Puede tratarse además de una sustancia impura sin ser mezcla. En una sustancia impura, uno de los componentes está en proporción mucho mayor que los demás, mientras que en una mezcla, las proporciones en que se encuentran sus componentes son mucho más parecidas.
Como criterios para distinguir si la muestra consiste de una sola sustancia o de más de una, podemos utilizar: el punto de fusión o intervalo de temperatura en que ocurra la fusión, el intervalo de temperatura en que destila, la cromatografía (placa delgada o papel).
Utilizando estos criterios no siempre es posible decidir si la muestra tiene uno o más componentes, se pueden citar algunos ejemplos como el caso de dos líquidos volátiles de puntos de ebullición muy cercanos o que forman azeótropos. Una mezcla de líquidos de puntos de ebullición muy cercanos y lo suficientemente volátiles para que pueda utilizarse la cromatografía en placa delgada, puede resolverse, sin embargo, utilizando cromatografía en fase gaseosa.
Punto de fusión.
La determinación del punto de fusión se realiza en la forma habitual con un capilar, en el que se introduce la sustancia, adosado al bulbo de un termómetro que, a su vez, va sumergido en un baño de un líquido adecuado. No debe utilizarse goma, ni alambre, ni nada semejante para adorar el capilar al termómetro.
Si no se tiene ninguna idea del punto de fusión de la sustancia, es conveniente determinarlo primero en forma aproximada calentando rápidamente para luego reemplazar el capilar por otro y calentando con mayor cuidado, determinar el punto de fusión.
Es el rango de temperatura en que funde la sustancia lo que sirve como criterio de pureza. Una sustancia pura debe fundir en un intervalo no mayor de 2°, mientras que en una sustancia impura, y con mayor razón en una mezcla, el intervalo de temperatura en que ocurre la fusión es mucho mayor. Como excepción de lo expuesto se puede citar las mezclas eutécticas que, a pesar de tener un punto de fusión neto, son mezclas de dos o más sustancias.
Para los puntos de fusión de hasta 220° se utiliza un baño de ácido sulfúrico, mientras que para temperaturas mayores (hasta 320°) se utiliza un baño de silicona.
Para determinar el punto de fusión de las sustancias que funden con descomposición es conveniente precalentar primero el baño hasta unos 30° por debajo del punto de fusión antes de introducir el capilar con la sustancia.
El punto de fusión de una sustancia depende, muchas veces, del solvente del que fue recristalizada, esto se debe a la presencia del solvente de cristalización y/o a distintas formas cristalinas.
Existen otros métodos para determinar el punto de fusión, de los cuales, el de uso más general es el de Kofler.
Para determinar el punto de fusión por el método de Kofler, se colocan unos cristalitos en un portaobjetos, se cubren con un cubreobjetos y se coloca todo sobre una platina que se calienta por una resistencia eléctrica y que tiene un orificio para introducir un termómetro. La fusión de los cristales se observa a través de un microscopio.
En la literatura es común encontrar datos de puntos de fusión corregidos, la corrección a aplicar está dada por la fórmula: Tc= T₀ + F . L (T₀-Tₘ)
donde Tc: temperatura corregida; T₀: temperatura observada; F: factor de corrección para termómetros de mercurio (F=0,00016); L: longitud (en C) de la columna de termómetro que sobresale del baño; Tₘ: temperatura media de la columna de termómetro no sumergida.
Antes de utilizar un termómetro nuevo, es conveniente comparar si sus marcas corresponden a las temperaturas que se indican, para lo cual se determina el punto de fusión de por lo menos tres o cuatro sustancias que correspondan a distintas zonas del termómetro. Con los datos obtenidos puede hacerse una tabla de correcciones a aplicar a la temperatura observada, para tener la temperatura real. Si las diferencias entre la temperatura observada y la real fuera grande (más de 3°) debe cambiarse el termómetro.
Algunas de las sustancias que pueden utilizarse para la calibración del termómetro son las siguientes:
Agua (PF 0°C)
α-Naftilamina (PF 50°C)
m-Nitrobenzaldehído (PF 58°C)
m-Dinitrobenceno (PF 90°C)
Ácido benzoico (PF 121°C)
Urea (PF 132°C)
Ácido salicílico (PF 157°C)
Antraceno (PF 216°C)
Ácido p-nitrobenzoico (PF 241°C)
Si no se tiene ninguna idea del punto de fusión de la sustancia, es conveniente determinarlo primero en forma aproximada calentando rápidamente para luego reemplazar el capilar por otro y calentando con mayor cuidado, determinar el punto de fusión.
Es el rango de temperatura en que funde la sustancia lo que sirve como criterio de pureza. Una sustancia pura debe fundir en un intervalo no mayor de 2°, mientras que en una sustancia impura, y con mayor razón en una mezcla, el intervalo de temperatura en que ocurre la fusión es mucho mayor. Como excepción de lo expuesto se puede citar las mezclas eutécticas que, a pesar de tener un punto de fusión neto, son mezclas de dos o más sustancias.
Para los puntos de fusión de hasta 220° se utiliza un baño de ácido sulfúrico, mientras que para temperaturas mayores (hasta 320°) se utiliza un baño de silicona.
Para determinar el punto de fusión de las sustancias que funden con descomposición es conveniente precalentar primero el baño hasta unos 30° por debajo del punto de fusión antes de introducir el capilar con la sustancia.
El punto de fusión de una sustancia depende, muchas veces, del solvente del que fue recristalizada, esto se debe a la presencia del solvente de cristalización y/o a distintas formas cristalinas.
Existen otros métodos para determinar el punto de fusión, de los cuales, el de uso más general es el de Kofler.
