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• Jorge Laban

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COLORANTES AZOICOS OBJETIVOS  

Estudiar los conceptos de los colorantes azoicos. Obtención del colorante azoico

FUNDAMENTO TEORICO Los colorantes pueden ser definidos como sustancias que cuando son aplicadas a un substrato imparten color al mismo. Los colorantes son retenidos en el substrato por absorción, retención mecánica, o por enlace iónico covalente. Los colorantes son usados comúnmente en textiles, papel y piel. HISTORIA DE LOS COLORANTES El color destaca su presencia cotidiana en todo lo que rodea al hombre. Se prodiga tanto en los objetos de creación humana como en la naturaleza. Desde las etapas más tempranas de la cultura humana el hombre hizo uso consciente y variado del color, lo aplicó sobre las superficies rocosas de las cavernas e incluso, sobre su propia piel. Los servicios que el color ha brindado recorren una amplia gama de funciones, desde cubrir la superficie de un objeto, hasta representar simbólicamente una idea o un concepto. Hoy maravillan todavía los prodigios que en este arte decorativo realizaron los asirios y babilonios, y sobre todo los egipcios. Sorprende los numerosos productos colorantes que conocían y su habilísima manera de prepararlos para darles viveza, realce y hacerlos inalterables. Los egipcios conocían una técnica llamada de mordiente, a través de la cual conseguían teñir un tejido con matices diferentes empleando una misma materia colorante. Muchos de estos secretos de la antigüedad se han perdido, y hoy día no se saben preparar muchos de los tintes que para la decoración de las piedras, mosaicos y tejidos usaron los antiguos. El primer colorante sintético que se preparó fue la Mauvine que fue preparado por Willian Henry Perkin en Inglaterra en 1856. Esto marcó el inicio de la industria de los colorantes sintéticos.

Posteriormente al descubrimiento de la Mauvine se prepararon los colorantes Magenta, Anilina Azul, Violeta Metil, Violeta Hoffmann, Anilina Negra y Verde Aldehído. En 1859 se sintetizó la Fucsina, preparado por Verguin en Francia, y utilizada como colorante textil. En 1868, Groebe y Lieberman anunciaron la primera síntesis de un colorante azul natural: Alizarina; y en 1869 Caro, Groebe, Lieberman y Perkin patentaron el proceso para su manufactura. El descubrimiento de Peter Griess en 1858 y 1865 de la reacción de diazotación de aminas aromáticas y la reacción de copulación de compuestos de diazonio fueron la base para la siguiente fase en la elaboración de colorantes y obtuvieron la base teórica que hacía falta. Los colorantes son conocidos como anilinas, ya que son productos capaces de comunicar su propio color a otros materiales. En la actualidad se conocen miles de colorantes que se obtienen generalmente de materiales derivados del alquitrán de hulla, de hidrocarburos bencénicos, fenoles, etc.… ANILINAS La anilina, amino-benceno o fenilamina se obtiene por la reducción del nitrobenceno tratándolo con Fe y HCl o por reducción catalítica en fase gaseosa, empleando Cu como catalizador.

Es una materia prima empleada para la síntesis de diversos productos intermedios en la industria de colorantes. En el siglo XIX se descubrieron los pigmentos orgánicos a partir de la anilina con grupos ácidos al precipitarlos con sales de Ca2+ o Ba2+. Estos primeros compuestos coloreados recibieron el nombre de pigmentos. Uno de los grupos de pigmentos orgánicos más utilizados en la industria son los pigmentos azoicos. Son sencillos de preparar a partir de anilinas y asequibles desde el punto de vista económico. Estos pigmentos se han preparado de diferente tipo y color, con una amplia variedad de propiedades químicas y físicas y son elaborados por un proceso químico consecutivo de diazotación y copulación. En estos sistemas la propiedad colorante está condicionada a la presencia en la molécula de grupos llamados cromóforos (portador de color) unidos al anillo bencénico. En los colorantes azoicos el cromóforo principal es el grupo AZO (-N=N-). En función del cromóforo obtendremos un color u otro, así como diferencias en la intensidad de color. DIAZOTACIÓN La reacción de diazotación fue puesta a punto por Peter Griess en 1860. Esta reacción tiene lugar entre una amina primaria aromática y NaNO2 en presencia de HCl o H2SO4, para formar una sal de diazonio. Estos compuestos son indispensables intermedios para la formación de pigmentos azo y son muy útiles para reemplazar un grupo amino por un grupo hidroxi, halógeno, etc..

