Práctica 5 Guía extracción ácido-base Cristalización, sublimación

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 
LABORATORIO DE PRINCIPIOS DE QUÍMICA ORGANICA 
PRÁCTICA 5: GUÍA EXTRACCIÓN ÁCIDO-BASE Y CON SOLVENTES. 
CRISTALIZACIÓN Y SUBLIMACIÓN 
 
Docente: Cristobal ladino V.; Andrea Rocha; Oscar Javier Patiño; Leonardo Castellanos, Mónica Ávila 
 
1. OBJETIVOS: 
 
➢ OBJETIVO GENERAL: 
Comprender los conceptos de separación ácido-base, recristalización y sublimación, así como los 
procedimientos experimentales para realizarlos. 
➢ OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 
• Mediante extracción líquido-líquido con solvente activo obtener los componentes activos 
mayoritarios del medicamento Salbonfiest plus® O Cafiaspirina® 
• Purificar el ácido acetil salicílico extraído mediante recristalización 
• Purificar la cafeína extraída mediante sublimación. 
• Caracterizar los compuestos, mediante su punto de fusión, antes y después de ser 
purificados. 
 
2. INTRODUCCIÓN 
 
La extracción es la técnica más empleada para separar un producto orgánico de una mezcla de reacción o 
para aislarlo de sus fuentes naturales. Puede definirse como la separación de un componente de una mezcla 
de reacción por medio de un disolvente orgánico en contacto con una fase acuosa. Los distintos solutos 
presentes en dicha mezcla se distribuyen entre las fases acuosa y orgánica de acuerdo con sus solubilidades 
relativas. La extracción puede clasificarse dependiendo del estado físico de los materiales como: sólido-
líquido o líquido-líquido, o por las características de extracción como: extracción continua o extracción 
discontinua. Los diferentes componentes de una mezcla se distribuyen de acuerdo con sus solubilidades 
relativas entre las fases orgánica y acuosa cuando se realiza el proceso de extracción, permitiendo la 
transferencia de una sustancia de una fase a otra, generalmente desde la fase acuosa hacia la fase orgánica[1-
2]. 
 
En una extracción liquido-liquido el Coeficiente de distribución o de reparto (k) es el parámetro fisicoquímico 
que determina la distribución de un soluto entre dos disolventes inmiscibles. Se define matemáticamente 
como la relación entre las concentraciones de soluto en cada uno de los disolventes, y es, aproximadamente 
igual al cociente entre las solubilidades del soluto (X) en cada uno de los disolventes[3]. 
 
𝑘 =
𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 [𝑋] 𝑒𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐴
𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 [𝑋]𝑒𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐵
=
𝑠𝑜𝑙𝑢𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑋 𝑒𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐴
𝑠𝑜𝑙𝑢𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑋 𝑒𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐵
 
 
Si se conoce el valor de k, se puede calcular la cantidad de compuesto que se puede obtener en una 
extracción utilizando un volumen determinado de disolvente extractor, y diseñar el procedimiento más 
adecuado para cada caso. En términos generales, los resultados óptimos en una extracción se obtienen si 
una disolución de volumen V se extrae con el mismo volumen del solvente extractor dividido en porciones 
(2 o 3), por lo que el procedimiento general implica: 
 
1) Extraer un volumen V de una fase acuosa (FA) dos o tres veces con porciones de volumen de 1/2 V ó 1/3 
V de la fase orgánica (FO), o 
2) Extraer un volumen V de una fase orgánica (FO) dos o tres veces con porciones de volumen 1/2 V ó 1/3 V 
de la fase acuosa, de forma que al final tendremos un volumen total de fase extractora igual al de la fase 
extraída. 
 
Por otro lado, la extracción selectiva de un componente de una mezcla disuelta en un determinado 
disolvente se puede conseguir añadiendo otro disolvente que cumpla las siguientes condiciones[1]: 
 
▪ Que no sea miscible con el primer disolvente. 
▪ Que el componente deseado sea mucho más soluble en el disolvente de extracción que en el 
disolvente original. 
▪ Que el resto de los componentes no sean solubles en el disolvente de extracción. 
▪ Que sea suficientemente volátil, de manera que se pueda eliminar fácilmente del producto extraído 
mediante destilación o evaporación a presión reducida. 
▪ Que no sea tóxico ni inflamable. 
 
