IDENTIFICACIÓN DE p – NITROTOLUENO EN MUESTRA

SÓLIDA MEDIANTE PROCESOS DE ANÁLISIS ORGÁNICO

CLÁSICO

Katherine Parra Trochez

katherine.parra@correounivalle.edu.co
Jhoan Alejandro Rivera
jhohan.rivera@correounivalle.edu.co
Wendy Natalia Rojas Arce
wendy.rojas@correounivalle.edu.co.

Departamento de Química, facultad de ciencias naturales y exactas, universidad del valle,

sede yumbo, Colombia.

Fecha de realización: 12/enero/2020

Fecha de entrega: 25/febrero/2020
Presentado a: Alejandro guerrero

Resumen: El p – nitrotolueno se determinó en una muestra problema sólida, cuyas

características particulares corresponden a un olor semejante a la canela, de color
amarillo tenue y con un punto de fusión de 52.2°C – 54.5°C, este compuesto en prueba
de solubilidad se manifestó ser insoluble en agua, ácido y base, en la prueba de llama
presentó desprendimiento de hollín. En las pruebas de grupos funcionales el compuesto
dio positivo para grupo nitro con la prueba de hidróxido ferroso y positivo para aromático
mono cíclico con cloruro de aluminio-cloroformo. Adicionalmente se realizó una reducción
de aminas con el fin de tomar el punto de fusión a lo resultante, sin embargo, se anexa un
análisis de espectroscopia de IR para identificar el grupo metilo del compuesto.

Palabras claves: punto de fusión, solubilidad, muestra sólida, sustitución, reducción.

1. INTRODUCCIÓN: El análisis sea el que interactúe en las pruebas

orgánico clásico se debe tener en correspondientes, con base a lo
cuenta aspectos relevantes en la mencionado puede realizarse las
determinación cualitativa del pruebas de clasificación de grupos
compuesto, como primera estancia funcionales analizando las posibles
hacemos un examen preliminar para rutas para seleccionar las
conocer características físicas del correspondientes pruebas. En última
compuesto, luego determinar las estancia, conociendo el grupo
constantes físicas, en este caso su funcional y los posibles compuestos
punto de fusión para confirmar procedemos a la preparación del
posible impureza del compuesto derivado para identificar o confirmar
desconocido, de serlo así se purifica el compuesto desconocido o aplicar
previamente para el análisis análisis espectroscópicos para la
elemental (N, Cl, I, Br) y las identificación de la molécula. [1]
respectivas pruebas de solubilidad,
con el fin de obtener datos fiables 2. OBJETIVOS.
para que el compuesto en cuestión

1
  Determinar el compuesto de una
muestra problema empleando la
técnica de análisis orgánico Tabla 2. Pruebas de solubilidad
clásico. Solución Resultado
 Estructurar de manera racional el Agua Insoluble
orden y tipo de pruebas HCl Insoluble
necesarias para determinar el NaOH Insoluble
compuesto en una muestra H2SO4 Corrosivo Parcialmente sol.
problema, utilizando los reactivos
correspondientes y el ahorro de Posteriormente fue empleada la prueba
estos. elemental de fusión con sodio, para
 Analizar e interpretar los detectar presencia de N, Cl, I, Br, F. para
resultados obtenidos con esta prueba se utilizó un mechero
respectos a las pruebas bunsen, un tubo de ensayo pyrex donde
realizadas tales como: se agregó 2 pedazos de sodio metálico
solubilidad, fusión con sodio, para calentarlo hasta lograr la fusión del
grupos funcionales y derivados. sodio, por último se agregó 0.2000 g del
compuesto y calentó de nuevo por 10 –
3. DATOS, CALCULOS Y 15 minutos hasta lograr la reacción
RESULTADOS. completa para agregar 1.0 mL de etanol
en el tubo de pyrex para la destrucción
Inicialmente se realizó pruebas completa del sodio con ayuda de una
preliminares a la muestra desconocida varilla de agitación, para luego
como se muestra en la siguiente tabla. transvasar a un Erlenmeyer haciendo
lavados con agua destilada, por último
fue hervido y se filtró para luego hacer
Tabla 1. Examen preliminar muestra las pruebas a la solución remanente.
desconocida.
Análisis resultado Para la determinación de presencia de
Estado Solido nitrógeno fue tomada una alícuota de 3,0
Color Amarillo tenue mL correspondientes a la solución
Olor Similar a canela remanente y asegurar inicialmente si
Punto de fusión 52.2°C – 54.5°C esta alcalina, luego fue suministrado
sulfato de amonio sólido y se puso a
hervir durante un minuto
Posteriormente fue llevado a cabo las aproximadamente para adicionar ácido
pruebas de solubilidad. Fue pesado sulfúrico, como resultado, azul de prusia.
0.2000 g del compuesto y Como primer
disolvente fue agregado 2.0 mL de agua, Para determinar presencia de halógenos
el cual no fue soluble, por ende, se abre se tomó una alícuota de 3.0 mL
dos posibilidades en cuanto al correspondiente a la solución de fusión
comportamiento acido-base. Las con sodio, la cual se aciduló con 0,5 mL
soluciones utilizadas fueron 2.0 mL de de ácido nítrico, después se agregó 4 o 5
HCl al 5% Y 2.0 mL NaOH al 5% por gotas de nitrato de plata al 5%. Los
último se agregó 2.0 mL de ácido resultados se ilustran en la siguiente
sulfúrico concentrado. tabla.

