Guión de Prácticas de QBI 2014-2015

Qumica Bioinorgnica. Prcticas de laboratorio

Curso 2014-2015 1

Universidad de Castilla-La Mancha

Facultad de Ciencias Ambientales y Bioqumica

QUMICA BIOINORGNICA

PRCTICAS DE LABORATORIO

Segundo curso


Curso 2014-2015 2

NORMAS GENERALES PARA EL TRABAJO EN EL LABORATORIO

El laboratorio de qumica requiere una razonable prudencia por parte del

experimentador para mantener su seguridad. Cada reactivo que se utiliza en nuestro

laboratorio, lleva consigo una etiqueta que seala los riesgos ms importantes derivados

de su uso, las precauciones que hay que adoptar para su utilizacin, as como las

primeras ayudas en caso de accidente. A continuacin se discuten las precauciones ms

importantes.

1.- En el laboratorio es absolutamente necesario el uso de bata y gafas de seguridad en

todo momento. Adems, algunas prcticas requieren el uso de guantes.

2.- Antes de realizar cualquier prctica es importante consultar las fichas de seguridad

y leer cuidadosamente las frases de riesgo y seguridad de los recipientes

correspondientes.

3.- Comunique al profesor inmediatamente cualquier salpicadura, rotura o

accidente en general, por leve que ste le parezca para, en su caso, tomar las

medidas procedentes.

4.- Antes de comenzar una experiencia, el alumno debe estudiar detenidamente los

pasos para su realizacin y conocer exactamente los peligros que implican las

diferentes operaciones, as como qu tendra que hacer en caso de accidente.

5.- El alumno no deber iniciar la realizacin del experimento antes de tener la

autorizacin del profesor, a quien, por otra parte, deber hacer aquellas preguntas

referentes a cualquier duda relativa al desarrollo de la experiencia.

6.- El alumno utilizar su cuaderno de laboratorio para anotar todo el desarrollo

experimental de la prctica, con los correspondientes ensayos complementarios,

indicando los experimentos, observaciones y clculos realizados. El cuaderno

incluir la fecha y deber rellenarse inmediatamente, segn se va realizando cada

experimento.

7.- Al finalizar la sesin diaria en el laboratorio, el alumno est obligado a dejar su

puesto de trabajo y el material perfectamente recogido.

8.- Al finalizar cada prctica, el alumno entregar al profesor las respuestas a los

ensayos complementarios y cuestiones que aparecen al final de los guiones.

9.- El alumno no debe tirar por la pila nada sin permiso del profesor y se utilizar el

sistema de recogida de residuos existente en el laboratorio.

10.- Para evitar posible contaminacin, el alumno jams volver a introducir las

sustancias qumicas sobrantes en los frascos.

11.- Mantenga las balanzas limpias. No coloque las sustancias qumicas directamente

sobre los platillos de las balanzas, poner primero un pequeo recipiente


Curso 2014-2015 3

perfectamente seco y limpio (pesa sustancias o vidrio de reloj) o un papel de filtro.

Nunca debe pesarse un objeto mientras est caliente.

12.- Nunca deben realizar experimentos sin autorizacin.

13.- No se debe aplicar la llama directa a un recipiente con material voltil o

inflamable.

14.- Aquellas experiencias que incluyan desprendimiento de gases nocivos o

manipulacin de sustancias voltiles peligrosas, debern realizarse en vitrina.

PRECAUCIONES ESENCIALES

Siga todos los consejos con exquisito cuidado especialmente aquellos que se refieran al

trabajo en condiciones peligrosas.

Usando reactivos qumicos, asegrese de que no se equivoca al leer la etiqueta. Lala

dos veces. No utilice ningn reactivo que haya perdido su etiqueta y entrguelo

inmediatamente al profesor. Nunca limpie un frasco sin etiqueta, consulte antes al

profesor.

Recuerde que el orden es muy importante para evitar accidentes. Trabaje sin prisa,

pensando en cada momento lo que est haciendo y con el material y reactivos

preparados. Mantenga las mesas y vitrinas siempre limpias.

No se permite la entrada en el laboratorio de prcticas a ninguna persona ajena a

stas.

Aprender a trabajar con orden y seguridad es un aspecto ms de las prcticas, por lo que

se tendr en cuenta a la hora de valorar los resultados del aprendizaje.

