lab 3

1.TITULO:

AISLAMIENTO DE LA CAFEINA A PARTIR DE TE, CAFÉ Y COCACOLA

ALUMNOS:

DANIEL FELIPE SANCHEZ 41071007

JUAN SEBASTIAN SANCHEZ

GRUPO: 01

FACULTAD: Ingeniería Ambiental y Sanitaria

FECHA: 6 Septiembre del 2007

Por: ANGELA CRISTINA ZAPATA L. SEGÚN FORMATO:

ALVARO ROZO BAUTISTA

RE-DISEÑO: M.Sc. JORGE A. CORTES RUIZ pagina Web de la universidad www.lasalle.edu.co E-mail: jcortes@.lasalle.edu.co 6138239 cell 312-4270327

PRE-LAB

1- CONOCIMIENTOS PREVIOS COMPETENCIA INTERPRETATIVA: separación de compuestos.

BIBLIOGRAFIA:

-es.wikipedia.org/wiki/Extracción

-http://es.wikipedia.org/wiki/Filtraci%C3%B3n_a_vac%C3%ADo

-http://es.wikipedia.org/wiki/Cafe%C3%ADna

- Bailey, Bayley; Química Orgánica conceptos y aplicaciones quinta edición; ed Pearson

3- INTRODUCCIÓN. MARCO DE REFERENCIA Y ANTECEDENTES COMPETENCIA INTERPRETATIVA

§ Extracción

La extracción es un procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de solubilidad y que están en contacto a través de una interfase. La relación de las concentraciones de dicha sustancia en cada uno de los disolventes, a una temperatura determinada, es constante. Esta constante se denomina coeficiente de reparto y puede expresarse como:

K = [sustancia]₁/[sustancia]₂

Donde [sustancia]₁ es la concentración de la sustancia que se pretende extraer, en el primer disolvente y, análogamente [sustancia]₂ la concentración de la misma sustancia en el otro disolvente.

Si tenemos una sustancia soluble en un disolvente, pero más soluble en un segundo disolvente no miscible con el anterior, puede extraerse del primero, añadiéndole el segundo, agitando la mezcla, y separando las dos fases.

A nivel de laboratorio el proceso se desarrolla en un embudo de decantación. Como es esperable, la extracción nunca es total, pero se obtiene más eficacia cuando la cantidad del segundo disolvente se divide en varias fracciones y se hacen sucesivas extracciones que cuando se añade todo de una vez y se hace una única extracción.

Con relativa frecuencia aparecen en el proceso de extracción emulsiones o interfases que impiden una correcta separación en el embudo de decantación de las capas de disolventes, casi siempre acuosa y orgánica. Este problema se da, especialmente, cuando se trata de extracciones con cloruro de metileno. Para solventar este problema es conveniente añadir unos mililitros de salmuera y agitar de nuevo. En la mayor parte de los casos se produce la separación de las fases sin problemas.

El proceso tiene repercusión industrial y se emplea en extracción de aceites, grasas y pigmentos. Por ejemplo, el yodo, poco soluble en agua, se extrae de la misma con tetracloruro de carbono. Una vez efectuada la separación de las fases se trata de calcular la concentración del yodo en cada fase, valorándolo con tiosulfato.

Este proceso puede usarse también si controlando la solubilidad de nuestras sustancias en distintos disolventes. Especialmente en química orgánica, mediante distintos tratamientos a algunos grupos funcionales podemos controlar el valor de K, haciéndolos así insolubles o solubles según nos interese, por ejemplo: si tenemos aminas disueltas en un disolvente orgánico y queremos pasarlas a una disolvente polar, podemos tratarlas con ácido para cargarlas y que se protonen, disolviéndose así en nuestro disolvente polar, una vez separado hacemos el proceso contrario (es decir basificarlas y devolverlas a su forma original) y las separamos totalmente de nuestros disolventes.

§ Cafeína:

Origen

La cafeína se encuentra no sólo en el café, sino en algunos tés, en el chocolate, en la nuez de kola y en otros alimentos derivados de ellos, por lo que a continuación se incluye una síntesis breve del origen de las fuentes principales.

El cafeto proviene de Etiopía, el origen del té parece encontrarse en China y el del cacao en áreas muy restringidas de América.