En una extracción acido-base con frecuencia, se consiguen separaciones muy buenas de compuestos 
orgánicos utilizando disoluciones ácidas o alcalinas capaces de convertir dichas sustancias en sales solubles 
en agua e insolubles en disolventes orgánicos. Así, una disolución de hidróxido sódico (NaOH) al 5-10% 
convierte, por ejemplo, los ácidos carboxílicos (R-COOH) en sus sales sódicas (R-COO- Na+). Los fenoles 
(ArOH) experimentan una transformación semejante con el mismo reactivo. Por esta causa, puede utilizarse 
una solución de hidróxido sódico para extraer o separar un ácido carboxílico o un fenol, en solución de un 
disolvente orgánico, de otros compuestos básicos o neutros (ver figura 1)[3-4]. 
 
Figura 1: Reacción de ácidos carboxílicos y fenoles frente a una base (NaOH) 
 
 
Las disoluciones acuosas de bicarbonato sódico convierten también los ácidos carboxílicos en sus respectivas 
sales sódicas, pero no son lo suficientemente básicas para formar sales con los compuestos fenólicos. Esto 
permite la separación de ácidos carboxílicos y fenoles: el ácido carboxílico se extrae en primer lugar de la 
solución en el disolvente orgánico utilizando una solución de bicarbonato sódico y, posteriormente, el fenol 
con solución de hidróxido sódico. Las sales sódicas de los ácidos carboxílicos y de los fenoles son fácilmente 
convertibles en los compuestos de partida por simple tratamiento con ácido. Lo mencionado anteriormente, 
es predecible observando el pKa de los ácidos y ácidos conjugados de las bases involucradas en el proceso[1]. 
 
Por otra parte, el ácido clorhídrico diluido se emplea para la extracción de sustancias básicas de sus mezclas 
con otras neutras o ácidas ya que transforma los compuestos básicos, por ejemplo, NH3 o una amina orgánica, 
en los correspondientes hidrocloruros solubles en agua. El compuesto de partida se recupera por simple 
tratamiento con una base. Los compuestos neutros (hidrocarburos, derivados halogenados, alcoholes, 
compuestos carbonílicos) se aíslan de la fase orgánica al final del proceso[1]. 
 
 
 
 
3. ACTIVIDADES DE CONSULTA 
 
Extracción: ¿A qué se denomina extracción? ¿A qué se denomina extracción líquido-líquido?, ¿qué es el 
coeficiente de reparto o de partición?, ¿a qué se denomina extracción sólido-líquido? y ¿qué características 
deben tener los solventes orgánicos utilizados en un proceso de extracción?, ¿Qué es una emulsión y que 
métodos se utilizan para romper una emulsión?, ¿En qué consiste una extracción selectiva y una extracción 
simple?, ¿cuál es el equipo o material de laboratorio que se utiliza para una extracción simple?, indique 
mediante dibujos como debe utilizarse paso a paso el embudo de decantación. ¿En qué consiste la extracción 
continua y que equipo se utiliza para realizarla?, ¿En qué consiste y cuál es la aplicabilidad del procesó Salting 
Out? 
 
Cristalización: ¿En qué consiste la cristalización?, ¿cuál es su fundamento?, ¿Qué características debe tener 
el solvente o la mezcla elegidos para cristalizar?, enuncie los pasos a seguir para efectuar una eficiente 
cristalización. ¿Cuál es la aplicabilidad del carbón activado en el proceso de cristalización?, ¿Que es un 
cristal?, ¿a que se le llama núcleos y crecimiento de cristales?, ¿El solvente de cristalización tiene alguna 
influencia en el punto de fusión del sólido obtenido? ¿Qué son los sólidos polimórficos? 
 
Sublimación: ¿Qué es la sublimación y cuál es su fundamento?, ¿Porque se utiliza la sublimación como 
método de purificación?, ¿A que se le llama sublimación a presión atmosférica y a presión reducida?, ¿Qué 
ventaja tiene la sublimación a presión reducida frente a la sublimación a presión atmosférica?, ¿Qué clase de 
sustancias subliman y qué características deben tener?, Dibuje un diagrama de fases Presión de vapor vs 
Temperatura e indique como se utilizan. Dibuje y describa los montajes y equipos utilizados para sublimar a 
presión atmosférica y a presión reducida. ¿Qué es la liofilización, cómo se usa enla industria de alimentos y 
farmacéutica? 
 