Un comportamiento irresponsable podr acarrear la inmediata expulsin del laboratorio

como primera medida.

CUADERNO DE LABORATORIO

Los investigadores consideran su cuaderno de laboratorio como una de sus valiosas

posesiones. El cuaderno de laboratorio resume el trabajo que han hecho y los resultados

obtenidos. Nuestro deseo es ensear a llevar un cuaderno de laboratorio que le sirva de

experiencia para un futuro y como forma de aprovechar mejor su trabajo. He aqu unos

consejos sobre como llevarlo:

Todos los datos deben apuntarse en cuanto se obtienen de una forma concisa y legible.

No debe omitir ni los datos cuantitativos ni los cualitativos.

Al comienzo de cada reaccin, apunte las cantidades usadas de cada reactivo y su

equivalencia en moles. Esquematice los procesos qumicos que llevan a la preparacin

de la sustancia final.

Anote las caractersticas de todo el material utilizado en el transcurso de la prctica.

Escriba su versin del procedimiento operativo, sealando todas aquellas observaciones

que hayan merecido su inters.

Intente interpretar todas sus observaciones (no apunte slo aparece un precipitado amarillo sino que aada presumiblemente de CaCO3) indicando si sus interpretaciones son de origen terico (las sales alcalinotrreas con anin como CO32-, SO4

2-, son insolubles) o prctico (he mezclado disoluciones de BaCl2 y Na2CO3 y me ha aparecido un precipitado blanco que slo puede ser debido al BaCrO3 ya que el NaCl

es soluble), etc.


Curso 2014-2015 4

PRCTICA 1

PREPARACION DE ACETATO DE COBRE (II)

Introduccin

El cobre esta distribuido en los sistemas vivos a niveles traza. Tiene un papel esencial

en un gran nmero de enzimas, especialmente en algunas involucradas en procesos

catalticos de transferencia de electrones y en el transporte y activacin de dioxgeno.

OBJETIVOS

Se pretende sintetizar un compuesto de coordinacin de cobre que nos servir como

producto de partida en la prctica siguiente.

Adems, se comprobarn sus propiedades magnticas mediante la medida de la

susceptibilidad magntica.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

SNTESIS DE ACETATO DE COBRE (II) MONOHIDRATO

En un vaso de 100 ml, equipado con un ncleo de agitacin magntica, se disuelven 2.5

g de Cu(SO4).5H2O en 50 ml de agua. La mezcla se calienta hasta 40-50C utilizando

una placa calefactora.

Usando un cuentagotas, se aade amoniaco concentrado a la disolucin caliente hasta

que el color azul plido inicial cambie a azul intenso. Durante la adicin se observar la

aparicin de un precipitado que posteriormente se redisuelve. Se aaden 800 mg de

lentejas de NaOH a la disolucin obtenida y se agita durante 20 minutos a 55-65C en

una placa calefactora, observndose la aparicin de un precipitado de Cu(OH)2. Se deja

enfriar la mezcla a temperatura ambiente y el slido obtenido se filtra y se lava con tres

porciones de 20 ml de agua caliente.

El slido se transfiere a un vaso de precipitados de 100 ml y se disuelve en la mnima

cantidad de cido actico del 10%. Al evaporar la disolucin en la vitrina sobre un bao

de arena, casi hasta sequedad, se observa la aparicin de unos cristales de color azul

oscuro, que se separan por filtracin una vez enfriada la mezcla. El producto se seca por

succin y posteriormente al aire hasta el da siguiente.

CUIDADO!: El acetato de cobre (II) monohidrato es txico por inhalacin, ingestin

oral o absorcin directa por la piel.

SUSCEPTIBILIDAD MAGNTICA

Mida el valor de la susceptibilidad magntica utilizando la balanza de susceptibilidades.

CUESTIONES

1. Escriba todas las reacciones que tienen lugar. Calcule la cantidad de cada reactivo empleado.

2. Qu tipo de coordinacin presentan los ligandos acetato en el complejo? 3. Cul es la estructura del derivado obtenido? 4. Compare el valor de la susceptibilidad magntica obtenida con la calculada.

Razone este valor.

