Síntesis de Aspirina - Nota: 8 PDF

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Reporte de Química General...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COSTA RICA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES ESCUELA DE QUÍMICA

LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL PARA INGENIERÍA EN BIOPROCESOS INDUSTRIALES

REPORTE DE LABORATORIO PRACTICA 3: SÍNTESIS DE LA ASPIRINA

PROFESOR: JOSÉ ROBERTO VEGA BAUDRIT

ESTUDIANTES: SEBASTIÁN GARCÍA BOLAÑOS JEISSON UGALDE ÁLVAREZ

FECHA DE ENTREGA: MIÉRCOLES 26 DE ABRIL

I CICLO 2017

RESUMEN El primero que enunció los principios de la estequiometria fue Jeremías Benjamín Richter, en 1792, quien describió la estequiometria de la siguiente manera: “La estequiometria es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa en la que los elementos químicos que están implicados.” En una reacción química se observa una modificación de las sustancias presentes: los reactivos se consumen para dar lugar a los productos. A escala microscópica, la reacción química es una modificación de los enlaces entre átomos, por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen y otros se forman, pero los átomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamos la ley de conservación de la masa, que implica las dos leyes siguientes: • •

La conservación del número de átomos de cada elemento químico. La conservación de la carga total.

Las relaciones estequiometrias entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen directamente de estas leyes de conservación, y están determinadas por la ecuación de la reacción. Para respetar estas reglas se pone delante de cada especie química un número denominado coeficiente estequiométrico, que indica la proporción de cada especie involucrada. Cuando una reacción se detiene porque se acaba uno de los reactivos, a ese reactivo se le llama reactivo limitante. Aquel reactivo que se ha consumido por completo en una reacción química se le conoce con el nombre de reactivo limitante pues determina o limita la cantidad de producto formado. Reactivo limitante es aquel que se encuentra en defecto basado en la ecuación química ajustada. La cantidad de producto que debiera formarse si todo el reactivo limitante se consumiera en la reacción, se conoce con el nombre de rendimiento teórico. A la cantidad de producto realmente formado se le llama rendimiento real o experimental. Es claro que siempre se cumplirá la siguiente desigualdad Rendimiento real ≤ Rendimiento teórico Razones de este hecho: • Es posible que no todos los productos reaccionen. • Es posible que haya reacciones laterales que no lleven al producto deseado. • La recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible. Este rendimiento que se obtiene se representa como un porcentaje y se calcula:

% de Rendimiento =

𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑅𝑒𝑎𝑙 𝑥100 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜

Además a veces es necesario calcular el porcentaje de error obtenido para ello se usa la siguiente formula: % de Error =

𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑅𝑒𝑎𝑙 𝑥100 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜

En esta práctica se realizó la síntesis de aspirina dada por la siguiente ecuación química: 𝐶7 𝐻6 𝑂3(𝑠) + 𝐶4 𝐻6 𝑂3(𝑙) ⟶ 𝐶9 𝐻8 𝑂4(𝑠) + 𝐶2 𝐻4 𝑂2(𝑙)

OBJETIVOS • • • • •

Diferenciar entre la formula estructural, molecular y empírica de una sustancia. Interpretar una ecuación química en términos de moles y de masa de las especies participantes. Identificar en una reacción química, el reactivo limitante y calcular el rendimiento teórico en la producción de aspirina. Realizar la síntesis de la aspirina y calcular el rendimiento experimental. Calcular el porcentaje de rendimiento y el porcentaje de error en la síntesis de la aspirina, justificando el resultado obtenido.