2
 0,1 g de compuesto, posterior se añadió
a 2 mL de tetracloruro de carbono y
Tabla 3. Análisis elemental, fusión con finalmente se adicionó gota a gota una
sodio. solución de bromo al 5%

Elementos Resultados Tabla 4. Pruebas para grupos

Nitrógeno Azul de Prusia funcionales.
Cloro Ausencia de
precipitado blanco Nombre de la resultado
Yodo Ausencia de prueba
precipitado Prueba de Ausencia de
amarillo hinsberg precipitado
bromo Ausencia de Hidróxido ferroso Precipitado rojo-
precipitado ladrillo
amarillo Cloruro de Solución naranja-
alumino- rojo
cloroformo
Fue ejecutado la prueba de llama Bromo en CCl4 Solución sin
arrojando como resultado un cambio de color
desprendimiento de hollín.
Según los resultados de las pruebas de
grupos funcionales se obtiene la lista de
Se realizaron dos pruebas para posibles compuestos.
determinar los grupos funcionales, la
primera corresponde a la prueba de Tabla 5. Posibles compuestos
hinsberg, para esta prueba fueron
tomados 12,0 mL de KOH al 10% y 1.0 compuesto P.F (°C)
mL de cloruro de bencensulfonilo, con p-nitroanisol
p-Nitrotolueno
agitación constante durante 15 minutos. O

Luego fue realizada la prueba de 54

hidróxido ferroso, para esta prueba se
O2N
tomó 0,1000 g del compuesto en una
solución acuosa de sulfato de amonio p- nitrotolueno
p-Nitroanisol
ferroso, adicionando 2 gotas de ácido
sulfúrico y 2,0 mL de hidróxido de potasio 54
con agitación. Por último, realizamos la
prueba de cloruro de aluminio-cloroformo O2N

pesando 0,1000 g de cloruro de aluminio

anhidro en un tubo de ensayo, que βp-Nitroestireno
- nitroestireno
posteriormente fue calentada hasta NO2
58
sublimar, una solución CHCl3 dando
como resultado color naranja rojo. Los
resultados se aprecian en la siguiente
tabla.
Se realizó una última prueba, la cual fue Derivado del compuesto problema.
la solución de bromo en tetracloruro de
carbono para determinar la presencia de Reducción a aminas
insaturaciones en el compuesto, se tomó

3
En un balón de 50 mL con condensador inactividad química y por ende su
de reflujo se agregó 1 g de compuesto insolubilidad en las pruebas, inclusive
nitro, 2 g de estaño y 20 mL de HCl, se con el H2SO4 concentrado (ver tabla 4)
dejó hervir por 40 minutos, luego se que resulta ser parcialmente soluble y no
decantó la solución en 10 mL de agua y se degrada en su totalidad como puede
se agregó NaOH hasta disolver los esperarse para la mayoría de los casos,
hidróxidos de estaño, después se extrajo a parte de su estabilidad molecular el p-
con cuatro porciones de 10 mL de éter y nitrotolueno es un compuesto neutro por
se dejó secar la solución hasta la lo que no va a comportarse ni como
evaporación completa del éter, para ácido ni como base.
tener la posibilidad de tomar su punto de
fusión. Tomando como referencia la presencia
del nitrógeno en el compuesto original
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS fue realizada la primera prueba que se
muestra a continuación.
Para poder identificar el compuesto
O
orgánico desconocido, en este caso un Cl
-
S
sólido, se llevaron a cabo una serie de O
SO2N-R

