C_análisis Cualitativo Y Cuantitativo 6f5i4a

Determinación de Fórmulas Moleculares Ejemplos

Sintesis de la Metodología de Trabajo – Recopilación, resumen y ejemplos del tema tratado

por los textos de Química Orgánica de Noller, Morrison y Boyd y Streitwieser y Heathcock

Lic. María Inés Burgardt Dpto de Ingeniería Química

Facultad Regional Mendoza U.T.N.

ANÁLISIS CUALITATIVO Y CUANTITATIVO-FÓRMULAS Una importante tarea de un químico orgánico suele ser la de determinar la fórmula molecular de un compuesto nuevo obtenido de una fuente natural o por la vía de síntesis. Los pasos a seguir para esta tarea son varios y a continuación se ofrece una síntesis de ellos con la información que cada uno va proporcionando y ejemplos para su mayor comprensión

- Cómo asignar una FORMULA MOLECULAR a un compuesto: ANÁLISIS ELEMENTAL CUALITATIVO:

qué tipo de átomos contiene la molécula

ANALISIS ELEMENTAL CUANTITATIVO:

número relativo de los distintos tipos de átomos en la molécula *permite establecer la Fórmula Empírica

DETERMINACION DEL PESO MOLECULAR: verdadero número de los distintos átomos en la molécua *permite establecer la Fórmula Molecular

ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO CARBONO E HIDROGENO (C, H) + Cu

Calor

Cu + CO2 + H2O (gotas) Ba(OH)2

CO3Ba HALOGENOS,NITROGENO,AZUFRE -Por fusión con Na: (C, H, X, N, S ) + Na

Calor

Na+ X - +

Na+ CN - + Na+ S2- Na+





herv. HNO3 sol .Ag NO3

Ag X

Ac.acét., calor, papel de Ac2Pb SO4Fe

y (SO4)3Fe2 sol. alc.

Ferrocianuro Férrico (azul de Prusia)

SPb

mancha oscura

-Oxidación de Schöniger: (C, H, X, N, S ) + O2

Na OH

_____

Na+ X- + Na+ NO2- + Na+ SO3 2- Na+

ANALISIS ELEMENTAL CUANTITATIVO CARBONO e HIDROGENO

Método de Liebig: Muestra pesada Agente desecante

tren de combustión (OCu,600-800ºC) Base fuerte Se determ. H2O y CO2 por aumento de peso en los tubos

NITROGENO

Método de Dumas: Muestra pesada (N comb.)

tubo con OCu caliente(N molec.) Malla de Cu met.(óxidos de N a N2) Se mide vol. de N2(sobre OHK 50%)

Método de Kjeldahl: Muestra pesada

se calienta con H2SO4conc. y cataliz. (NH4)2SO4 NaOH _ NH3 se destila NH3→ vol.conoc. de ac. tit. →___el excedente de ácido indica vol. de NH3

OTROS ELEMENTOS (S, X, P )

Método de Carius: Muestra pesada

HNO3 alta temp.

Sales inorg.

Mét.qca.analít.(volum. ó gravim.)

OXIGENO

*Se determina por diferencia Determinación de la FORMULA EMPIRICA

(la fórmula más simple que indica los números relativos

de los diferentes tipos de átomos en la molécula)

1. A partir de los datos del análisis cuantitativo se determinan los pesos de los elementos presentes en la muestra. 2. Luego se calculan los porcentajes de los elementos en la muestra. 3. Dichos porcentajes se dividen por el peso atómico correspondiente para obtener el número de moles de cada elemento. 4. Se dividen los números obtenidos por el más pequeño de ellos, obteniendose así los números enteros más pequeños que proporcionan la Fórmula Empírica. Ejemplo: Una muestra de metano de 9,67 mg. de peso produjo 26,53 mg. de CO 2 y 21,56 mg. de H2O. 1. peso de C : 26.53 x 12,01/ 44,01 = 7,24 mg. ( peso de C en la muestra) peso de H : 21,56 x 2,016/18,02= 2,41 mg. (peso de H en la muestra) 2.

