CARBONO. ANÁLISIS DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS

Carbono

            El carbono desde muy antiguo, tiene por símbolo en la tabal periódica C; de peso atómico 12, esta colocado en el lugar seis de la clasificación periódica; este numero atómico nos indica que la carga de su núcleo es: Z = 6, y, por lo tanto esta rodeado de los mismos números de electrones dispuestos, forma combinaciones en la que las uniones se efectúan por enlace covalente.

Estado del carbono:

            El carbón elemental, se presenta en dos formas alotrópicas: diamante y grafito, impurificado forma los carbones naturales, antracita, hulla, lignito y turba.

            El diamante es carbón fino cristalizado, es transparente y cristaliza en el sistema regular en formas octaédricas con  caras curvadas. Los cristales del diamante están formados por una red de cubos centrados de manera que cada átomo de carbono se encuentra rodeado por cuatro átomos con los cuales se une por covalencia y esta unión fuerte explica la dureza del diamante.

            El grafito es un estado alotrópico que presenta caracteres muy diferentes al diamante. Es de color gris oscuro, brillante y muy blando que tizna los dedos, siendo buenos conductos de la electricidad. Cristaliza en el sistema hexagonal y es exfoliable. La estructura del grafito explica sus propiedades; está constituido por una red plana de átomos de carbono formando hexágonos, donde un átomo se une tres que le rodean por covalente; quedan así electrones casi libres que son la casusa de la conductividad eléctrica del grafito.

Los compuestos de carbono tiene generalmente, hidrogeno y oxigeno, y con mucha frecuencia nitrógeno; menos corriente es la presencia de los halógenos: cloro, bromo y yodo, y del azufre y fosforo; finalmente; hay elementos que forman parte de las sustancias orgánicas muy rara vez, y alquinos jamás se han encontrado en ellas.

Análisis cualitativo elemental

Es aquel que se propone conocer la calidad y la naturaleza de los compuestos. Una vez puro el compuesto, se caracteriza identificando sus elementos.

Por lo general, los elementos no se hallan presentes en los compuestos orgánicos en forma iónica, de manera que los métodos de análisis orgánico incluyen comúnmente, como primer paso, alguna operación mediante la cual se descomponga la molécula orgánica y sus elementos se conviertan en compuestos inorgánicos simples.

Para identificar un compuesto orgánico además de los datos de sus constantes físicas es de bastante utilidad conocer su composición elemental, debida a la existencia de compuestos diferentes con propiedades físicas muy semejantes.

Los elementos que se encuentran con más frecuencia en los compuestos orgánicos son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, halógenos y fósforo. La identificación de estos elementos puede realizarse por varios métodos, algunos de los cuales pueden hacerse cualitativamente.

 

El método mas frecuente usado en el análisis cualitativo es el de la fusión alcalina, en dicho método se convierte en los elementos en sales sódicas orgánicas.

Dos sustancias pueden presentar grandes diferencias entre sus propiedades fisicoquímicas a causa de su naturaleza química (átomos que la constituyen, tipos y formas de enlaces, fuerzas intermoleculares, estabilidad de las moléculas, etc.). Un ejemplo generalizado de esto lo dan los compuestos orgánicos e inorgánicos.

Los compuestos orgánicos, se caracterizan por su procedencia de la naturaleza viva y aparte de ser los responsables de formar los tejidos de los seres vivos, representan materia prima para la creación de sustancias que mejoran la calidad de vida del ser humano, por ende es necesario conocer sus composición y estructura química.

Análisis del carbono

            Muchos compuestos orgánicos se carbonizan cuando se calientan en un crisol. La carbonización de la muestra en este ensayo es una muestra evidente de la presencia del carbono. Si el compuesto arde en el aire, puede suponerse que contendrá carbono re hidrogeno, particularmente si la llama contiene hollín.

            El método más seguro para determinar la presencia de carbono, consiste en la oxidación de la materia orgánica.

Se efectúa, mezclándolas con exceso de oxido cúprico , y calentándose la mescla al rojo sombra, en un tubo de ensayo, muy seco, cerrado por un tapón, que deja pasar un tubo de desprendimiento en estas condiciones, si la sustancia contiene carbono, se desprende anhídrido carbónico CO2, que enturba una disolución de agua de barita Ba (OH)2 formando un precipitado.

Análisis del hidrógeno

            En el ensayo anterior, si la sustancia contiene hidrogeno, se verán en las paredes del tubo unas gotitas de agua, que proceden de la oxidación de aquel elemento.

 

 

Análisis del nitrógeno

            La determinación cualitativa del nitrógeno puede realizarse por los procedimientos siguientes:

•·                      Método de Lassaigne:

Uno de los más empleados para la determinación del nitrógeno en las sustancias orgánicas es el Método de Lassaigne.

Consiste en calentar la sustancia orgánica a investigar en un tubo de ensayo con un torcido de sodio, hasta llegar a la temperatura del rojo, y el producto de la reacción se trata cuidadosamente con agua destilada; en estas condiciones, si hay nitrógeno, se obtiene una disolución alcalina de cianuro sódico, en la que esta sal se caracteriza por el precipitado azul de Prusia que produce cuando se hierve con sulfato ferroso FeSO4.

 

 

 

  • Método de Will-Warrentrapp

Se utiliza para aquellas sustancias orgánicas que tiene el nitrógeno débilmente diluido. La materia orgánica se trata con una base fuerte NaOH o Ca (OH)2 y se desprende armoniaco NH3.

 

 

El armoniaco se puede conocer por:

  • a. Olor
  • b. Papel tornasol rosado Azul
  • c. Reactivo de Nessler o yodo mercuriato potásico K2(Hgl4), con el que el armoniaco produce precipitado de color rojo parduzco o coloración rojo amarillenta.
  • d. Con el HCl el armoniaco da nubes de humos blancos de NH4Cl
  • e. Método de Kjeldahl: se mescla la materia orgánica con H2So4 diluido y un catalizador que puede ser Mn, Hg, Te, Se, etc.
  • f.

 

Se puede reconocer como el método anterior

Análisis del azufre

            Se puede realizar con el método de Lassine, fundiendo la materia orgánica con sodio los elementos tales como del carbono, nitrógeno, azufre y halógenos forman compuestos iónicos.

            Tratando el producto de la reacción con agua destilada y filtrando después, si a una pequeña cantidad del filtrado se añaden unas gotas de acetato de plomo, dará un precipitado de color negro de sulfuro de plomo. Esto demuestra la presencia de azufre.

 

Análisis de los halógenos

            Una pequeña parte del filtrado se hierve con HNO3 con el fin de eliminar el nitrógeno y el azufre. Posteriormente se añaden unas gotas de la solución reactivo de AgNo3, si hay cloruros dará un precipitado blanco, la presencia de bromuros en el precipitado es amarillo pálido y la presencia de yoduros da un precipitado amarillo intenso

            Otra manera de investigar los halógenos es mediante el ensayo de Beilstein. Se toma un alambre de cobre, se humedece en la solución a investigar y seguidamente se lleva a ala llama de un mechero. Si la llama se pone verde nos indica la presencia de halógenos.