Equipo 5 REACCIÓN DE COPULACIÓN: PREPARACIÓN DE ANARANJADO DE METILO, UN AZOCOMPUESTO.

REACCIÓN DE COPULACIÓN Un acoplamiento diazoico (o acoplamiento azoico o copulación diazoica o copulación azoica) es una reacción de sustitución electrófila aromática entre una sal de diazonio y un anillo aromático activado, como pueden ser una anilina o un fenol, siendo el producto de la reacción un azoderivado. Esta reacción es importante en la producción de colorantes (colorantes azoicos) e indicadores de pH, tales como la tartracina o el naranjado de metilo. En esta reacción la sal de diazonio es el electrófilo y el areno activado el nucleófilo.

Naranja de metilo es un colorante azoderivado, con cambio de color de rojo a naranja-amarillo entre Ph 3,1 y 4,4. El nombre del compuesto químico del indicador es sal sódica de ácido sulfónico de 4-Dimetilaminoazobenceno. Se empezó a usar como indicador químico en 1878. La fórmula molecular de esta sal sódica es C14H14N3NaO3S y su peso molecular es de 327,34 g/mol.1 En la actualidad se registran muchas aplicaciones desde preparaciones farmacéuticas, colorante de teñido al 5%, y determinante de la alcalinidad del fango en procedimientos petroleros. También se aplica en citología en conjunto con la solución de Fuschin. También es llamado heliantina. Se usa en una concentración de 1 gota al 0.1% por cada 10 ml de disolución.

OBJETIVO Síntesis de un colorante o indicador mediante la reacción de copulación.

3 Pipetas graduadas de 5 mL NaOH 1N, 2N y al 1% 1 Embudo Büchner Material Reactivos 1 Balanza analítica Ácido Sulfanílico 1 Caja petri chica Agua destilada 1 Cristalizador HCl 1 N, 2N y al 1% 1 Matraz Erlenmeyer 125 mL Hielo 3 Pipetas graduadas de 5 mL NaOH 1N, 2N y al 1% 1 Embudo Büchner N,N-dimetilanilina 1 Matraz Kitazato de 250 mL 1 Piseta con agua 1 Propipeta 3 Vasos de precipitados de 50 mL 1 Matraz aforado 100 mL 1 Trampa de vacío 1 Papel filtro y Papel pH

3 2 E3 E 1 3 1 1 OX 1 2 1 3 3 E3 1 Ácido clorhídrico Agua destilada 3 2 E3 E Ácido clorhídrico Agua destilada 1 3 1 1 OX 1 Nitrito de sodio Ácido sulfanílico 2 1 3 3 E3 1 Hidróxido de sodio N,N - dimetilanilina

Desarrollo: Observaciones acerca de la preparación de las soluciones estándar. Se sugiere distribuir entre los equipo la preparación de las soluciones de Na OH y HCl desde la práctica anterior, para que realicen cálculos ya al inicio de la práctica preparen las soluciones de Na OH y de HCl. A lo equipos que se les asigne elaborar ya sea la solución básica o la ácida, deben de pedir un matraz aforado de 100 mL y pesar la base o medir la cantidad del ácido necesario para preparar la solución asignada.

Preparación de soluciones estándar. Equipo 1: NaOH 2N 100 mL Equipo 2: NaOH IN 100 mL Equipo 3: NaOH 1% 100 mL Equipo 4; HCl 2N 100 mL Equipo 5: HCl 1N 100 mL Equipo 6; HCl 1% 100 mL ETAPA 1: Preparación de soluciones estándar.

Preparación de la sal de diazonio. ETAPA 2: Solubilidad en agua. ETAPA 3: Preparación de la sal de diazonio. En un vaso de precipitados de 50 mL mezcle 1 g de Ácido Sulfanílico con 2.5 de NaOH 2N.El Ácido Sulfanílico es insoluble en agua por ser un ion dipolar ya que se le considera una sal que proviene del Ácido p-aminobencensulfónico. Agregue esta mezcla a otro vaso de precipitados de 50 mL que contenga 0.4 g de Nitrito de Sodio en 5 mL de agua.

Obtención de la sal de diazonio. Copulación de Sal de diazonio. ETAPA 4: Obtención de la sal de diazonio. ETAPA 5: Copulación de Sal de diazonio. Vierta esta mezcla sobre un vaso de precipitados de 50 mL que contenga 2.5 mL de HCl 2N enfriado en hielo. Vierta el producto resultante sobre una disolución de 0.6 g de N,N-dimetilanilina en 5 mL de HCl 1N contenidos en un matraz Erlenmeyer de 125 mL. Neutralice la mezcla cuidadosamente con NaOH 1 N y en cuanto se tenga reacción ligeramente alcalina, se observa la sal sódica del colorante bajo la forma de un sólido o cristales color pardo-anaranjado.

