examen experimental 19a oiaq 2014-estudiantesiberoquimica.fq.edu.uy/imagenes/examen...

Examen Experimental

Nombre: ______________________________ Código: ______________________________

1

1

8

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

13

8,90

6 14

0,11

5 14

0,90

8 14

4,24

(1

44,9

1)

150,

36

151,

965

157,

25

158,

925

162,

50

164,

930

167,

26

168,

934

173,

04

174,

04

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

1,87

1,

83

1,82

1,

81

1,83

1,

80

2,04

1,

79

1,76

1,

75

1,74

1,

73

1,72

1,

94

1,72

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

(227

,03)

23

2,03

8 23

1,03

6 23

8,02

9 (2

37,0

5)

( 244

,06)

(2

43,0

6)

(247

,07)

(2

47,0

7)

(251

,08)

(2

52,0

8)

(257

,10)

(2

58,1

0)

(259

,1)

(260

,1)

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

C

m

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

1,88

1,

80

1,56

1,

38

1,55

1,

59

1,73

1,

74

1,72

1,

99

2,03

1 1,00

794 H

0,28

2

1

3

14

15

1

6

17

2 4,00

260 He

1,40

3 6,

941 Li

4 9,01

218 Be

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

5 10

,811

B 0,

89

6 12

,011

C 0,

77

7 14,0

067 N

0,70

8 15,9

994 O

0,66

9 18,9

984 F

0,64

10

20,1

797 Ne

1,50

11

22,9

898 Na

12

24,3

050 Mg

13 26

,981

5 Al

14 28

,085

5 Si

1,17

15 30

,973

8 P 1,

10

16 32

,066

S 1,

04

17 35

,452

7 Cl

0,99

18 39

,948

A

r 1,

80

19 39

,098

3 K

20 40

,078

C

a

21

44,9

559 Sc

22 47

,867

Ti

1,

46

23 50

,941

5 V

1,33

24

51,9

961 Cr

1,25

25

54,9

381 Mn

1,37

26 55

,845

Fe

1,

24

27

58,9

332 Co

1,25

28 58

,693

4 N

i 1,

24

29 63

,546

C

u 1,

28

30 65

,39 Zn

1,

33

31 69

,723

G

a 1,

35

32 72

,61

Ge

1,22

33

74,9

216 As

1,20

34 78

,96 Se

1,18

35 79

,904

Br

1,

14

36 83

,80 Kr

1,90

37

85,4

678 Rb

38 87

,62 Sr

39 88

,905

9 Y

40 91

,224

Zr

1,

60

41

92,9

064 Nb

1,43

42 95

,94

Mo

1,37

43

(97,

905)

Tc

1,

36

44 10

1,07

R

u 1,

34

45

102,

906 Rh

1,34

46 10

6,42

Pd

1,

37

47

107,

868 Ag

1,44

48 11

2,41

C

d 1,

49

49 11

4,81

8 In

1,67

50

118,

710 Sn

1,

40

51

121,

760 Sb

1,

45

52 12

7,60

Te

1,

37

53 12

6,90

4 I 1,

33

54 13

1,29

Xe

2,

10

55

132,

905 Cs

56

137,

327 Ba

57-7

1

La-L

u

72 17

8,49

H

f 1,

59

73

180,

948 Ta

1,

43

74 18

3,84

W

1,

37

75

186,

207 Re

1,37

76 19

0,23

O

s 1,

35

77 19

2,21

7 Ir

1,36

78 19

5,08

Pt

1,

38

79

196,

967 Au

1,44

80 20

0,59

H

g 1,

50

81 20

4,38

3 Tl

1,70

82 20

7,2 Pb

1,

76

83 20

8,98

0 Bi

1,55

84

(208

,98)

Po

1,

67

85

(209

,99)

At

86

(222

,02)

R

n 2,

20

87 (223

,02)

Fr

88

(226

,03)

R

a 2,

25

89-1

03

A

c-Lr

104

(261

,11)

R

f

105

(262

,11)

D

b

106

(263

,12)

Sg

107

(262

,12)

Bh

108 (2

65)

Hs

109 (2

66)

