Quimica Nuclear

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Unidad 1:

Recristalización: unos de los métodos más clásicos de la purificación de sustancias sólidas. Es un procedimiento que permite separar un compuesto sólido de sus impurezas, basándose en la diferencia de solubilidad del compuesto en algún solvente (o mezclas de solventes), o dos componentes diferentes.

Etapas:

1. Selección del solvente: 

• Alta solubilidad en caliente y baja solubilidad en frío. Inerte. Inocuo y no peligroso (no inflamable). Económico.
• Podemos elegir el solvente buscando en bibliografías o experimentalmente. Para buscar experimentalmente nos vamos a basar en la notación química de la sustancia que queremos purificar, si es una sal en donde las interacciones moleculares son iónicas seguramente el solvente adecuado va a ser un solvente polar como el agua, si en cambio estamos en presencia de una sustancia apolar (interacción molecular -> fuerzas de vander wals) probablemente el solvente adecuado sea un solvente apolar.
• Solubilidad en caliente (sc)/ solubilidad en frío (sf). Mientras mayor es sc/sf mejor es el solvente.

1. Cálculo del volumen teórico: una vez elegido el solvente para realizar la recristalización, se debe calcular la cantidad de solvente necesario para solubilizar la totalidad de la muestra que se desea recristalizar, sobre la base del dato de la solubilidad en caliente, o sea a la temperatura de ebullición. Este volumen calculado se denomina volumen teórico (VT).
2. Disolución del sólido en caliente: se coloca la muestra en un Erlenmeyer y se agrega una cantidad de solvente menor que el VT (alrededor de la mitad) y, colocando un refrigerante, se calienta la disolución a reflujo con agitación. Una vez que el solvente comienza su ebullición se agrega lentamente, por la parte superior del refrigerante, el solvente necesario para la completa disolución del sólido, esperando entre cada agregado que comience nuevamente su ebullición. El volumen total de solvente utilizado es el volumen experimental (Vexp) que debe ser menor que VT.

Refrigerante: material de vidrio. Tiene un cilindro de vidrio central que comunica el interior del Erlenmeyer con el exterior para que cuando se caliente el solvente los vapores no generan presión y puedan explotar el equipo y por fuera del cilindro hay una camisa de vidrio por donde circula agua fría.

1. Decoloración: solo si la solución está coloreada se agrega carbón activado (no más de un 2% del peso de la muestra a recristalizar) la decoloración implica la ABSORCIÓN de las sustancias coloreadas en la superficie de las partículas de carbón.
2. Filtración en caliente: se eliminan las impurezas insolubles en el solvente en caliente para eliminarlas antes que el compuesto puro cristalice. Para hacer la filtración se trabaja con un papel de filtro bien plegado.
3. Cristalización: se deja enfriar lentamente la solución para provocar la cristalización del sólido.
4. Recolección de cristales por filtración en frío: Una vez formados los cristales, se los separa de sus aguas madres mediante una filtración en frío. Se denomina aguas madres al solvente de recristalización en el que se encuentra disuelta una cierta cantidad del compuesto a recristalizar y de las impurezas solubles en dicho solvente. Esta filtración se realiza, por lo general, a presión reducida con un embudo de Buchner y Kitasato.
5. Lavado de cristales: los cristales deben ser lavados con el objeto de eliminar los líquidos madres que lo impregnan, los cuales, por secado, depositarán sobre las superficies de los cristales las impurezas que llevan disueltos. El solvente de lavado es generalmente igual al empleado para la recristalización. Debe usarse frío y la menor cantidad posible para evitar pérdida por disolución.
6. Secado y pesado de cristales: se colocan los cristales en un cristalizador cubierto con un papel de filtro para evitar que se contaminen con partículas de polvo y se dejan secar al aire o en un desecador al vacío, con o sin calentamiento dependiendo de las características del sólido a secar.
7. Determinación de la pureza de los cristales: se puede realizar por medio de un punto de fusión una cromatografía.
8. Calculo del rendimiento: el rendimiento experimental corresponde a la masa recuperada respecto de la masa inicial sometida a recristalización.

Muestra de partida (g)          100%[pic 3]

Cristales puros (g)          RENDIMIENTO PORCENTUAL[pic 4]

Punto de fusión: La transformación de una sustancia sólida a líquida se denomina fusión. El punto de fusión de un sólido es la temperatura a la cual la fase sólida y líquida coexisten en equilibrio, es decir, temperatura a la cual el sólido se transforma en líquido bajo presión cte. El punto de fusión normal de una sustancia es el punto de fusión medido a 1 atm de presión.

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Punto triple: única condición de P y T donde las 3 fases pueden coexistir.

• El punto de fusión no varía apreciablemente con los cambios de presión externa.
• El punto de fusión puede ser usado como CRITERIO DE IDENTIFICACIÓN.
• Durante la fusión la temperatura del sistema se mantiene cte. ya que la energía suministrada es utilizada para vencer las fuerzas de cohesión entre las moléculas del sólido.
• Cuando se determina el punto de fusión de un sólido cristalino se establece un intervalo de temperatura (rango de fusión). El rango de fusión esta comprendido entre la temperatura a la cual se observa la obtención de la primera gota de líquido y la temperatura a la cual se distingue la fusión del último cristalito. Cuando la sustancia es pura el intervalo de temperatura de fusión experimental es aproximadamente de 0,5 a 1°C.

Ley de Raoult: Raoult observó que la presión de vapor de un líquido disminuye si se disuelve en él una impureza no volátil. A mayor cantidad de impureza, menor presión de vapor, con el resto de las variables ctes. El punto de fusión varia si hay presente impurezas solubles.

ME Temperatura Eutéctica (punto eutéctico/ mezcla eutéctica): único punto de la mezcla A-B que existen las 3 fases en equilibrio. Funde en un rango de 0,5 a 1°C. Igual que una sustancia pura. ¿Qué pasa si trabajamos justo en una mezcla eutéctica? Podríamos llegar a pensar que es una sustancia pura, pero para darnos cuenta, hay que fijarse en la temperatura.