Mezcla a separar: De la mezcla a separar (Cafiaspirina o bon fiesta plus) investigue sobre los componentes 
químicos presentes en ella y los usos recomendados. De cada componente dibuje su estructura química y 
consulte sus propiedades físicas, como punto de fusión, solubilidad en diferentes solventes y a diferentes 
temperaturas, presión de vapor, etc. De acuerdo con los dos métodos de purificación estudiados, mencione 
cuál método de purificación (sublimación y/o cristalización) es el más apropiado para las sustancias que 
contiene la mezcla asignada. 
 
NOTA: Para la sustancia que va a cristalizar, mencione con cuál solvente va a llevar a cabo la cristalización 
de la sustancia. 
 
En los capítulos 10, 13, 14, 15, 16, 22 y 25 de Zubrick, James (2008). “The organic Chem lab Survival 
Manual”, encontrarán información de la práctica, se recomienda su consulta. 
 
Así mismo, con el objeto de afianzar los conceptos involucrados en la práctica, se recomienda la 
observación de los siguientes videos: 
▪ https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=Q3QxStCFDU. 
▪ https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=5mugRn5erNM. 
▪ https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=Wo29IP6Aukc. 
▪ https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=P_v7aYwwATs. 
▪ https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=Y7-V_PFgo64 
 
Finalmente, en el siguiente enlace encontrarán un simulador en donde podrán realizar una extracción 
ácido-base: 
▪ https://go.ncsu.edu/vrlab-extraction 
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=Q3QxStCFDU
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=5mugRn5erNM
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=Wo29IP6Aukc
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=P_v7aYwwATs
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=Y7-V_PFgo64
https://go.ncsu.edu/vrlab-extraction
 
NOTA: Para comenzar con la simulación, es necesario colocarse las gafas de seguridad 
 
MATERIALES Y REACTIVOS 
 
Para el desarrollo de la práctica, cada estudiante debe llevar al laboratorio los siguientes implementos: 
 
Guía de laboratorio, cuaderno exclusivo de laboratorio, preinforme completo, bata de laboratorio, 
tapabocas, gafas de seguridad, guantes, calculadora, 4 frascos de vidrio con tapa rosca de color ámbar (10 
mL) y toallas de papel. Al inicio de la práctica se revisarán estos implementos por parte del profesor y el 
monitor. 
 
Materiales y reactivos 
 
Cantidad 
 
Materiales y reactivos 
 
Cantidad 
 
Soporte Universal 1 Vaso precipitado (250 mL) 2 
Aro metálico con nuez 2 Embudo Buchner 1 
Vidrio de reloj 2 Kitasato 1 
Erlenmeyer 1 Papel filtro 1 
Microespátula 1 Dedo frío 1 
Embudo de decantación 1 Tubos de ensayo 5 
Cafiaspirina® 2 Plancha de agitación 1 
 
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
 
La práctica se desarrollará en dos sesiones de laboratorio. En la primera sesión (PARTE 1), se realizará la 
extracción ácido-base y con solventes. En la segunda sesión (PARTE 2), se realizará la purificación final de los 
sólidos extraídos. Para el diseño experimental debe elaborar un diagrama de flujo para cada uno de los 
procedimientos que va a desarrollar. Para las dos sesiones prácticas deberán elaborar un solo preinforme y 
un solo informe final. Todos los experimentos deben realizarlos por duplicado, recuerde describir algunas 
propiedades físicas de los compuestos a analizar. 
 
(NOTA: Durante la práctica, deben usar todos los implementos de bioseguridad personal) 
 
5.1 PARTE 1: EXTRACCIÓN-ÁCIDO BASE Y CON SOLVENTES (Primera sesión presencial en el laboratorio) 
 
a) Trituración de las pastillas: Pesar 2 tabletas de Cafiaspirina®o dos sobres de Salbonfiest plus utilizando 
un vidrio de reloj, con ayuda de un mortero triturar las tabletas de tal manera que se obtenga un 
polvo fino. 
 
b) Disolución de las pastillas: Transferir la totalidad del polvo obtenido a un Erlenmeyer sobre una 
plancha de agitación magnética para asegurar la agitación constante. La disolución de la muestra se 
debe realizar en 3 extracciones, para cada extracción adicionar 25 mL de diclorometano, tratando de 
disolver la mayor cantidad de muestra posible, filtrar por gravedad cada extracción teniendo la 
precaución de reunir las 3 porciones de diclorometano en un solo Erlenmeyer. Precaución: si el 
embudo se tapa debe cambiar el papel de filtro. 
 
c) Separación de las fases: Transferir el líquido filtrado a un embudo de decantación de 250mL, 
posteriormente adicionar 10mL de NaOH al 5% (de preferencia manténgalo refrigerado en un baño de 
hielo), tapar el embudo y agitarlo en repetidas ocasiones liberando la presión en cada agitación. Dejar 
reposar el embudo de decantación en un aro metálico para que las fases se separen (figura 2). Debe 
asegurarse de liberar la presión destapando de vez en cuando el embudo. 
 