Mt

110 (2

71)

Ds

111 (2

72)

Rg

112 (2

85)

Cn

113 (2

84)

Uut

114 (2

89) Fl

115 (2

88)

Uup

116 (2

92)

Lv

117 (2

94)

Uus

118 (2

94)

UU

o

Núm

ero

Ató

mic

o

1

1

,007

94

Pes

o A

tóm

ico

H

Sím

bolo

Ató

mic

o

0,

28

R

adio

Cov

alen

te, Å

1 2 3 4 5 6 7

Examen Experimental – Página 3 / 11

Problema Experimental 1 Puntaje: 20%

Caracterización química de la sal de Reinecke

La sal de Reinecke es la sal de un compuesto de coordinación mononuclear de color rojo con cromo como átomo central. El metal se encuentra coordinado a seis átomos de nitrógeno en una geometría octaédrica (figura 1). Presenta en su esfera de coordinación dos tipos de ligandos diferentes monodentados. El átomo donor (donador) es nitrógeno en todos los casos.

Figura 1 - Esquema que muestra la esfera de coordinación del cromo rodeado de 6 átomos de nitrógeno mediante los cuales los ligandos se unen al cromo.

Fue sintetizado por primera vez en 1863 mediante la reacción al estado fundido de tiocianato de amonio y dicromato de amonio. El ion tiocianato se une al ion metálico, ocupando algunas de las posiciones de coordinación. El resto de ellas se completan por la unión de un ligando neutro generado en el medio de reacción. La sal de Reinecke cristaliza como hidrato, por lo que si se lo calienta ligeramente durante un cierto tiempo, pierde 13,83% en masa correspondiente a las aguas de cristalización que presenta. La sal de Reinecke es bastante soluble en agua y de acuerdo con medidas de conductividad corresponde a un electrolito fuerte cuya relación molar catión:anión es 1:1.

Históricamente, ha sido ampliamente empleada para precipitar aminas como sales de amonio. Cuando se disuelve en agua, el complejo de cromo presente en la sal permanece inalterado en solución debido a la inercia que el centro metálico exhibe frente a la sustitución. Esto quiere decir que la velocidad de sustitución de los ligandos que forman el ion complejo por el ligando agua, presente en el solvente, es tan baja que no se observa a temperatura ambiente. Sin embargo, esa sustitución se vuelve mucho más rápida al aumentar la temperatura.

En esta actividad, realizarás la determinación del contenido de cromo de la sal de Reinecke mediante una titulación en la que agregarás un exceso de EDTA y luego de una etapa de calentamiento, determinarás la cantidad de EDTA que quedó sin reaccionar titulándola con una disolución patrón de níquel(II). A partir de este resultado calcularás el porcentaje de cromo en la sal de Reinecke. Asimismo, realizarás dos ensayos cualitativos que establecerán el estado de oxidación del cromo y la naturaleza del único catión presente en el compuesto problema. Con esta información deducirás la fórmula química de la sal de Reinecke.

1a 1b 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Total

2 2 45 13 3 3 4 3 3 5 15 4 102


Procedimiento experimental Etapa I: Determinación del contenido de Cr

1) Transfiere cuantitativamente el total de la muestra problema suministrada y contenida en uno de los cuatro viales rotulados “XX-X (tu código de estudiante)/SR/x mg” a un matraz Erlenmeyer de 50 mL, empleando agua destilada (aproximadamente 10 mL de agua deberían ser suficientes para transferir todo el sólido).

2) Anota en las hojas de respuesta la masa de la muestra que figura en la etiqueta del vial.

3) Agrega 5,00 mL de disolución patrón de EDTA (rótulo “EDTA 0,009084 mol L-1”).

4) Lleva la disolución a ebullición lenta, agitando ocasionalmente hasta que la disolución roja se torne violeta. Emplea para ello una plancha calefactora (placa calefactora, calentador-agitador).

5) Deja enfriar y agrega 2 mL de buffer amoníaco-amonio de pH 10 (rotulado “Buffer pH 10”). La disolución tomará un color azul.

6) Agrega una punta de espátula (pizca) del indicador murexida al 1% en NaCl (rotulado “Murexida 1%”) al matraz de valoración. La disolución queda nuevamente de color violeta.