pruebas sistemáticas propias de la + R-NH2 + 2NaOH Na+ + NaCl + 2H2O

ejecución del análisis orgánico clásico;

inicialmente fue observado en detalle la Figura 1. Prueba de Hinsberg
caracterización del compuesto por medio
de unas pruebas organolépticas,
posterior fueron efectuadas las pruebas
de solubilidad, acto seguido fue
O
empleada la reacción de fusión con sodio Cl

S
(ver tablas 1, 2 y 3). Estas pruebas O
+ NR
mencionadas anteriormente son de suma O2N
+ 2NaOH

importancia ya que aportan información

Figura 2. No reacción del p-nitrotolueno.
vital y proporcionan un punto de partida
para la identificación del compuesto en
Como se puede observar en la figura 2
cuestión.
el compuesto en estudio al no poseer los
pares libres que normalmente tiene un
El p-nitrotolueno es un compuesto
nitrógeno de un grupo amino este no va
aromático bencenoide para-disustituido
a comportarse como base imposibilitando
propiedad que lo hace bastante
el desplazamiento del ion cloruro y por
simétrico, por lo que se empaqueta mejor
ende la formación de la sulfonamida.
en las redes cristalinas y sus puntos de
fusión son más altos en comparación a
otros isómeros de su misma especie; un
Posteriormente fue efectuada la prueba
compuesto cíclico (aromático) que
del hidróxido ferroso, donde se pudo
contiene dobles enlaces conjugados
reconocer la presencia de un grupo nitro
(hibridación sp2 entre carbonos) y que
en el compuesto, debido a la formación
tiene una energía de resonancia
del hidróxido férrico, este precipitado se
inusualmente elevada, indican una
forma a partir de la oxidación del
estabilidad molecular prominente.[2]
hidróxido ferroso en presencia del
Razón por la cual se le puede atribuir su
compuesto nitro, el que a su vez se

4
 ATAQUE ELECTROFILICO
reduce a amina, evidenciando una
reacción oxido-reducción. Cl Cl

Cl
Cl Cl
Cl H H

NO2
+ 4H2O + 6Fe(OH)2 NO2 NO2
+ 6Fe(OH)3 Cl

Cl
NO2 NH2
H

Figura 3. Formación del hidróxido férrico.

NO2

Cl
Prueba de cloruro de aluminio-
cloroformo. Cl
Cl AlCl3
O2N AlCl3 + HCl +

AlCl3
3 + CHCl3 NO2
NO2 + AlCl3 + 3HCl
Segunda
NO2
Cl
NO2 Cl

Figura 4. Formación del tri(2-metil-5- Cl Cl

Cl

nitrofenil) metano. + Al Cl
+ Cl Al Cl

Cl
NO2 Cl
NO2
Primera reacción.
Cl
FORMACION DEL CARBOCATION Cl Cl

Cl Cl
Cl Cl
+ H
H
+ Al Cl Cl Al Cl
+
Cl Cl Cl NO2 NO2
Cl Cl NO2 NO2 NO2 NO2

Cl

NO2 NO2

Cl

Cl AlCl3
AlCl3 + HCl +

NO2 NO2

Tercera

Cl O2N
O2 N Cl

+ Al Cl + Cl Al Cl
Cl
Cl Cl
O2N
O2N

5
 O2N interior del anillo aromático hasta adoptar
su estructura más estable, a
NO2
NO2 continuación, se da la pérdida del protón
H
más externo que se une al anión AlCl4 –
NO2
NO2
el cual se había formado también en la
NO2
O2N
primera etapa, finalmente el cloruro de
aluminio se regenera entonces el cloruro
de benzal es transformado en el tri(2-
NO2
H metil-5-nitrofenil)metano por la secuencia
de dos reacciones adicionales de Friedel-
NO2
Crafts (ver figura 5).
O2N La desproporción ocasionada por el
ataque del electrófilo origina especies
aromáticas con carbocationes
NO2
H resonantes en su interior que quedan en
solución como sales del AlCl4- y son éstas
NO2
las responsables de los colores
observados. [4]
O2N