RESULTADOS Para la síntesis de aspirina se utilizó: 1 g de ácido salicílico (𝐶7 𝐻6 𝑂3 ), 2 mL de anhídrido acético (𝐶4 𝐻6 𝑂3 ) y 2 gotas de ácido fosfórico al 85% (𝐻3 𝑃𝑂4 85% 𝑚/𝑣) como catalizador de la reacción. De resultado se obtuvo 8 g de ácido acetilsalicílico (𝐶9 𝐻8 𝑂4 ). De la fórmula de la reacción se obtiene que las masas molares de los compuestos son: 102 g/mol la del anhídrido acético (𝐶4 𝐻6 𝑂3), 138 g/mol la del ácido salicílico (𝐶7 𝐻6 𝑂3) y 180 g/mol la del ácido acetilsalicílico (𝐶9 𝐻8 𝑂4 ). Tomando en cuenta que la densidad del anhídrido acético es de 1,08g/ml y los datos anteriores se puede obtener que el reactivo limitante de la reacción es el ácido salicílico ya que solo se utilizó 1 g del mismo. El rendimiento teórico de la reacción dice que con 1 g de ácido salicílico se deben obtener 1,305 g de ácido acetilsalicílico. El rendimiento real de la reacción dio como resultado solo 0,8 g de ácido acetilsalicílico lo que deja a la reacción con un porcentaje de rendimiento de 61,30%, lo que significa un porcentaje de error de 38,70%. Rendimiento Teórico 7,25𝑥10−3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶7 𝐻6 𝑂3

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶9 𝐻8 𝑂4 180 𝑔 𝑑𝑒 𝐶9 𝐻8 𝑂4 𝑥 = 1,305𝑔 𝑑𝑒 𝐶9 𝐻8 𝑂4 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶7 𝐻6 𝑂3 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶9 𝐻8 𝑂4

Porcentaje de Rendimiento % 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜:

0,8 𝑔 = 61,30% 1,305 𝑔

Porcentaje de Error % 𝑑𝑒 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟:

1,305 𝑔 − 0,8 𝑔 = 38,70% 1,305 𝑔

DISCUSIÓN Al llevar a cabo cálculos estequiometricos teóricos como el rendimiento teórico de una reacción se debe tomar en cuenta que esto no será del todo certero a la hora de hacer la reacción en el laboratorio, ya que habrán errores en la medición, al llevar a cabo la reacción no se pueden tomar las muestras de una manera exacta ya sea por fallos de quien realice la medición o por incertidumbres en instrumentos de medición que sean utilizados. Siempre se presentaran inconvenientes al momento del experimento que no permitirán que la reacción tenga un 100% de porcentaje de rendimiento. Es justamente por esta razón que se calcula el porcentaje de error que hubo en la reacción, lo que se busca es que la reacción tenga el menor porcentaje de error posible para así obtener un rendimiento real lo mayor parecido a el

rendimiento teórico de la reacción. Para obtener porcentajes de rendimientos cercanos al 100% es bueno llevar a cabo la reacción varias veces, con el cuidado y la atención que esta necesite. CONCLUSIONES Cuando se trabaja en el laboratorio hay que estar pendientes de todos los cuidados que debemos saber hacer por ello es importante que manejemos bien los conocimientos en fórmulas de compuestos, reactivos limitantes y porcentajes de rendimiento, pues si se nos presenta un momento de decisión en la vida o en nuestro trabajo lo ideal sería que no sea un obstáculo sino más bien una meta alcanzable y fácil de responder. Mediante lo antes desarrollado en transcurso de la práctica se pudo lograr con éxito la obtención de la aspirina mediante la combinación de los reactivos. Al emplear la metodología antes mencionada, llegamos a la conclusión de que la aspirina obtuvo un buen rendimiento de ácido acetilsalicílico. La aspirina al ser un sólido blanco, muy poco soluble en agua, la logramos separar por medio de cristalización y posterior filtración y secado. BIBLIOFRAFÍA Chang, R. (2011). Química. (11° edición.). México D.F., México: Mc Graw Hill. Benavides, C., Piedra, G., Rodríguez, J. A. y Vargas, X. (2015). Química Experimental: Un enfoque hacia la Química Verde. Madrid, España. Pearson Educación S.A....