7) Titula, empleando una bureta de 10,00 mL, con disolución patrón de níquel(II) (rotulado “NiCl2 0,004024 mol L-1”) hasta viraje al color naranja-marrón.

8) Repite los puntos 1-7 de este procedimiento con los otros viales conteniendo la muestra problema, hasta que realices entre dos y cuatro titulaciones, según consideres adecuado. Contarás con un máximo de cuatro muestras para esta titulación.

Etapa II: Reconocimiento del catión

9) Transfiere la muestra problema suministrada y contenida en un vial rotulado “XX-X (tu código de estudiante)/SR/Catión” a un vaso de bohemia (vaso de precipitados, beaker) de 10 mL y suspéndelo en 1 mL de agua destilada.

10) Agrega 1 gota de hidróxido de sodio 10 mol L-1 (rotulado “NaOH 10 mol L-1”) con pipeta Pasteur de plástico y agita con una espátula de plástico.

11) Dibuja con lápiz 3 secciones en el papel de filtro y agrega con pipeta Pasteur de plástico la disolución anterior y el reactivo de Nessler (rotulado “Nessler”) de acuerdo al siguiente esquema:


¡Atención! El reactivo de Nessler es tóxico, manipúlalo con cuidado y en caso de duda llama al supervisor.

12) Deja secar y observa los resultados. Debes entregar este ensayo al supervisor al terminar, anotando tu código con lápiz en el reverso del papel de filtro.

Etapa III: Reconocimiento del estado de oxidación del cromo

13) Transfiere la muestra problema suministrada y contenida en un vial rotulado “XX-X (tu código de estudiante)/SR/Cromo” a un tubo de ensayo rotulado con tu código y suspéndelo en 1 mL de agua destilada.

14) Agrega 3 gotas de hidróxido de sodio 10 mol L-1 (rotulado “NaOH 10 mol L-1”) con pipeta Pasteur de plástico y agita.

15) Calienta el contenido del tubo usando un baño María (o baño de agua caliente), que construirás colocando agua en un vaso de bohemia (vaso de precipitados o beaker) de 250 mL y calentando la misma en la plancha calefactora (calentador-agitador, placa calefactora). Observa la formación de un precipitado de color verde oscuro.

16) Una vez caliente, agrega gota a gota peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) 3% (rotulado “H2O2 3%”) hasta obtener una disolución límpida de color amarillo-naranja (aproximadamente 12 gotas son suficientes).

17) Enfría la disolución empleando un baño de agua-hielo. Utiliza para esto el recipiente térmico proporcionado.

18) Agrega 2 mL de acetato de etilo (rotulado “AcOEt”) y luego gota a gota peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) en medio ácido (rotulado “H2O2:HCl”) agitando hasta observar una coloración azul en la capa orgánica. El color azul se debe a la formación de ácido peroxicrómico, que puede formularse CrO5·H2O. Este es un compuesto de cromo(VI) que resulta poco estable en agua, pero se estabiliza en la capa orgánica.

19) Observa tus resultados. Al terminar, debes entregar el tubo con este ensayo al supervisor.


Problema Experimental 2 Puntaje: 20%

Síntesis de un precursor de la Metacualona La Metacualona un sedante-hipnótico que actúa a nivel del sistema nervioso central. Fue sintetizada por primera vez en 1951 y su comercialización en el mercado americano comenzó en 1965 hasta 1984, donde su producción legal fue suspendida por la FDA, debido a que producía efectos negativos muy prolongados. Una de las estrategias posibles para la síntesis de Metacualona implica la preparación del compuesto 1 según se describe en la figura 2.

NH2

+O

O O H2SO4 (cc)+ OH

O

Compuesto 1

N

N

variospasos

O

METACUALONA

Figura 2 – Reacción principal.