% C = 7,24mg./ 9,67mg. x 100 = 74,9 % de C en la muestra

% H = 2,41mg./ 9,67mg. x 100 = 24,9 % de H en la muestra 3.

C: H:

4.

C: H:

74,9/ 12,01 = 6,24 moles de C en la muestra 24,9/ 1,008 = 24,7 moles de H en la muestra 6,24/ 6,24 = 1 24,7/ 6,24 = 3,96 = 4

============= Fórmula Empírica para el metano: CH4 Determinación de la FORMULA MOLECULAR: (indica el número verdadero de cada clase de átomos en la molécula)

-Se debe determinar el Peso Molecular ya que distintos compuestos pueden tener igual fórmula empírica. Por ejemplo: Aldehido fórmico: C H2O F. Empírica C H2 O Acido acético : C2H4O2 Acido láctico : C3H6O3 Glucosa : C6 H12O6 METODOS PARA LA DETERMINACION DEL PESO MOLECULAR:

Método de Dumas: Se pesa un volúmen conocido del gas a determinar. Método de Victor Meyer: Se mide el volúmen de aire desplazado por el gas. Métodos Crioscópico y Ebulloscópico. Espectrometría de Masas Ejemplo: La combustión de una muestra de un compuesto que pesa 5,17 mg. da: 10,32 mg. de CO 2 y 4,23 mg. de H2O. El peso molecular es 88. ¿cuál es la fórmula molecular? Peso de C = 10,32 x C/CO2 = 10,32 x 12,01/44,01 mg. %C = peso de C/ peso muestra x100 = 10,32 x 12,01/44,01 x 1/5,17 x100 = 54,5% C Peso de H = 4,23 x 2H/H2O = 4,23 x 2,016/12,02 mg. %H = peso de H/ peso muestra x100 = 4,23 x 2,016/18,02 x 1/5,17 x 100 = 9,2% Diferencia con 100 % : 100 - (54,5 + 9,2) = 36,3 es debida a la presencia de oxígeno Luego: %O = 36,3 % C : 54,5/12,01 = 4,53 átomos-gramo C : 4,53/2,27 = 2,0 H : 9,2/1,0 = 9,2 átomos- gramo H : 9,2 /2,27 = 4,0 Fórmula Empírica: C2H4O O : 36,3/16,0 = 2,27 átomos-gramo O : 2,27/2,27 = 1,0 cada unidad : 44g.( 24+ 4+ 16) Peso molecular = 88 88/44 = 2 luego se trat de 2 unidades C2H4O FORMULA MOLECULAR: C4H8O2 -------------------------------------------------------------------------------------Problemas: -1. El NH3 formado de una muestra de 3,51 mg. de anilina neutraliza 3,69 ml. de ácido 0,0103N Calcular el porcentaje de N en la muestra. Atomos-mg. de N = miliequivalentes NH3 = milieq. de ácido = 3,69 x 0,0103 = 0,0380 por cada milieq. de ácido hay 1 milieq. de NH3 y 1 at-mg. de N Peso de N = át-mg. N x 14,01 = 0,0310 x 14,01 = 0,53 mg. % N = 0,53/3,51 x100 = 15,1 %

-2. Un análisis de N de una muestra, según Dumas, pesó 5,72 mg. y dió 1,31 ml. de nitrógeno a 20ºC y 746 mm de Hg . Se recogió el gas sobre una solución acuosa saturada de KOH (presión de vapor de agua: 6mm) . Calcular el porcentaje de nitrógeno de la sustancia. Presión parcial de N2 = Presión total - presión parcial de H2O 740mm = 746 6mm Vol. de N2 (TPN) = 1,31 ml. x 273º K/293º K x 740 mm/760 mm = 1,188 ml mmoles N2 = VN2(TPN) :22,4ml/mmoles = 0,053 mmoles Peso de N = mmoles N2 x 28 mg/mmol = 0,053mmoles x 28 mg/mmoles = 1,48 mg % N = peso N/peso muestra x 100 = 1,48mg/5,72mg x 100 = 26%