5. Calcule el rendimiento de la sntesis.


Curso 2014-2015 5

PRCTICA 2

PREPARACION DE CIS y TRANS-BIS(GLICINATO)COBRE (II)

Introduccin

La glicina puede disociarse para formar el anin glicinato (gly), que se puede coordinar

a una gran variedad de centros metlicos.

Dada su asimetra puede dar lugar a ismeros estructurales dependiendo de la

orientacin relativa con la que se coordine.

[Cu(CH3CO2)2(H2O)]2 + H2NCH2CO2H [cis-Cu(gly)2]H2O + [trans-Cu(gly)2]H2O

OBJETIVOS

El objetivo de esta experiencia es ilustrar las posibilidades de coordinacin de los

aminocidos y las protenas a los iones de metales de transicin con la preparacin de

los dos ismeros geomtricos, cis y trans bis(glicinato)cobre(II).

As, la reaccin directa entre acetato de cobre(II) monohidratado (Prctica 1) y glicina

da lugar a una mezcla en equilibrio de ambos ismeros geomtricos.

El ismero cis precipita mucho ms rpidamente que el trans, desplazando el equilibrio

hacia la formacin de este ismero cis, que es el nico que se obtiene. Dicho ismero,

cinticamente ms favorecido se convierte en el trans (que es el favorecido

termodinmicamente) simplemente por calentamiento a 180C durante 15 minutos.


1. SNTESIS DE CIS-BIS(GLICINATO)COBRE(II)

Sobre una disolucin de 500 mg de acetato de cobre (II) monohidrato en 7.5 ml de agua

caliente se aaden 5 ml de etanol caliente. La temperatura de la disolucin debe

mantenerse a 70C.

En otro matraz aparte se prepara una disolucin de 375 mg de glicina en 5 ml de agua

caliente. Esta disolucin se aade gota a gota (pipeta Pasteur) y agitando vigorosamente

sobre la disolucin de acetato de cobre (II). Una vez realizada la adicin, se para la

agitacin y se deja que la disolucin se enfre a temperatura ambiente.

Finalmente se completa la precipitacin enfriando en un bao de hielo y el producto as

obtenido se filtra, se lava con 5 ml de etanol fro (0C) y se seca por succin.


Curso 2014-2015 6

2. SNTESIS DE TRANS-BIS(GLICINATO)COBRE(II).

Se colocan ~35 mg del ismero cis obtenido en el primer apartado en un matraz y se

calienta a una temperatura aproximada de 220C utilizando un bao de arena hasta la

observacin del cambio de color de la muestra. A continuacin, se saca la muestra del

bao y se deja enfriar a temperatura ambiente.

Precaucin: Utilice una muestra de cis-bis(glicinato)cobre(II) perfectamente seco.

SUSCEPTIBILIDAD MAGNTICA

Mida el valor de la susceptibilidad magntica utilizando el mtodo de Evans y la

balanza de susceptibilidades del ismero cis.

CUESTIONES

1. Escriba y comente todas las reacciones que se verifican en esta preparacin. 2. Halle el nmero de milimoles de cada sustancia empleada y comprelos. 3. Qu contiene el filtrado de la primera filtrada? 4. Qu son los ismeros geomtricos? 5. Peso de cristales obtenidos. 6. Calcule el rendimiento de la sntesis.


Curso 2014-2015 7

PRCTICA 3

EL pH METABLICO

Introduccin

El dixido de carbono es un gas que esta cumpliendo con diversas funciones

fundamentales en el metabolismo general del organismo humano, debido a que est

relacionado con el proceso de respiracin, control del pH respiratorio y metablico,

formacin de sustancias base del tejido seo, etc.

OBJETIVO

Estudiar el comportamiento del CO2 en agua y sus reacciones.

OBJETIVOS PARTICULARES

El alumno relacionar las propiedades del CO2 con la importancia que tiene en la

regulacin del pH en el metabolismo.


Prepare las siguientes disoluciones:

(a) 50 ml de una disolucin saturada de hidrxido de calcio. Para ello disuelva en 50 ml

de agua la cantidad requerida de soluto, de acuerdo con la solubilidad encontrada en las

tablas, y aada un pequeo exceso. Filtre la disolucin

(b) 40 ml de H2SO4 del 20%

(c) 100 ml de una disolucin 0.5 M de NH4OH.