El objetivo de esta prueba experimental es la síntesis del compuesto 1 a partir de o-toluidina y anhídrido acético, en un medio ácido sulfúrico concentrado. Se evaluará además la pureza del producto obtenido.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Total

10 3 3 2 3 7 2 6 3 6 45


Procedimiento experimental

Etapa I: Síntesis del compuesto 1

1) En un matraz Erlenmeyer de 100 mL mezcla 2,4 mL de o-toluidina (2-metilanilina) (rotulada “o-toluidina”) con 3,0 mL de anhídrido acético (rotulado “Ac2O”). Agita con una varilla de vidrio.

2) Añade dos gotas de ácido sulfúrico concentrado (rotulado “H2SO4 cc”) con pipeta Pasteur de plástico e inmediatamente enfría la disolución en baño de hielo, agitando durante 5 minutos hasta la aparición de un sólido.

3) Agrega con probeta 50 mL de agua destilada al sólido formado, dejando alcanzar la temperatura ambiente.

4) Calienta gradualmente la mezcla hasta alcanzar la ebullición utilizando una plancha calefactora (placa calefactora, calentador-agitador), sujetando el matraz Erlenmeyer con una pinza y agitando continuamente hasta que se disuelva todo el sólido. En el caso de que se formen aceites, continúa calentando hasta que se disuelva la mayoría de los mismos.

5) Filtra en caliente los posibles aceites formados a través de un embudo de plástico con un poco de algodón. Deja enfriar a temperatura ambiente. El producto precipitará como un sólido blanco. Este paso puede tardar aproximadamente 20 minutos.

6) Filtra a vacío el sólido obtenido utilizando un embudo Büchner (ver Anexo I). Lava el mismo con dos porciones de 25 mL de agua destilada cada una. Después del último lavado, mantén la succión hasta que no veas caer más gotas de líquido.

7) Coloca el filtrado (agua madre) en el recipiente para desechos adecuado (rotulado “Descartes”).

8) Transfiere el producto obtenido a una placa (caja) de Petri rotulada con tu código de estudiante. Esta placa ha sido previamente pesada y el supervisor escribirá ese dato en tus hojas de respuesta durante la sesión.

9) Con este procedimiento has logrado sintetizar un producto de pureza aceptable para ser empleado en un siguiente paso de síntesis. Aparta una pequeña porción de la muestra para realizar la caracterización del producto y su control de pureza por cromatografía en capa fina, TLC (ver Anexo II).

Etapa II: Caracterización del producto y evaluación de su pureza

10) En la placa de cromatografía en capa fina (TLC) que se te proporcionó marca con lápiz (grafito) y regla una línea inferior, aproximadamente a 0,5 cm del borde.

11) En un tubo de ensayo prepara una disolución del producto obtenido, disolviéndolo en una pequeña cantidad de la mezcla de corrida (eluyente) (rotulada “Solvente TLC”).


12) Siembra (aplica) con cuidado una gota de la disolución de tu producto (A) y un patrón del reactivo o-toluidina (rotulada “Patrón o-toluidina”) (B) utilizando tubos capilares en la capa fina (aproximadamente a 0,5 cm del borde), tal como se muestra en la figura 3.

Figura 3 – Sembrado y desarrollo de la TLC.

13) Utiliza como eluyente de corrida la mezcla suministrada (rotulada “Solvente TLC”) y deja eluir la placa cromatográfica en el recipiente correspondiente. Al terminar la elución marcar el frente del disolvente como se indica en la figura 3.

14) Revela la placa con la lámpara UV y determina la relación frontal (Rf) del compuesto 1 y del reactivo.

15) Al finalizar este experimento, entrega al supervisor del laboratorio:

la placa desarrollada dentro de la bolsa plástica proporcionada, rotulada con tu código de estudiante,

el producto obtenido en la placa (caja) de Petri rotulada con tu código de estudiante.

X X A B

Frente del solvente

Punto de aplicación


Clue La Dra. Kay Scarpetta, famosa abogada y médica forense protagonista de las novelas de la escritora Patricia Cornwell, acaba de recibir el ingreso de un nuevo cadáver. Luego de la inspección técnico-anatómica de rigor, la Dra. Scarpetta sospecha que la muerte fue provocada por envenenamiento y se descubre un sólido sospechoso en una de las manos del cadáver. Se envía dicha sustancia a analizar en el Laboratorio de Química Forense y el químico a cargo del caso comienza midiendo el punto de fusión de la sustancia desconocida (PF = 133 - 135 ºC). Con esta información y otros datos relacionados con las características aportadas por la Dra. Scarpetta, se logra reducir la lista de sustancias posibles a tres (figura 4). Debido a que el químico no poseía patrones de dichas sustancias para una posible comparación cromatográfica, ni disponía del equipamiento espectroscópico necesario, decide realizar una serie de análisis cualitativos para la identificación de la sustancia problema A.