Cl AlCl3 Otra de las pruebas efectuadas fue la

NO2 solución de bromo en tetracloruro de
AlCl 3 + HCl +
carbono, la cual dio negativa y
NO2 determinante para comprobar la
ausencia de alquenos en el compuesto
Figura 5. Mecanismo de reacción problema. Las insaturaciones presentes
Friedel-Crafts para el p-nitrotolueno. en el anillo aromático corresponden a un
movimiento continuo de electrones por lo
Las reacciones de los carbocationes con
que no interfiere en la reacción, por
los compuestos aromáticos consisten en
tanto, se descarta el compuesto β-
la participación de un ácido de Lewis
nitroestireno (ver tabla 5).
como catalizador, facilitando la formación
del carbocatión que actúa a su vez como
En ultima estancia fue realizada la
electrófilo sustituyendo a un hidrogeno
obtención del derivado:
del compuesto aromático y obteniendo
finalmente como producto un
Reducción a amina.
alquilbenceno. Esta importante reacción
se conoce como alquilación de Friedel-
Crafts. [3] + Sn + HCl

O2N
Esta reacción es una sustitución H2N

aromática, con el catión CHCl2+ actuando Figura 6. Reacción de reducción del

como electrófilo. El catión CHCl2+ se compuesto nitro a amina primaria.
forma en la primera etapa con la reacción
del cloroformo en presencia del Los grupos nitro aromáticos y alifáticos
catalizador AlCl3, seguido el carbocatión se reducen fácilmente a grupos amino.
formado ataca al compuesto bencénico La forma más frecuente de llevarlo a
(segunda etapa) generando un cabo es por hidrogenación catalítica o
desplazamiento de carga positiva en el

6
mediante reducción de un metal activo, de pruebas con el fin de reconocer los
en medio acido. [5] posibles grupos funcionales presentes.
Permitiendo descartar grupos aminos,
El estaño como metal activo y en confirmar la presencia del grupo nitro y
presencia del HCl va a actuar como determinar la aromaticidad del
reactivo aportando hidrógenos al compuesto. Como última etapa la
compuesto de partida transformando el confirmaciòn, donde se obtiene el
compuesto nitro en amino. derivado para la confirmación del
compuesto por medio de su punto de
Una vez finalizada la obtención del fusión.
derivado fue guardado en un vaso de
precipitados tapado con papel 6. BIBLIOGRAFÍA
parafinado, con propósito de tomar su [1] Shriner R. L.; Fuson R. C; Curtin D. Y.
punto de fusión, sin embargo, no fue Identificación sistemática de compuestos
concluida la prueba, por contaminación orgánicos. 1ed. México: Limusa S.A.
de la muestra, imposibilitando la toma del 2004. Pp. 5-6
punto de fusión, en consecuencia, se [2] WADE L. G. Química orgánica. 5ed.
recurrió a analizar el espectro España: Pearson. 2003. Pp 680,709
proporcionado por el docente. [3] Ibid., Pp 742-743
[4] Shriner R. L.; Fuson R. C; Curtin D. Y.
Como se mencionó anteriormente fue
Identificación sistemática de compuestos
necesario el análisis del espectro de
orgánicos. 1ed. México: Limusa S.A.
infrarrojo donde fueron distinguidas tres
bandas características de los 2004. p. 132
compuestos hidrocarburos aromáticos y [5] WADE L. G. Química orgánica. 5ed.
dos que evidencian la presencia del España: Pearson. 2003. Pp 884-885
compuesto nitro, ilustradas en el anexo [6] ZULUAGA F. C.; Yates B.; Obando
1, donde se pueden apreciar las B.I.
vibraciones que experimenta la molécula. Análisis orgánico clásico y espectral.
[6]
1ed.
Colombia: Unidad de Artes Gráficas,
Finalmente fue establecido que el Facultad de Ciencias, Universidad del
compuesto problema era el p- valle. 2001. Pp. 116,145
nitrotolueno y no el p-nitroanisol debido a
la ausencia de las bandas características
del éster que no se manifestaron en el
espectro analizado.

5. CONCLUSIONES

Para la determinación del p-nitrotolueno

fueron empleadas tres etapas; la primera
fue la caracterización, donde fue posible
extraer información específica de este
compuesto. La segunda fue la
experimentación, donde se hace
reaccionar la muestra mediante una serie

7
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