(d) 100 ml de una disolucin 0.1 M de NaOH

Monte el aparato descrito en la figura:

Coloque 5 g de Na2CO3 en el matraz y ponga agua en el frasco lavador hasta que la

varilla quede sumergida en ella. Coloque 10 ml de la disolucin de Ca(OH)2 en el vaso

de precipitados.


Curso 2014-2015 8

Aada, gota a gota, el H2SO4 del 20% sobre el carbonato de sodio haciendo pasar el gas

que se desprende a travs del agua y de la disolucin bsica contenida en el vaso de

precipitados. Cuando se forme precipitado en el vaso que contiene Ca(OH)2 retrelo y

ponga otro con la disolucin de NH4OH. Contine la adicin de cido hasta que cese el

desprendimiento de gas.

Transfiera el agua del frasco lavador a un tubo de ensayo y mida el pH. Adicione unas

gotas de HCl (concentrado) y observe si se produce algn cambio.

Aada unas gotas de una disolucin de CaCl2 sobre las disoluciones de Ca(OH)2 y

NH4OH sobre las que ha borboteado el dixido de carbono. Anote e interprete los

resultados.

Hierva 30 ml de agua destilada durante 5 minutos y mida el pH.

En un tubo de ensayo coloque 4 ml de agua destilada y aada una gota de fenoftalena y

una gota de NaOH 0.1 M. Llene un globo y, utilizando una pipeta Pasteur, haga pasar el

contenido el mismo a travs de la disolucin de NaOH. Anote los resultados.

CUESTIONES

1. Exprese la solubilidad del Ca(OH)2 en moles por litro. 2. Escriba, ajuste y comente las reacciones de todos los apartados de la prctica. 3. Cul es el pH del frasco lavador? Razone los resultados. 4. Qu papel tiene el CO2 en la regulacin del pH metablico? 5. Cul es el sistema de regulacin del pH ms comn en el organismo humano?. 6. Cul es el origen del carbonato de calcio en estructuras como huesos, dientes y

caparazones como los cascarones de huevo?

7. Qu sucede cuando se hace pasar CO2 sobre una disolucin de amoniaco?


Curso 2014-2015 9

PRCTICA 4

CLOROFILAS

Introduccin

Hay un gran nmero de biomolculas en las cuales el in metlico se encuentra

encerrado en la cavidad de una estructura molecular.

Algunos ejemplos, son enzimas como la anhidrasa carbnica, antibiticos como la

valinomicina o monensina, las cuales actan en el transporte activo de cationes (Na+,

K+) a travs de la membrana celular; tambin compuestos que transportan oxgeno

como la hemoglobina; o bien, la clorofila, encargada de atrapar la energa solar para

nosotros y tambin responsable del color verde las plantas.

Las clorofilas son un grupo muy importante de biomolculas metlicas localizadas en

los organelos intracelulares denominados cloroplastos.

La clorofila tiene un magnesio tetrapirrlico de la clase de la clorina que tiene un anillo

alicclico nico. La figura 1 muestra la estructura de la clorofila, junto con partes de la

estructura de la clorofila b y bacterioclorofila a La quinta y sexta posicin de

coordinacin pueden ser ocupadas por el agua, y tambin ofrecen la posibilidad de la

formacin de dmeros o agregados de mayor tamao.

La estructura, funcin y organizacin de la clorofila ha sido bien estudiada. En un

tiempo se pens que la clorofila estaba presente en la forma a o b, la b teniendo presente

el grupo formilo en la posicin 3 ms que el grupo metilo. Sin embargo, clorofilas del

tipo c, d, c1 y c2 han sido conocidas. Los dos ltimos ejemplos involucran porfirinas

ms que clorinas.

Figura 1


Curso 2014-2015 10

OBJETIVOS

Aislar y caracterizar mediante espectroscopia ultravioleta-visible una clorofila

Determinar mediante espectroscopia ultravioleta-visible la influencia de la sustitucin

del in magnesio por otros iones metlicos en el anillo de la clorofila


1. PREPARACIN DE DISOLUCIONES

Prepare las siguientes disoluciones:

(a) 100 ml de HCl 0.1 M

(b) 100 ml de cido actico del 10%.

