-butanol respectivamente (Fig. 1). Se observó la disolución durante cierto tiempo y se comprobó si eran solubles o no. Las muestras insolubles se llevaron a un baño de agua caliente, y se observó nuevamente (Fig. 2). Se repitió el mismo proceso utilizando como disolvente el hexano.

Simultáneo a la anterior experiencia se tomó una pequeña cantidad de ácido benzoico impuro y se coloco en un erlenmeyer, se adicionó 30 ml de agua y se llevo a ebullición. Para que se disolviera la solución completamente se le agregó 5 ml más de agua y se dejó hervir, posteriormente se agregó una pizca de carbón activado y se dejo calentar lentamente. Luego, se filtró la muestra a través de un embudo, el filtrado se dejó enfriar en un baño de agua y después en un baño de hielo hasta que se precipitó todo el sólido. Por último de separó el solvente por filtrado al vacio en un embudo de Buchner (Fig. 3).

Por otro lado, se tomó 30 ml de solución de cristal violeta y se dividió en dos porciones de 15 ml. Una de estas partes se colocó en un embudo de separación y se le agregó 15 ml de cloroformo, luego se agito lentamente y se coloco en el aro para permitir que la mezcla se separe en dos capas. Luego, se procedió a extraer las fases en diferentes erlenmeyers (Fig. 4) y se determinó cual era la fase orgánica y cual la acuosa.

Además, se dividió los otros 15 ml de cristal violeta en tres porciones iguales y se les agregó a cada uno 5 ml de cloroformo. Cada mezcla se colocó en el embudo de separación y se extrajo la fase acuosa y la orgánica (Fig. 5).

Resultados. Alo largo de la experiencia realizada en el laboratorio se obtuvieron los siguientes datos acerca de solubilidad del grupo de compuestos mostrados en la siguiente tabla:

Tabla 1: solubilidad de algunos compuestos en disolventes como el Agua y el Hexano.

Disolvente

Soluto Agua Hexano

Soluble Insoluble Soluble Insolu-ble

Acetanili-da En agua caliente

No soluble

Urea

Soluble

Glucosa

Soluble

Acido benzoico Soluble en agua fría.

Aceite Cristal

No soluble.

Total-mente.

1-Butanol En peque-ñas propor-ciones.

Aunque en la segunda experiencia no se lograron tomar datos cuantitativos que dieran bases para el análisis del método de recristalización, como un proceso de gran utilidad para la purificación de compuestos orgánicos, muy cercana al 100%, se tiene la siguiente

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