Para determinar el punto de fusión por el método de Kofler, se colocan unos cristalitos en un portaobjetos, se cubren con un cubreobjetos y se coloca todo sobre una platina que se calienta por una resistencia eléctrica y que tiene un orificio para introducir un termómetro. La fusión de los cristales se observa a través de un microscopio.
En la literatura es común encontrar datos de puntos de fusión corregidos, la corrección a aplicar está dada por la fórmula: Tc= T₀ + F . L (T₀-Tₘ)
donde Tc: temperatura corregida; T₀: temperatura observada; F: factor de corrección para termómetros de mercurio (F=0,00016); L: longitud (en C) de la columna de termómetro que sobresale del baño; Tₘ: temperatura media de la columna de termómetro no sumergida.
Antes de utilizar un termómetro nuevo, es conveniente comparar si sus marcas corresponden a las temperaturas que se indican, para lo cual se determina el punto de fusión de por lo menos tres o cuatro sustancias que correspondan a distintas zonas del termómetro. Con los datos obtenidos puede hacerse una tabla de correcciones a aplicar a la temperatura observada, para tener la temperatura real. Si las diferencias entre la temperatura observada y la real fuera grande (más de 3°) debe cambiarse el termómetro.
Algunas de las sustancias que pueden utilizarse para la calibración del termómetro son las siguientes:
Agua (PF 0°C)
α-Naftilamina (PF 50°C)
m-Nitrobenzaldehído (PF 58°C)
m-Dinitrobenceno (PF 90°C)
Ácido benzoico (PF 121°C)
Urea (PF 132°C)
Ácido salicílico (PF 157°C)
Antraceno (PF 216°C)
Ácido p-nitrobenzoico (PF 241°C)
Punto de ebullición. Micrométodo de Siwoloboff.
Para la determinación del punto de ebullición es útil el método que se describe a continuación.
Se colocan en un capilar de aproximadamente 2-3 mm de diámetro dos o tres gotas de líquido, se introduce entonces un capilar de menor diámetro dentro del anterior de manera que el extremo cerrado quede hacia arriba. Una vez hecho esto, se adosa el capilar externo a un termómetro y se coloca en el baño de la misma forma que para determinar el punto de fusión.
Se calienta el baño hasta que se observe un desprendimiento continuo de burbujas que salen de la boca del capilar interno, entonces se lee la temperatura que corresponde al punto de ebullición Otro criterio que puede adoptarse para determinar el punto de ebullición es, una vez realizada la operación anterior se deja enfriar el baño y se lee la temperatura cuando el nivel del líquido en el capilar interno es igual al del líquido en el capilar externo. Este método es solo aproximado, con un error de 2-3°.
Se colocan en un capilar de aproximadamente 2-3 mm de diámetro dos o tres gotas de líquido, se introduce entonces un capilar de menor diámetro dentro del anterior de manera que el extremo cerrado quede hacia arriba. Una vez hecho esto, se adosa el capilar externo a un termómetro y se coloca en el baño de la misma forma que para determinar el punto de fusión.
Se calienta el baño hasta que se observe un desprendimiento continuo de burbujas que salen de la boca del capilar interno, entonces se lee la temperatura que corresponde al punto de ebullición Otro criterio que puede adoptarse para determinar el punto de ebullición es, una vez realizada la operación anterior se deja enfriar el baño y se lee la temperatura cuando el nivel del líquido en el capilar interno es igual al del líquido en el capilar externo. Este método es solo aproximado, con un error de 2-3°.
Destilación.
Si la muestra en estudio es líquida, un criterio útil para determinar si se trata de una sola sustancia o de una mezcla, es la destilación de la misma.
Previamente se debe determinar el punto de ebullición aproximado utilizando el método de Siwoloboff ya descripto.
Si el punto de ebullición es mayor a 150°C se coloca directamente la alargadera al cabezal de destilación sin utilizar refrigerante.
La destilación debe realizarse a una velocidad de aproximadamente 1-2 mL por minuto.
Si la temperatura aumenta en forma continua durante la destilación, sin poderse obtener una fracción importante que destile en un rango estrecho de temperatura (no mayor de 5°), se trata probablemente de una mezcla de líquidos.
Para separarlos, puede ensayarse una destilación utilizando una columna de fraccionamiento.
Una destilación que presenta más de una fracción cuyos intervalos de temperatura son menores de 5° y cuyos volúmenes representan la mayor parte de la muestra original, indica que se trata de una mezcla y que sus componentes pueden separarse por destilación simple.
Si se obtiene en cambio una sola fracción que destila en un intervalo de temperatura menor de 5° y cuyo volumen representa la mayor parte de la muestra original, puede tratarse de una sola sustancia, de una mezcla de sustancias cuyos puntos de ebullición son muy cercanos, o de un azeótropo. En ese caso es conveniente repetir la destilación utilizando una columna de fraccionamiento.
Si la muestra consiste de una solución de un sólido en un líquido, este último destilará, mientras que en el balón quedará un residuo considerable de un sólido o de un líquido que solidifica al enfriar a temperatura ambiente.
Cromatografía en placa delgada.
La investigación, en el caso de sustancias sólidas o de líquidos no volátiles, del número de componentes de la mezcla, puede realizarse por cromatografia en placa delgada utilizando microplacas de sílica gel.
Ensayos de solubilidad.
Una muestra que resulte parcialmente soluble en algún solvente puede filtrarse y comparar el punto de fusión del residuo con el de la muestra original. Si ambos puntos de fusión son muy distintos y además el intervalo de temperatura en que funde el residuo es mucho menor que el de la muestra original, hay por lo menos dos componentes y se tiene además un método posible para separarlos.
Para realizar este ensayo es conveniente empezar probando la solubilidad en éter etílico y/o agua.
Descarga: Análisis Funcional
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