Objetivos
- Obtener carbón activado a partir de una
sustancia orgánica (sacarosa). - Comparar la eficiencia del
carbón activado obtenido en laboratorio
con respecto al carbón activado Q.P.
Fundamento teórico
Uno de los componentes químicos esenciales de los
glúcidos es el carbono; la
fórmula empírica de la mayoría de ellos es:
CnH2mOm, o
Cn(H2O)m, de donde procede el
nombre de carbohidratos
o hidratos de carbono, lo que indica que se trata de compuestos
en los que la porción de oxígeno
e hidrógeno guarda la misma relación
estequiométrica que en el caso del agua; lo que
queda una vez retirada ésta, es sólo carbono. Esta
disposición, parece confirmarse con el fuerte
calentamiento de los glúcidos, ya que amarillean, pardean,
se ennegrecen y quedan convertidos en un fino carbón,
obteniéndose agua en el
destilado, reacción muy conocida desde hace mucho tiempo y se puede
realizar de dos métodos:
mediante deshidratación
térmica y por como el
sulfúrico, que produce también una
suspensión de carbón finamente dividido al calentar
algunos glúcidos en su seno.
En condiciones menos drásticas, los ácidos
provocan una deshidratación parcial con
resinificación parecida a la que se obtiene con un
calentamiento no demasiado fuerte de un glúcido en seco
(caramelo), con compuestos en los que la proporción entre
carbono y oxígeno-hidrógeno sube progresivamente
mediante la formación de resinas que adquieren colores variados,
en algunos casos diferentes, según el glúcido
tratado.
El carbón activado obtenido en la destilación seca de la sacarosa está
finamente dividido, como puede observarse por su elevada
superficie de adsorción, que extrae la fucsina de su
dilución. La unión de este tipo es física, una simple
adsorción, como se demuestra al eluir colorante con la
adición de un disolvente con elevada apetencia por el
colorante, como lo es el etanol.
Toxicología
FUCSINA BÁSICA: Mezcla de tres parte de
acetato de pararosanilina y una parte de hidrocloruro de
pararosalina. Usos: tinción de Tuberole Bacillus y
para distinguir entre los tipos de bacterias coli
y aerogenes en el endomedio.
Toxicología en piel: Eczema,
erupciones acneformes, crecimientos papilares en algunas
ocasiones, epiteliomatosos.
Toxicología por ingestión: queilitis y
gingivitis, dolor de cabeza, nauseas, vómitos y
diarrea, debilidad.
ETANOL: Irritante, depresivo del sistema nervioso
central (SNC), provoca irritación de ojos y tracto
respiratorio, dolor de cabeza, vértigo, somnolencia,
confusión mental, fatiga, anorexia y
náuseas; temblores o narcosis.
SACAROSA: Azúcar
de mesa C12H22O11, no hay
toxicología reportada.
Propiedades: Terrones o polvo duro, blanco, cristales
secos, sabor dulce, inodoro, soluble en agua, ligeramente soluble
en alcohol, las
soluciones son
neutras al tornasol.
Monografía del producto
Una forma de carbón amorfa, caracterizada por su
gran capacidad de absorción de gases, vapores
y sólidos coloidales. La superficie interna de
carbón activado se ha calculado que es de unos
334.5m2 por gramo, la densidad
varía entre 0.08 y 0.5. No es eficaz para eliminar
etileno.
Peligros: inflamable, tóxico por
inhalación del polvo.
Usos: Decolorante de azúcar, purificación
de agua, recuperación de disolventes.
Método 1: Obtención de carbono por
deshidratación térmica
Material Reactivos
2 tubos de ensayo. Sacarosa.
1 varilla de vidrio. Solución acuosa de fucsina
básica al 0.1%.
Algodón Etanol al 96%.
Embudo de tallo corto.
Mechero Bunsen.
Pipetas graduadas.
Mortero con pistilo.