O

OH

O

O

OH

O

OH

OH

OH

Figura 4 – Lista de posibles sustancias.

Procedimiento experimental

1) Disuelve en dos tubos de ensayo una punta de espátula (pizca) de la sustancia problema A (rotulada “Problema A”) en 20 gotas de etanol (rotulado “EtOH”).

2) Agrega a uno de los tubos dos gotas de disolución de cloruro de hierro(III) 1% (rotulada “FeCl3 1%”). Compara el resultado obtenido contra un blanco conteniendo sólo una mezcla de etanol y una disolución de cloruro de hierro(III) 1%.

3) Agrega al segundo tubo que contiene la muestra dos gotas de reactivo de Brady (2,4-dinitrofenilhidrazina) (rotulado “Brady”). Compara el resultado obtenido con un blanco conteniendo sólo una mezcla de etanol y reactivo de Brady.

p-hidroxibenzofenona (PF = 135 °C)

ácido acetilsalicílico (PF = 135 °C)

pirogalol (PF = 133 °C)


Anexo I

Filtración a vacío

Figura A1 – Dispositivo para filtración a vacío.

1- Para filtrar, corta un disco de papel de filtro que cubra totalmente los orificios del embudo Büchner y que quede perfectamente plano sobre la placa filtrante. No debe presentar pliegues; si los hubiera, el sólido se escurrirá, y deberás volver a filtrar la disolución. Moja con agua destilada el papel de filtro para adherirlo sobre el fondo del embudo.

2- Conecta el aparato mostrado en la figura A 1 a una de las bombas o trompas de vacío que se encuentran en el laboratorio. Pon en marcha el sistema de vacío y mantén la succión durante el tiempo solicitado por el procedimiento. Pide asistencia a un supervisor para esta etapa.

3- Deja secar el producto unos minutos por succión, de acuerdo a las instrucciones del experimento.

4- Ante cualquier duda, puedes consultar a un supervisor.

Disco de papel de filtro plano, sin pliegues

Tapón o lámina de goma que previene pérdidas de vacío

Conexión al sistema de vacío

Embudo Büchner

Kitasato


Anexo II Cromatografía en capa delgada Se te ha suministrado una placa de sílica gel 60 con indicador fluorescente y una cuba (cámara, recipiente) de cromatografía. Cargarás la cuba con el solvente adecuado unos 10 minutos antes de hacer la cromatografía. No toques la superficie de la placa con los dedos ni la raspes. Tómala siempre de los bordes. Marca con lápiz la línea (origen) y los 3 puntos de siembra según la figura 3. Utilizando un capilar, aplica sobre cada uno de esos puntos una gota de las soluciones a analizar, enjuagando con un poco de la mezcla de corrida (rotulada “Solvente TLC”) en un tubo de ensayo entre siembra y siembra. Deja secar muy bien el solvente de siembra. Introduce la placa así sembrada dentro de la cuba, cuidando que el nivel del solvente no sobrepase la línea de siembra (figura 3). ATENCIÓN: No muevas la cuba ni perturbes el desarrollo de la cromatografía. Deja desarrollar la placa y retírala de la cuba cuando el solvente haya llegado a aproximadamente 2 mm por debajo del borde superior. Marca y mide con una regla la distancia recorrida por el solvente desde el origen. Déjala secar. Observa la placa bajo la lámpara de luz ultravioleta. Marca la posición de los compuestos con lápiz. NUNCA mires la luz ultravioleta directamente. Mide la distancia recorrida por cada uno de los compuestos considerando la zona central de cada mancha. Determina la relación frontal (Rf) de los compuestos que se observan en la placa.

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