Figura 2: Embudo de decantación 
La fase orgánica (capa inferior) se recoge en un Erlenmeyer de 250 
mL. El proceso de extracción de la fase orgánica se repite 2 veces 
más con porciones de 10 mL de NaOH al 5%. A la fase orgánica 
recogida, adicionar un desecante como sulfato de sodio anhidro 
(Na2SO4), dejarlo actuar por 20 minutos. 
Almacenar la fase acuosa (capa superior) en un erlenmeyer de 250 
mL, teniendo la precaución de transferir el líquido por la parte 
superior dl embudo de decantación para evitar contaminación con 
la fase orgánica que pudo quedar en el vástago del embudo. 
 
d) Neutralización de la fase acuosa: Poner la fracción acuosa en un 
baño de hielo y esperar a que se enfríe. Adicionar gota a gota 
HCl al 20% hasta que el pH sea menor o igual a 2, se requieren 20-30 mL aproximadamente, es 
importante agitar constantemente durante todo el proceso. Cuando se alcance el pH deseado deje 
enfriar por 10 min más. Filtrar los cristales formados en un embudo Buchner lo más rápido posible, el 
papel filtro que use debe haber sido pesado previamente. Deje pasar aire por los cristales manteniendo 
el vacío activo. Luego saque los cristales y déjelos secar en una estufa a 60ºC durante al menos media 
hora (puede adelantar las otras actividades). Guarde una pequeña porción del sólido para medir su 
punto de fusión. 
 
d) Eliminación del solvente fase orgánica: Una vez transcurridos los 20 minutos, transferir la fase 
orgánica a un balón de fondo redondo (previamente pesado), filtrar el agente desecante, y con un 
rotavapor destilar el solvente a presión reducida. Recuperar la cafeína sólida, pesarla y guardar una 
pequeña porción para medir su punto de fusión. 
 
Los sólidos obtenidos en la práctica deben ser almacenados en frascos ámbar marcados con el nombre 
de la sustancia, la cantidad obtenida y los nombres de los integrantes del grupo. 
 
5.2 PARTE 2: PURIFICACIÓN FINAL DE SÓLIDOS (Segunda sesión presencial en el laboratorio) 
 
La purificación de la cafeína se realizará mediante la técnica de sublimación, mientras que el ácido 
acetilsalicílico se realizará por recristalización, utilizando una mezcla de agua/etanol. A continuación, se 
muestra el procedimiento de manera general para las técnicas descritas con anterioridad. Una vez purificada 
cada sustancia, se debe determinar la cantidad de sustancia obtenida y calcular nuevamente el rendimiento. 
 
5.2.1 CRISTALIZACIÓN: 
 
a) Preparar el disolvente: Calentar en un Erlenmeyer el disolvente (AGUA: ETANOL 9:1), poner perlas de 
ebullición con la finalidad de evitar que el solvente caliente rebose el contenedor. 
b) Disolución del sólido: Colocar el compuesto a cristalizar en un vaso de precipitados de 50 o 100 mL y 
añadir gota a gota el disolvente caliente, agitando continuamente el recipiente para favorecer la 
disolución del sólido. Añadir gradualmente disolvente hasta que el sólido se disuelva completamente. 
c) Eliminación de las impurezas insolubles: Filtrar la disolución en caliente utilizando un embudo cónico 
de vástago corto, el cual debe ser calentado previamente, y recolectando en un cristalizador a 
temperatura ambiente. NOTA: Este procedimiento se debe realizar rápidamentepara evitar pérdidas 
por enfriamiento y posterior precipitación por gravedad. TENGA EN CUENTA QUE SOLO ES NECESARIO 
SI HAY SÓLIDOS INSOLUBLES. 
d) Formación de cristales: Tapar el cristalizador con un vidrio de reloj para evitar evaporación del 
disolvente. Una vez esté a temperatura ambiente, colocarlo en un baño de hielo para que aparezcan 
los cristales del sólido. Sin no aparecen raspar las paredes del cristalizador con una varilla de vidrio. 
Una vez que el sólido ha cristalizado filtrar los cristales al vacío con un embudo Buchner limpio. Se 
deben lavar los cristales con el mismo solvente de cristalización (AGUA: ETANOL 9:1) que previamente 
se ha enfriado muy bien. No use más de 5 mL. Secar los cristales obtenidos en una estufa (temperatura 
no debe ser mayor de 60 C). 
e) Determinación del punto de fusión. Mida el punto de fusión del sólido extraído y del sólido purificado, 
y compárelo con un patrón de ácido acetilsalicílico. Tenga en cuenta las recomendaciones de la 
práctica de constantes físicas. 
f) Al sólido purificado y a un patrón de ácido acetilsalicílico realíceles las pruebas pertinentes de análisis 
preliminar y/o funcional (tenga en cuenta la guía 6 referida al análisis preliminar), compare los 
resultados. 
 