Diseño experimental
- Pesar una pequeña cantidad de
sacarosa. - Calentar el tubo a llama directa. Cuando el caramelo
se vaya oscureciendo y ya no desprenda gases se
forma una masa amorfa de carbón. - El carbón obtenido se tritura con una varilla
de vidrio dentro
del mismo tubo. - Extraer el sólido y pesarlo (calcular el % en
peso de carbón activo obtenido). - Pulverizar en el mortero y guardar en otro tubo
tapado. - Al embudo se le introduce una torunda de
algodón (algodón ligeramente mojado) en la rama
estrecha (de modo que lo tapone, pero que permita el paso de
líquidos). - Colocar sobre el tapón el carbón
obtenido. - Verter con cuidado unos mL de solución de
fucsina básica encima del carbón, con cuidado (el
líquido que va filtrado es prácticamente incoloro
ya que la fucsina ha sido absorbida en el carbón
activo). - Añadir 3mL de etanol (el filtrado será
ahora de color rojo ya
que el etanol ha desplazado la fucsina de su adsorción
sobre el carbón activo). - El sólido retenido en el tapón de
algodón es el carbón activado.
Método 2: Deshidratación química con un
ácido concentrado
Material Reactivos
Vaso de precipitado de 250mL. Azúcar.
Agitador. H2SO4
concentrado.
Papel filtro. Agua destilada.
Aro metálico. Solución de
anilina.
Matraz kitazato. Carbón activado Q. P.
Mortero y pistilo.
Crisol o cápsula de porcelana.
Embudo de porcelana.
Embudo Buchner.
Pipeta.
3 tubos de ensaye de 16x150mm.
Embudo de talle corto.
Soporte universal.
Diseño experimental
- Pesar 10g de azúcar en una balanza granataria
y colocarlo en un vaso de precipitado de 250mL. - Agregar lentamente 10mL de ácido
sulfúrico concentrado agitando vigorosamente (evitar que
se enfríe la reacción calentando el vaso con la
mano), hasta la formación del carbono*. - El carbón que se obtiene se filtra al
vacío y se lava con 100mL de agua destilada. - Dejar secar 5min al vacío, pesar en una
cápsula de porcelana y secar en el mechero por 5
minutos. - Moler en el mortero hasta obtener un polvo muy fino,
este se activa en la estufa calentando de 200°C a 300°C
por 30min y se deja enfriar. - Se coloca el carbón activado obtenido en un
embudo de tallo corto sobre papel
filtro, se agregan lentamente 2mL de anilina. - En otro embudo depositar la misma cantidad de carbono
activado comercial, agregar 2mL de solución de anilina
lentamente. - Observar diferencias en ambos casos.
*NOTA:
¡¡REACCIÓN EXOTÉRMICA, NO INHALAR
VAPORES, SON TÓXICOS!!
Conclusiones
- Se puede obtener carbono activado a partir de la
sacarosa y de la mayoría de los carbohidratos. - El carbono comercial es de mayor calidad, pero
de un precio muy
elevado. - El método
más sencillo y preciso para obtener carbón
activado es el 1, aunque si se calentara a temperaturas
más elevadas y durante más tiempo, se
obtendría carbono de mayor calidad.
Bibliografía
- HAWLEY. "Diccionario de Química y productos
químicos" Ed. Omega, 2ª ed. pp. 194, 490,
880. - PLUNKETT. "Manual de toxicología
industrial" Ed. URMO. España
pp. 57. - ALEMANY. "Prácticas de
bioquímica" Ed. Alhambra. Pp. 58-61. - UAEM. "Programas de estudio y manuales de
prácticas de química" Ed. UAEM México (1996). pp.22, 23.
Resumen:
Práctica de laboratorio de
química, obtención de carbono (o carbón)
activado.
Palabras clave:
química, carbono, carbón, carbohidratos,
azúcar, prácticas,
laboratorio.
Categoría:
Química (prácticas de laboratorio)
Autor:
Adán Monroy Perdomo
Estudiante de la Facultad de Química de la Universidad
Autónoma del Estado de
México