DETERMINACIN DE UN ACETATO MEDIANTE ANLISIS ORGNICO CLSICO Y ESPECTRALJavier M. Posada, Orley A. Vera.javimauros@hotmail.com, Orley.a.v.p@hotmail.com.Presentado a: Elkin RomeroCali, Universidad del Valle, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Departamento de Qumica, Tecnologa qumica, Septiembre de 2012.RESUMENEn esta prctica se realizo la identificacin de un compuesto desconocido en estado lquido, utilizando el anlisis orgnico clsico y la espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier; mediante pruebas fsicas y anlisis elemental se determinaron los pasibles compuestos de la muestra, mientras que con el punto de ebullicin, el espectro FT-IR, una prueba cualitativa y las pruebas de derivados, se caracterizo e identifico el compuesto de la muestra desconocida, es decir un acetato. PALABRAS CLAVE: espectroscopia infrarroja, transformada de Fourier, acetato, derivado.ABSTRACTIn practice this was done to identify an unknown compound in a liquid state, using classical organic analysis with infrared spectroscopy and Fourier transform; through physical testing and elemental analysis were determined bring the sample compounds, whereas the point of boiling, the FT-IR spectrum, a qualitative test and tests derivative was characterized and identified the compound of the unknown, ie acetate.KEYWORDS: Infrared spectroscopies, Fourier transform, acetate, derivatives 21

INTRODUCCINLa determinacin de una estructura lleva consigo el aislamiento del producto, purificacin, determinacin de propiedades fsicas, anlisis cualitativo elemental, anlisis cuantitativo, solubilidad y una serie de pruebas con diversos reactivos para saber que o cuales funciones orgnicas estn presente en su estructura. Una vez determinadas estas es preciso la obtencin y caracterizacin de una serie de derivados para la total identificacin de la sustancia1. El empleo del anlisis instrumental a revolucionado la determinacin de compuestos qumicos, sustituyendo al tradicional anlisis orgnico clsico con nuevas tcnicas analticas: la cromatografa en todas sus gamas (CG, HPLC,), espectroscopia infrarroja, ultravioleta, microondas, espectroscopia de masas, resonancia magntica nuclear, etc1.La espectroscopia ms usada por ser una gran fuente de informacin acerca de la estructura de un compuesto es la espectroscopia infrarroja. sta es un tipo de espectroscopia de absorcin que utiliza la luz infrarroja para irradiar la molcula, basndose en el hecho de que los enlaces qumicos de las sustancias tienen frecuencias vibracionales especificas que corresponden a los niveles de energa de la molcula. El espectro infrarrojo de un producto orgnico, permite confirmar o rechazar la presencia en el mismo determinados grupos funcionales1. El grupo identificado en la muestra es el grupo carbonilo, este est presente en una gran cantidad de compuestos orgnicos: cetonas, aldehdos, cidos carboxlicos, esteres, anhdridos, cloruros de acilo, amidas, lactonas y lactamas. Por ello las vibraciones a que da lugar, han sido de las ms estudiadas desde el punto de vista de la espectroscopia infrarroja. La vibracin de la tensin C=O, aparece en la regin comprendida entre 1905 y 1550 cm-1. El que una determinada estructura, donde est presente el grupo carbonilo, d origen a bandas en una o en otro parte de este amplio intervalo de frecuencias2. En esta prctica se determin mediante el anlisis orgnico clsico y la espectroscopia infrarroja que la muestra es un Ester aliftico (Acetato). Objetivos. Determinar e identificar muestras orgnicas por medio de tcnicas de anlisis clsico y espectral.

Identificar los posibles grupos funcionales de la muestra por medio de su espectro infrarrojo.

Realizar preparacin de derivados para la corroboracin del compuesto identificado mediante el espectro.Parte experimental y resultado.Tabla 1. Pruebas organolpticas.Antes de purificarDespus de purificar

Aspecto fsicoLquido poco viscosoLquido

ColorIncoloroigual

OlorOlor desagradable y penetranteigual

Punto ebullicin218 C

Densidad esp. 1,057

ndice de refraccin1,426

Prueba de la llamaLlama azul, sin desprendimiento de Hollnigual

Despus de realizar la prueba de fusin con sodio NO se encontr cloro, bromo, yodo y nitrgeno, por lo tanto los grupos a estudiar son compuestos que contienen C, H, y posiblemente oxigeno.Tabla 2. Prueba de solubilidadsolventeSolubilidad