La cantidad de NaNO2 es la estequimétrica, pero el HCl debe estar en exceso para prevenir la diazotación parcial y condensación. Si la diazotación ocurre satisfactoriamente, la amina debe encontrarse en disolución acuosa ácida. Una vez formada, la sal diazonio no se aisla y debe ser utilizada rápidamente en la etapa siguiente, puesto que las reacciones de diazotación generalmente son exotérmicas y las sales de diazonio se descomponen con facilidad si no se enfria el sistema y se las hace reaccionar en el tiempo establecido. Para poder efectuar la diazotación generalmente es necesario mantener la temperatura de reacción normalmente entre 0 – 5ºC. COPULACIÓN Las sales de diazonio reaccionan con una gran cantidad de compuestos copulantes para formar derivados azo. Estos compuestos pueden ser clasificados de la siguiente manera: 1.- Compuestos cromáticos hidroxi. 2.- Aminas aromáticas. 3.- Sustancias reactivas que contengan grupos metileno. 4.- Fenol y éteres de naftol. 5.- Hidrocarburos. Las reacciones de copulación generalmente se efectúan a temperatura ambiente o por debajo de ella, normalmente entre 10-20ºC. Una vez formado el azocompuesto se filtra y se lava el compuesto con agua, pudiéndose secar el producto en la estufa a temperaturas no superiores a 90º C para evitar la descomposición del pigmento.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En la realización de esta síntesis, el procedimiento experimental seguido es el mismo para todos los colorantes azoicos, utilizándose los mismos moles de cada reactivo. Preparación de 2-naftolato  Preparar una disolución de 3 gramos de NaOH (0,075 moles) en 27 ml de agua.  Pesar 1,44 gramos de 2-naftol (0,01 moles) y disolver en la disolución de hidróxido sódico preparada anteriormente.

Diazotación

 Pesar 0,725 gramos de nitrito sódico (0,010 moles) y disolverlos en 5 ml de agua.  En un matraz erlenmeyer pesar 1,2 gramos de amina y añadir 45 ml de agua. Adicionar lentamente 12 ml de HCl concentrado y agitar hasta que la amina se haya disuelto.  Enfriar la disolución de amina en un baño de agua de hielo.  Mientras la disolución se mantiene a 0ºC (que no supere los 10ºC), añadir lentamente, (con cuenta gotas), y con agitación, la disolución de nitrito sódico que hemos preparada anteriormente.

 Cuando la adición sea completa seguir agitando durante dos o tres minutos para asegurar que la reacción se produce por completo.

Copulación  Añadir lentamente a la disolución alcalina de 2-naftol la disolución de sal de diazonio. Una gran cantidad de precipitado rojo precipitará durante la adición.

 La adición debe durar 5 minutos, la reacción de mezcla tiene que estar en un baño de hieloagua y agitando durante la adición.  Una vez que la adición es completa seguir agitando durante 5-10 minutos, esto sirve para asegurarnos de que la reacción se ha completado.  Filtrar la mezcla a vacio.

 Lavar el precipitado con agua fría.  Secar en el büchner.

 Comprobar aguas madres acidas, en caso contrario nos quedaría reactivo sin reaccionar y al disolución seria alcalina.  Cristalizar con etanol o con ácido acético.

 Medir el punto de fusión del sólido obtenido.

CONCLUSIONES Se ha presentado la síntesis de seis colorantes azoicos diferentes. Tras comenzar sintetizando los mismos en base a procedimientos diversos, ha sido posible unificar el procedimiento experimental. En dos de ellos, la tinción de tejidos no ha sido destacada pese a trabajar en condiciones diferenciadas. Podemos concluir diciendo que la importancia de los colorantes en la actualidad contrasta con la facilidad para sintetizar los mismos en el laboratorio.

BIBLIOGRAFIA Ø L.F.Fieser, K.L.Williamson “Organic Experiments” Houghton Mittlin Company. 8ª edición, Boston-New York, 1998. Ø Jerry March “Advanced Organic Chemistry. Reaction, Mechanism and Structure” A Wiley-Interscience Publication. New York-Chuchester-Brisbone-Toronto-Singapore. Ø Louis F. Fieser. “Experimentos de química orgánica” Editorial Reverté S.A. BarcelonaBuenos Aires-México, 1967. Ø J. McMurry “Química Orgánica”, 6ª Edición 2004, Internaitonal Thonson, México D.F. (páginas 985-986).