SUBLIMACIÓN: La sublimación se realiza mediante un equipo denominado dedo frío (figura 3), dicho equipo 
permite realizar sublimación a presión reducida o a presión atmosférica. A continuación se describe el 
procedimiento: 
Figura 3: Equipo de sublimación (dedo frío) 
a) Pesar el sólido a sublimar, e Introducirlo en el fondo del 
sublimador (dedo frio). 
b) Colocar el tubo interno y conectar las mangueras a las salidas 
del sublimador. 
c) Hacer circular por el dedo frío una corriente de agua para que 
entre por el tubo central y salga por el tubo lateral. 
d) Conectar el sistema a la fuente de vacío, leer la presión interna 
del sistema que debe ser menor a 100 mm Hg. 
e) Calentar moderadamente el extremo inferior del tubo externo, 
sin sobrecalentar para evitar que el sólido se funda. 
f) Cuando la sublimación ha terminado, desconecte el vacío con 
cuidado, si lo hace rápidamente puede causar que la sustancia 
sublimada se desprenda del tubo interno. 
g) Dejar enfriar el sublimador, sacar con cuidado el tubo interno, 
utilizar una espátula para recoger el sólido sublimado sobre un 
vidrio de reloj. Las impurezas quedan en el fondo del sublimador. 
h) Pesar el sólido obtenido. 
i) Determinación del punto de fusión. Mida el punto de fusión del sólido extraído y del sólido purificado, 
y compárelo con un patrón de cafeína. Tenga en cuenta las recomendaciones de la práctica de 
constantes físicas, y que este punto de fusión es muy alto. 
j) Al sólido purificado y a un patrón de cafeína realíceles las pruebas pertinentes de análisis preliminar 
y/o funcional (tenga en cuenta la guía 6 referida al análisis preliminar), compare los resultados. 
 
5.3 DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTO DE LA REACCIÓN. Con los dos sólidos secos, determinar la cantidad 
en miligramos (mg) obtenida de cada sustancia y calcular la composición porcentual de los principios 
activos del medicamento. 
 
5. RECOMENDACIONES PARA EL INFORME 
 
A continuación, se dan algunas observaciones que se deben tener en cuenta para la elaboración del informe. 
 
• Mencione los componentes de la mezcla asignada y discuta sobre la cantidad de cada sustancia que 
obtuvo luego de la extracción y luego del proceso de purificación. Compare la cantidad obtenida de 
cada sustancia con la reportada por el fabricante, de acuerdo con ello discuta si el rendimiento lo 
considera bueno o no. En caso de no ser bueno el rendimiento, expliqué que procesos pudieron afectar 
el rendimiento, si pudiera mejorarlos y cómo lo haría. 
• Compare los puntos de fusión de las sustancias purificados con los reportados en la literatura y discuta 
sobre la pureza de las sustancias que obtuvo. 
• Consulte sobre los ensayos de coloración que podría hacer para las sustancias aisladas que permitan 
reconocer los grupos funcionales presentes en cada una. 
 
6. BIBLIOGRAFÍA 
 
[1] Martínez Valderrama, J. C. Análisis orgánico cualitativo, 2 Edición; Ed. Comité de Publicaciones del 
Departamento de Química, Universidad Nacional de Colombia; Bogotá, Colombia, 1982 
[2] Galagovsky, L. Química Orgánica, Fundamentos teórico-prácticos para el laboratorio, 5 Edición.; Editorial 
Universitaria de Buenos Aires, ., Ed.; Buenos Aires 
[3] Martínez, M. A., Csákÿ, A. G. Técnicas Experimentales en Química Orgánica. Editorial Síntesis, España, 1ª 
Edición. 2001. 
[4] Cisneros, C. A. Guías de laboratorio de Química Orgánica I. Editorial Universidad Santiago de Cali. 
Colombia. 2008.