2. EXTRACCIN LAS CLOROFILAS

Pese 5 g de hojas verdes de espinacas. Despus de lavarlas, secarlas y eliminar los

tallos, macrelas en un mortero hasta conseguir una pasta homognea, y aada 30 ml de

acetona. Filtre el extracto utilizando un filtro de pliegues.

Coloque el extracto obtenido ante una lmpara de luz UV. Anote sus observaciones.

Registre el espectro de absorcin de la disolucin.

3. INTERCAMBIO DEL IN MAGNESIO POR LOS IONES CINC Y COBRE

EN EL ANILLO DE FEOTININA

Intercambio por etapas:

Aada 0.5 ml de HCl 0.1 M a 2 ml del extracto crudo de clorofila. Caliente un poco

para acelerar la reaccin. Irradie la disolucin con luz UV.

Observe y describa los cambios.

Obtenga el espectro de absorcin ultravioleta visible de las disoluciones obtenidas en el

rango de 700 a 250 nm.

Divida la disolucin anterior que contiene a la feofitina en dos partes.

A una de las partes agrguele 1 ml de disolucin concentrada de una sal de cinc y a la

otra parte 1 ml de una disolucin concentrada de cobre (II). Irradie cada una de ellas con

luz UV. Observe y describa los cambios.

Obtenga los espectros de absorcin UV-Vis de las dos disoluciones en el rango de 700 a

250 nm.

Intercambio directo:

Tome una hoja de espinacas y colquela en tubo de ensayo. Aada cido actico al

10%, separe la disolucin obtenida y aada 1ml de una disolucin concentrada de las

sales de cinc o de cobre. Dichas disoluciones pueden prepararse disolviendo 0.5 g de la

sal correspondiente en 5 ml de agua.

Compare con las disoluciones respectivas del apartado anterior.

4. SEPARACIN E IDENTIFICACIN DE LOS PIGMENTOS FOTOSINTTICOS

POR CROMATOGRAFA SOBRE PAPEL.

Esta separacin se basa en las distintas afinidades de los pigmentos por una fase

estacionaria acuosa (celulosa hidratada) y una fase orgnica mvil. En la cromatografa

de reparto sobre papel, a medida que la mezcla disolvente con los distintos pigmentos

asciende por capilaridad en una atmsfera saturada de vapor de estos disolventes, los


Curso 2014-2015 11

diferentes solutos migrarn hacia arriba a distintas velocidades. Por lo tanto, en funcin

de las interacciones diferenciales de los solutos con las dos fases, se consigue la

separacin.

Procedimiento.

Corte el papel Whatman n 1 con unas dimensiones proporcionales a la medida de la

cubeta de cromatografa. Una vez cortado, trazar a 2 cm del borde inferior (lado de 18

cm) una raya fina a lpiz (origen de la cromatografa). Es importante no tocar el papel

con las manos. A continuacin se realizarn tres aplicaciones puntuales de la disolucin,

dejando secar entre aplicacin y aplicacin (para obtener un cromatograma de manchas

ntidas y concentradas).

Preparar la fase mvil constituida por una mezcla de acetona: ter de petrleo en

proporciones 10: 40 v/v. Introducir la mezcla en la cubeta de cromatografa y taparla.

Una vez saturada la atmsfera de sta, introducir el papel de cromatografa.

Desarrollar la cromatografa en la oscuridad. Vigilar la separacin de los pigmentos,

hasta que los carotenos estn a 1 cm del borde superior del papel. Sacar entonces el

papel, sealar el frente y dejarlo secar.

El Rf se define como la relacin existente entre la distancia recorrida por la muestra,

desde el punto de aplicacin hasta el centro de la misma, una vez finalizada la

cromatografa, y la distancia desde el punto de aplicacin hasta el final del recorrido del

disolvente.

CUESTIONES

1. Cul es el papel del magnesio en la fotosntesis? 2. Escriba las reacciones e interprete los datos obtenidos a lo largo de la prctica. 3. Qu otros metales estn asociados al proceso de la fotosntesis? 4. Explique por qu es posible la sustitucin del in magnesio por los otros iones

metlicos usados.

5. Qu problemas puede presentar una planta si el in magnesio es reemplazado por otros iones metlicos?

6. Cmo se encuentran unidos los iones metlicos que sustituyen al magnesio?

Guión de Prácticas de QBI 2014-2015

Documents

Transcript of Guión de Prácticas de QBI 2014-2015