La leyenda sobre el descubrimiento del café proviene de Arabia: Kaldi el pastor observó que después de haber comido las cerezas del cafeto, sus cabras retozaban con más brío que de costumbre, parecían más activas, más contentas. Kaldi también probó los frutos de la planta e inmediatamente lo embargó la euforia, se puso a bailar y aquella noche durmió menos que de costumbre. Kaldi compartió su hallazgo con uno de sus vecinos, un ferviente seguidor del Corán. Éste obtuvo los mismos resultados y recibió de Mahoma el secreto para preparar café a partir de los granos secos de la fruta.

La leyenda sobre el origen del té proviene del Japón: Daruma, fundador del Budismo Zen, solía pasar las noches entregado al ayuno y la oración. Cierta noche no pudo resistir el sueño y cuando despertó, estaba tan molesto y decepcionado de sí mismo que se arrancó los párpados y los arrojó al suelo. Inmediatamente brotó de ellos el arbusto de té cuyas hojas han permitido a los monjes conservar el espíritu libre para la meditación desde aquel entonces.

El consumo del chocolate surgió en el México prehispánico: Obsequiar a alguien una jícara de xocoatl sobre un rodete cubierto con piel de jaguar era visto como muestra del más alto respeto. Aztecas, mayas, mixtecas y zapotecas ofrecían a sus señores esta bebida hecha a base de cacao, endulzada con miel y aromatizada con vainilla. Los buenos bebedores tenían por costumbre hacer batir el chocolate y tomarlo mientras conservaba la espuma.

Composición

La cafeína fue aislada en 1820. Es el principal alcaloide de la Caffea planta típica del café y del Cacahuatl o cacao de cuyos granos se elabora el chocolate.

Con respecto al té suele haber una confusión porque en 1827, al ser aislado su principio activo, recibió el nombre de teína. Años más tarde un análisis molecular permitió descubrir que la teína era en realidad cafeína. Este alcaloide también se encuentra presente en el mate argentino y en la nuez de kola usada para preparar las bebidas de cola.

Introducción:

2- OBJETIVOS –: para c/u de los problemas planteados teórico - prácticos dar el correcto método de separación de sus componentes.

a) El alumno aislará la cafeína del te, café o coca cola usando una dilución y neutralización con carbonato de sodio y extracción con éter.

b) Identificar los grupos funcionales existentes en la estructura de la cafeína.

e) Adquirir habilidad en el desarrollo de una extracción de cafeína en las sustancias que lo poseen.

ver INDICADOR DE LOGROS

4- MATERIAL- EQUIPOS - REACTIVOS

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO COMPETENCIA ARGUMENTATIVA:

MATERIAL EQUIPOS:

4.1 nombre clasificación uso y Banner c/u

REACTIVOS:

4.1 frente de c/u de los reactivos colocar formula

4.2 los nombres de la IUPAQ- TRIVIAL –COMERCIAL

4.3 el símbolo de riesgo

4.4 NOTACION de precaucione del manejo.

4.5 Destaque en pocas palabras una norma de seguridad para tener en cuenta en este LAB.

MATERIAL

REACTIVOS

Aislamiento de cafeína a partir del café -2 vasos precipitados de 250 ml -1 probeta graduada de 100 ml -1 balón aforado de 100 ml -1 embudo de separación -1 montaje filtración al vació -1 agitador de vidrio -1 placa de calentamiento -1 balanza -1 aro -3 nueces

-Acido sulfúrico al 10% H2SO4 (aceite de vitriolo) -Éter C4H10O ( éter dietilico) cancerigeno -carbonato de sodio (sólido soda anhidra) Na2CO3 -te negro, coca cola o café. -Acido nítrico concentrado HNO3 -Hidróxido de amonio concentrado (Agua Amoniacal) NH 4OH

EQUIPOS: Montaje de Filtración al vació.

FILTRACIÓN AL VACIÓ

La Filtración al vació es un método físico que se utiliza para separar mezclas heterogéneas de un sólido en un solvente o mezcla de reacción líquida. La mezcla se vierte en un embudo a través de un papel filtro, el sólido de la mezcla queda en el filtro y el líquido es atraído hacia un recipiente colocado abajo, gracias al vacío que se le aplica a éste con una bomba de vacío.

