Para detectar estos elementos en un compuesto orgánico se los transforma en iones, los que se reconocen por reacciones de analítica inorgánica.
La transformación de los elementos en aniones inorgánicos, así como su reconocimiento, puede realizarse por distintos procedimientos. Los descritos aquí, son los de uso más común, haciendo mención a otros métodos que se describen en la literatura.
Al fundir una sustancia orgánica en presencia de metales, los elementos a que nos referimos se transforman en las sales metálicas de los aniones S²⁻, CN⁻, Br⁻ y I⁻.
En las sustancias en que la proporción C/N es baja, es conveniente agregar naftaleno o sacarosa para asegurar así la formación de CN⁻.
Fusión de sodio.
En un tubo de ensayo Pyrex se coloca un trocito de sodio de aproximadamente 4 mm de lado, previamente secado sobre papel de filtro para eliminar el kerosene bajo el cual se guarda el sodio. El tubo se calienta a la llama hasta que los vapores de sodio lleguen a una altura de 1 cm, entonces se agregan aproximadamente 5 mg de muestra sólida o 1 gota pequeña de líquido. Es importante agragar la muestra sobre el sodio evitando que quede sobre las paredes del tubo. En el caso de líquidos volátiles (p eb menor de 100°) la muestra puede agregarse al sodio antes de la fusión. Una vez agregada la sustancia, se continúa el calentamiento durante 1 minuto más.
Precaución. Algunos compuestos orgánicos como nitroalcanos, azidas, sales de diazonio y polihaluros alifáticos reaccionan con el sodio en forma explosiva.
Si al agregar una pequeña porción de sustancia, se observa una detonación debe procederse previamente a la reducción de estos grupos funcionales con ácido acético y cinc operando de la siguiente manera: 100 mg de muestra se hierven suavemente con 2 mL de ácido acético y 100 mg de cinc en polvo. Cuando prácticamente todo el cinc se haya disuelto, se filtra y el líquido se evapora a sequedad. El residuo obtenido se utiliza entonces para la fusión con sodio. Después de realizada la fusión se deja enfriar el tubo y se agrega 1 mL de etanol 96% para descomponer el exceso de sodio, disgregando en lo posible el contenido del tubo para asegurar que el sodio tomó contacto con el alcohol. Se agregan luego 5 mL de agua y agitando, se calienta la mezcla a ebullición. Se filtra en caliente y se diluye a 20 mL con agua destilada.
Otro procedimiento consiste en romper el tubo, luego de la fusión, en un vaso de precipitados de 100 mL que contenga 20 mL de agua. La solución resultante debe ser prácticamente incoloro y transparente, si esto no ocurre posiblemente se ha agregado un exceso de sustancia y debe repetirse la fusión.
Azufre.
Acetato de plomo. 0,5 mL de la solución proveniente de la fusión que se realizó con carbonato de sodio y cinc o con sodio se coloca en un tubo de ensayo chico y se acidifican con 2-3 gotas de ácido acético. En la boca del tubo se coloca un papel humedecido con solución de acetato de plomo y se calienta suavemente. Si hay azufre presente, el papel se ennegrece debido a la formación de SPb.
Reactivo. Solución saturada de acetato de plomo en agua.
Nitroprusiato de sodio. A 1 mL de la solución alcalina, proveniente de la fusión, se agregan 2-3 gotas de una solución acuosa recién preparada de nitroprusiato de sodio 0,1%. Un color violeta rojizo intenso indica la presencia de azufre.
Nitrógeno.
Azul de Prusia. A 1 mL de la solución proveniente de la fusión se agregan 2 gotas de una solución saturada recientemente preparada de sulfato ferroso y de amonio y 2 gotas de solución de IK 30%. Se calienta entonces a ebullición y se acidifica agregando gota a gota ácido sulfúrico 30% (aproximadamente 12N). La aparición de la coloración característica del azul de prusia indica la presencia de nitrógeno. El anión S²⁻ no interfiere en este ensayo.
Un color verde azulado indica una fusión incompleta pero permite también reconocer la presencia de nitrógeno.
Acetato de cobre-bencidina. A 0,5 mL del reactivo se agrega 1 gota de ácido acético 20% y luego la solución a ensayar hasta un máximo de 15 gotas. Las soluciones deben agregarse lentamente, sin que se mezclen entre sí. La presencia de nitrógeno se reconoce por la aparición de un anillo de coloración azul.
Si hay iones S²⁻ presentes, deben eliminarse previamente agregando una gota de solución saturada de acetato de plomo a 1 mL de la solución a ensayar que ha sido acidificada con ácido acético. El SPb insoluble se filtra y sobre el filtrado se realiza el ensayo anterior.
Reactivo. Solución I, 286 mg de acetato de cobre disueltos en 100 mL de agua. Solución II, 150 mg de bencidina disueltos en 100 mL de agua caliente con el agregado de 3-4 gotas de ácido acético. El reactivo a utilizar se prepara mezclando volúmenes iguales de ambas soluciones en el momento de usarlo.
Ensayo de Griess. Una punta de espátula de muestra sólida (o una gota de líquido) se mezclan con 0,2 g de dióxido de manganeso en un tubo de ensayo. Se tapa la boca del tubo con papel de filtro embebido con el reactivo del Griess y se calienta fuertemente el fondo del tubo. Un círculo rojo o rosado sobre el papel indica la presencia de nitrógeno. Este ensayo debe acompañarse siempre con un ensayo testigo y otro blanco y comparar el color obtenido en ellos, pues es demasiado sensible y de otra manera puede llevar a conclusiones erróneas.
Reactivo. a) Ácido sulfanílico 1% en ácido acético 30% y b) α-naftilamina 1% en ácido acético 30%. El reactivo se prepara mezclando las soluciones en el momento de usarlo.
Halógenos.
Un ensayo rápido y sencillo para determinar la presencia de halógenos es el de Beilstein: una punta de espátula de la muestra sólida (o una gota de la muestra líquida) se depositan sobre un alambre de cobre y se coloca éste en el borde de la llama. Una llama verde indica la posible presencia de halógenos. Este ensayo se basa en que los halógenuros cuprosos son volátiles y colorean la llama de verde. El fluoruro de cobre no es volátil y por lo tanto no puede detectarse por este método. Hay sustancias orgánicas (nitrilos, urea, etc) que sin tener halógeno presente dan positivo este ensayo.
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