ETAPA 6: Filtración. Deje en reposo la mezcla durante 20 min, filtre con vacío y lave con agua. Disuelva una pizca de anaranjado de metilo* del residuo que queda en el embudo Büchner en 20 mL de agua en un vaso de precipitados de 50 mL y adicione unos mL de HCl al 1% hasta pH ácido, vuelva a alcalinizar con unos mL de una solución de NaOH al 1% hasta pH básico, verifique con papel indicador los cambios de pH. Observe los cambios de color cuando varía el pH. Se puede recristalizar con agua, obteniéndose el colorante bastante puro.

CUESTIONARIO

1. ¿Escribir el mecanismo de la reacción que se lleva a cabo?

2. ¿Explique que son compuestos azo y de dos ejemplos de ellos? Un grupo azo es un grupo funcional del tipo R-N=N-R', en donde R y R' son grupos que contienen átomos de carbono, y los átomos de nitrógeno están unidos por un enlace doble. Los compuestos que contienen el enlace -N=N- se denominan azoderivados, compuestos azoicos, o azocompuestos. Cuando el grupo azo está conjugado con dos anillos aromáticos, el compuesto que lo contiene absorbe radiación electromagnética en el espectro visible, por lo que presenta coloración y, además, ésta es intensa. Por esto son empleados como colorantes en la industria textil, papelera, alimentaria, etc. Por ejemplo, el p-dimetilaminoazobenceno se empleó como colorante en la margarina. La presencia de otros grupos en el compuesto puede provocar que éste absorba a distintas longitudes de onda (por tanto se obtienen distintos compuestos con distintos colores). También pueden provocar que el compuesto absorba la luz con mayor o menor intensidad. Asimismo, algunos grupos (por ejemplo grupos sulfónicos) sirven para que el compuesto sea soluble en el medio en el que se va a aplicar. Un ejemplo de estos compuestos es el naranja de metilo, azobenceno y el azobisisobutilonitrilo.

3. ¿Cuales son los usos y aplicaciones del producto obtenido? Se empezó a usar como indicador químico en 1878. En la actualidad se registran muchas aplicaciones desde preparaciones farmacéuticas, colorante de teñido al 5%, y determinante de la alcalinidad del fango en procedimientos petroleros. También se aplica en citología en conjunto con la solución de Fuschin. Se usa en una concentración de 1 gota al 0.1% por cada 10 ml de disolución.

4. Consultando la bibliografía, haga una lista de las propiedades fisicoquímicas, y el uso y precauciones que se deben tener con los reactivos que se utilizaron en la práctica. ÀCIDO CLORHÌDRICO: PROPIEDADES QUIMICAS: Productos de descomposición de este compuesto: cloruro de hidrógeno. Reacciona con la mayoría de metales desprendiendo hidrógeno. Con agentes oxidantes como peróxido de hidrógeno, ácido selénico y pentóxido de vanadio, genera cloro, el cual es muy peligroso. Se ha informado de reacciones violentas entre este ácido y los siguientes compuestos: -permanganato de potasio o sodio y en contacto con tetranitruro de tetraselenio. -1,1-difluoroetileno. -Aleaciones de aluminio-titanio. -ácido sulfúrico.

PROPIEDADES FISICAS: Presión de vapor ( A 17.8 ºC): 4 atm Densidad del vapor: 1.27 Densidad del gas (a 0 ºC): 1.639 g/l Índice de refracción de disolución 1.0 N (a 18 ºC): 1.34168. Densidad de disoluciones acuosas peso/peso (15 ºC): 1.05 (10.17 %); 1.1 (20 %); 1.15 (29.57%); 1.2 ( 39.11%). Puntos de congelación de disoluciones acuosas: -17.14ºC (10.81 %); -62.25ºC (20.69 %); -46.2ºC (31.24 %); -25.4ºC (39.17 %) Puntos de ebullición de disoluciones acuosas: 48.72 ºC (50.25 mm de Hg y 23.42 % en peso); 81.21 ºC (247.5 mm de Hg y 21.88 % en peso); 97.58 ºC (495 mm de Hg y 20.92 % en peso); 106,42 ºC (697.5 mm de Hg y 20.36 % en peso) y 108.58 ºC (757.5 mm de Hg y 20.22 % en peso) Punto de ebullición del azeótropo con agua conteniendo 20.22 % de HCl (760 mm de Hg): 108.58 ºC. pH de disoluciones acuosas: 0.1 (1.0 N); 1.1 (0.1 N); 2.02 (0.01N); 3.02 (0.001N); 4.01 (0.0001 N).