AguaInsoluble

NaOH 5% p/vInsoluble

NaHCO3 5% p/vInsoluble

HCl 5% v/vSoluble

H2SO4 conc.Soluble

Tabal 3. Bandas representativas del compuesto desconocido.Bandas representativasNumero de onda (cm-1)Corresponde

12953,93Vibracin de tensin asimtrica del metilo (C-H)

22872,49Vibracin de tensin simtrica del metilo (C-H)

31738,15Vibracin de tensin del C=O

41438,03Vibracin de deformacin asimtrica del metilo (C-H)

51367,11Vibracin de deformacin simtrica del metilo (C-H)

61253,56Vibracin de tensin asimtrica del C-O-C

71080,68Vibracin de tensin simtrica del C-O-C

Tabla 4. Posibles compuestos.CompuestoP.E (C)

Acetato de 2-etilhexilo199

Acetato de octilo201

Anlisis de resultadosPara la identificacin de este compuesto orgnico se realizo el esquema general que se muestra en la gua de laboratorio para as poder identificar ms rpido la muestra.En primer lugar se realizo el examen preliminar o las propiedades organolpticas Tabla 1 estas indicaron que la sustancia desconocida adems de ser liquida, presentaba un olor desagradable, siendo incolora antes y despus de purificar obteniendo un punto de ebullicin 218 C, tambin se realizo la prueba de la llama esta desprendi una llama azul dando indicios de que el compuesto probablemente contenga oxigeno. El no desprendimiento de una llama amarillenta y fuliginosa posiblemente indica que la muestra no tengo un contenido de carbono relativamente alto o un hidrocarburo aliftico esto se corroboro con el espectro IR que se le realizo.Adems se determino la densidad y el ndice de refraccin (Tabla 1), estas propiedades son de mucha ayuda al momento de excluir determinados compuestos, entre los que se consideran probables, durante la identificacin de la sustancia desconocida.En segundo lugar, se procedi a realizar un anlisis cualitativo elemental con la prueba de fusin con sodio para determinar si el compuesto contiene halgenos (X), azufre (S) o nitrgeno (N), el cual dieron negativos, ya que se observo una coloracin zapote indicando que el compuesto no contiene nitrgeno y para la prueba de los halgenos no hubo precipitacin y que el compuesto contenga solo carbono, hidrogeno y posiblemente oxigeno.

Esquema 1. Reaccin general fusin con sodioEn tercer lugar se procedi a realizar las pruebas de solubilidad (Tabla 2) en varios solventes como: agua, solucin de hidrxido de sodio al 5% p/v (NaOH), solucin de bicarbonato de sodio al 5% p/v (NaHCO3), acido clorhdrico al 5% v/v (HCl) y acido sulfrico (H2SO4) concentrado. Se observo una insolubilidad en agua ya que a que el compuesto posee una parte no polar como anillos aromticos o una larga cadena carbonada.

Esquema 2. Reaccin compuesto desconocido con agua.Donde:X= grupo funcional R= anillos aromticos cadenas de ms 5 carbonosLa insolubilidad en NaOH y (NaHCO3), al 5% se deba a que el grupo funcional del compuesto posea un larga cadena carbonada

Esquema 3. Reaccin del compuesto desconocido con una base.Al contrario de los anteriores se observo solubilidad en HCl diluido debido a que no hay presencia de iones H+ en el medio ocurriendo una hidrlisis del grupo funcional

Esquema 4. Reaccin de compuesto desconocido con un acido diluido. Tambin se observo solubilidad en H2SO4 concentrado esto se debe a que hay una reaccin de sulfonacin que le ocurre al grupo funcional del compuesto.

Esquema 5. Reaccin del compuesto desconocido con acido concentrado.De acuerdo al test de Okhan (pruebas de solubilidad) se determino que el compuesto se encontraba entre dos posibles conjuntos de grupos funcionales: Grupo N: Aldehdos, cetonas, esteres, alcoholes, teres, alquenos, alquinos y compuestos aromticos activados.En cuarto lugar para determinar el grupo funcional se realizo la caracterizacin del compuesto por espectroscopia IR con transformada de Fourier. En el espectro de infrarrojo (Anexo 1) se observaron las bandas (Tabla 3) de vibracin de tensin de los metilos (C-H) en 2953,93 cm-1 y 2872,49 cm-1 las cuales corresponde a las vibraciones de tensin asimtrica y simtrica respectivamente, indicando que el compuesto es aliftico, ya que las bandas de tensin mayores a 3000 cm-1 corresponde a hibridaciones sp2. En el espectro se observo una banda bastante fuerte con un nmero de onda de 1738,15 cm-1 el cual corresponde a la vibracin de tensin del grupo carbonilo (C=O), tambin se presentaron unas bandas de vibracin de tensin de 1253,56 y 1080,68 cm-1, estas pertenecen a vibracin de tensin de C-O-C de los esteres (acetatos) segn la literatura. Adems las bandas de deformacin del metileno se presentaron en 1438,03 y 1367,11 cm-1 corroborando la presencia de metilos en el compuesto.Para corroborar si el compuesto es un Ester se realizo la prueba de la hidroxilamina, la cual dio positiva. Ya que sta prueba implica la formacin de un acido hidroxmico mediante la reaccin entre la hidroxilamina y el ster. El acido hidroxmico se detecta por el color violeta que se forma con el cloruro frrico. Como se muestra en la siguiente reaccin:

Esquema 5. Mecanismo una sustitucin nucleofilica de la hidroxilamina a un Ester.Esto confirma que el compuesto desconocido es un Ester (acetato) con un punto de ebullicin de 218 C.Adems la insolubilidad del ster (acetato) en agua nos da indicio de que es un ster con una parte hidrocarburo larga que se encuentra entre de 5 o 6 tomos carbonos en adelante, y la solubilidad con H2SO4 es simplemente la reaccin inversa de la esterificacin, producindose por lo tanto el cido Carboxlico y alcohol respectivo

Esquema 6. Reacion de Hidrlisis cida de los steres3.Para el caso de las bases en NaOH y (NaHCO3) se esperara una saponificacin para la una sal carboxilato de sodio o potasio y el respectivo alcohol.

Esquema 7. Reacion de Hidrlisis alcalina de los steres(saponificacin)3En este no se solubilizo si no que se logro ver una capa acetosa se debido a que la ster (acetato) de cadena larga evitando la solubilidad.Por ltimo se procedi a identificar el compuesto mediante su derivado, al ser un ster aliftico se puede identificar mediante su parte alcohlica o acida.Primero se identifico la parte alcohlica del ster mediante la reaccin, catalizada por acido, del ster con acido 3,5-dinitrobenzoico Esquema 8. Reaccin para identificar la parte alcohlica de un ester4. Para obtener un derivado con un punto de fusin de 99 C, este punto de fusin no corresponde al derivado ya que pertenece al etil-3,5.dinitrobenzoato que esta a una temperatura de fusin de 95 C segn la literatura. Esto se debi a que el ster no reacciono con el acido 3,5-dinitrobenzoico si que fue el etanol que se adiciono segn los parmetros de la gua de laboratorio-En segundo lugar se procedi a identificar la parte acida el cual conlleva una hidrolisis con una base al cual se hacia reaccionar con una sal sdica del acido con p-toluidina

Esquema 9. Reaccin para identificar la parte acida de un ester4.De ste no se llego a obtener el derivado deseado si no que se obtuvo el precursor la p-toluidina, la posible causa es que no se halla seguido el debido procedimiento de la gua como en el tiempo requerido para el reflujo o que en la evaporacin se haya llevado a sequedad.El compuesto es un acetato con un R de 6 a 9 tomos de carbono; en si no se pudo identificar el compuesto debido a la poca informacin dada por las propiedades organolpticas, ,las pruebas de derivados y el espectro FT-IR, ya que en la identificacin de los compuestos por este ltimo es muy difcil, debido a que por este medio se identifican los grupos funcionales y no en la identificacin del compuesto.Conclusiones Por espectroscopia infrarrojo es una forma ms til para conocer los diferentes grupos funcionales que tiene la muestra desconocida.

El grupo funcional identificado en esta prctica es el ter(acetato).

La espectroscopia permite al analista identificar ms fcilmente los grupos funcionales. Pero no ayuda en si identificar el compuesto.Referencias.[1] Ortega Juan. J; Blanco Manuel, Identificacin de Compuestos Orgnicos por Espectroscopia Infrarroja 4ta ed. Centro de Estudios y Experimentacin de Obras Publicas. Pag. 7-10[2] Ibd., 47-50[3] WikiDoc. Hidroxido de sodio.Propiedades Quimicas http://www.wikidoc.org/index.php/Sodium_hydroxide. Revisado 9 de diciembre de 2012.[4] Zuluaga C. F; Insuasty O. B; Yates, B. Anlisis orgnico Clsico y Espectral. Facultad de Ciencias, Departamento de Qumica, Universidad del Valle. Santiago de Cali. 2000. Pag. 38-39

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