HIDRÓXIDO DE SODIO: PROPIEDADES QUIMICAS: El NaOH reacciona con metales como Al, Zn y Sn, generando aniones como AlO2 -, ZnO2 - y SnO3 2- e hidrógeno. Con los óxidos de estos metales, forma esos mismos aniones y agua. Con cinc metálico, además, hay ignición. Se ha informado de reacciones explosivas entre el hidróxido de sodio y nitrato de plata amoniacal caliente, 4-cloro-2-metil-fenol, 2-nitro anisol, cinc metálico, N,N,-bis(trinitro-etil)-urea, azida de cianógeno, 3-metil-2-penten-4-in-1-ol, nitrobenceno, tetrahidroborato de sodio, 1,1,1-tricloroetanol, 1,2,4,5- tetraclorobenceno y circonio metálico. Con bromo, cloroformo y triclorometano las reacciones son vigorosas o violentas. La reacción con sosa y tricloroetileno es peligrosa, ya que este último se descompone y genera dicloroacetileno, el cual es inflamable.

Punto de ebullición: 1388ºC (a 760 mm de Hg) Punto de fusión: 318.4 ºC PROPIEDADES FISICAS Y TERMODINAMICAS: Punto de ebullición: 1388ºC (a 760 mm de Hg) Punto de fusión: 318.4 ºC Índice de refracción a 589.4 nm: 1.433 ( a 320 º) y 1.421 (a 420 ºC) Presión de vapor: 1mm (739 ºC) Densidad: 2.13 g/ml (25 ºC) Solubilidad: Soluble en agua, alcoholes y glicerol, insoluble en acetona (aunque reacciona con ella) y éter. 1 g se disuelve en 0.9 ml de agua, 0.3 ml de agua hirviendo, 7.2 ml de alcohol etílico y 4.2 ml de metanol. pH de disoluciones acuosas (peso/peso): 0.05 %:12; 0.5 %: 13 y 5 %. Calor específico: 0.35 cal/g oC (20 oC) Calor latente de fusión: 40 cal/g Calor de formación: 100.97 Kcal/mol (forma alfa) y 101.95 Kcal/mol (forma beta ) Calor de transición de la forma alfa a la beta: 24.69 cal/g Temperatura de transición: 299.6 oC Energía libre de formación : 90.7 Kcal/ mol (a 25 oC y 760 mm de Hg)

NITRITO DE SODIO: PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Estado Físico: SOLIDO CRISTALINO Color: BLANCO Temperatura de Ebullición: 490*C Olor: NO ESPECIFICADO Punto De Fusión: 271*C Densidad: 2.2 Temperatura De Autoignición: 490*C Peso Molecular 69 PH: Solubilidad En Agua: 45%

ÁCIDO SULFANÍLICO: PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS Estado Físico : Sólido. Apariencia : Cristales transparentes o polvos blancos. Olor : Sin olor. pH : Acido. Temperatura de Ebullición : Se descompone. Temperatura de Fusión : 288ºC (se descompone). Densidad (Agua1) : 1.485 kg/L a 20ºC (Ácido Gálico Anhidro). Presión de Vapor : No reportado. Densidad de Vapor (Aire1) : No reportado. Solubilidad : Ligeramente solubilidad en Agua (1 g por 100 ml de Agua a 20ºC).

N,N-DIMETILANILINA: Propiedades Físicas y Químicas Aspecto:   Aspecto: Líquido transparente e incoloro. Olor: Característico. :7,4 (1 g/l) Punto de ebullición :193°C Punto de fusión : 2°C Punto de inflamación : +61°C Temperatura de auto ignición : 370°C Límites de explosión (inferior/superior): 1,2 / 7 Vol. % Presión de vapor: (40°C) 3 hPa Densidad (20/4): 0,96 Solubilidad: 1 g/l en agua a 20°C

BIBLIOGRAFÍA http://es.wikipedia.org/wiki/Acoplamiento_diazoico http://es.wikipedia.org/wiki/Naranja_de_metilo http://es.wikipedia.org/wiki/Azoderivado