A-PROCEDIMIENTO

1.-Aislamiento de cafeína a partir de te, café o coca cola

En un vaso de precipitado de 250 ml se colocan 10 gramos de te negro molido, café o 10 ml de cocacola, con 2.5 gramos de carbonato de sodio y 50 ml de agua, La mezcla se calienta hasta ebullición por 20minutos agregando agua para mantener el volumen constante, la solución se filtra en caliente y se neutraliza con una solución de ácido sulfúrico al 10% , la solución es nuevamente filtrada y se lava con 10 ml de diclorometano al filtrado se pasa un embudo de separación y se extrae la fase orgánica repitiendo la extracción dos veces con volúmenes de 10 ml dediclorometáno. Las tres extracciones se reúnen y se evapora el solvente para obtener la cafeina pura se seca y se pesa para determinar el porcentaje de la cafeina.

EXTRACCIÓN DE CAFEINA

FUNDAMENTO TEÓRICO

CAFEINA

La cafeína es un compuesto alcaloide (del grupo de las xantinas) que actúa como estimulante en los humanos. La cafeína es el mismo compuesto químico que la guaranina (llamada así por la guaraná), la mateína (por el mate) y la teína (por el té). Originalmente se pensaba que estas sustancias tenían diferencias químicas, pero después se decubrió que son identicas.

La cafeína se encuentra principalmente en los frutos de la planta de café, en la planta de té, en la yerba mate, y en las bayas de guaraná. En pequeñas cantidades se puede encontrar en el cacao y en la nuez de kola. En general, la cafeína se encuentra en las semillas, hojas, y frutos de más de 60 plantas, en las que actua como un pesticida natural que paraliza y mata ciertas clases de insectos cuando se alimentan de éstas.

La cafeína es un estimulante del sistema nervioso central, el cual es capaz de quitar la somnolencia y restaurar el nivel de alerta. Las bebidas que contienen cafeína, como el café, té, refrescos de cola y bebidas energéticas tienen una gran popularidad: la cafeína es la sustancia psicoactiva más ampliamente consumida en el mundo. En Norteamérica, el 90% de los adultos consumen cafeína todos los días.

6 CÁLCULOS Y RESULTADOS:

Se tomaron 2 bolsitas de té y se pesaron, obteniendo un peso de 3.5 g, se colocaron por 20 minutos en agua con carbonato de sodio para liberar la cafeína. La solución que se obtuvo se filtra al vacío y se le agrega acido sulfúrico para que se neutralice y sea posible su separación, posteriormente se le agrega a la solución éter, el cual actúa como solvente, separando las dos sustancias, se lavan y se separan las sustancias; este proceso se repite por tres veces hasta recoger toda la cafeína que pudiese haber estado en la solución. Se debe procurar tener cuidado a la hora de hacer la neutralización para no pasarse del ph neutro, ni agregar muy rápido el acido, puesto que reacciona violentamente, generando espuma. El vaso en el que se tiene la cafeína aislada se pone a secar y al final hemos obtenido lo esperado

6.1 tabla de datos

Sustancia	Cantidad
Acido Sulfúrico	De 2 en 2 ml
Té	3.5g
Carbonato de Sodio	2.5 g
Agua	50 ml
Éter	10 ml
Cafeína	1 g

6.2 cálculos

Concentración

1g/3.5g; significa que en las dos bolsas de té utilizadas, el porcentaje de cafeína obtenida fue del 28.5 % aproximadamente

6.4 Observaciones

-Se debe tener bastante cuidado a la hora de agregar el acido sulfúrico a la solución, puesto que si se agrega en mayor cantidad, no será posible separa las fases y si se agrega muy rápidamente puede generar burbujas algo molestas a la hora de separar el compuesto.

7- DISCUSIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.

PROPONGA OTROS PROCEDIMINTO ALTERNO. -COMPETENCIA PROPOSITIVA

En el momento de agregar el acido, es importante aplicarlo en cantidades bastante pequeñas, puesto que no es necesario mucho de este para que la solución quede neutralizada.

8 CONCLUSIONES COMPETENCIA COGNITIVA

CONCLUSIONES RELACIONADAS CON LOS OBJETIVOS

-Por medio de la extracción utilizando solventes miscibles, se pueden separar los compuestos en fases para mayor efectividad en la separación.

-Para procesos como extracción de cafeína es importante usar el carbonato de sodio para basificar la solución y de esta forma separa la cafeína del resto de los componentes.

-El éter puede llegar a ser un mejor disolvente que el diclorometano

-Se debe neutralizar la solución, ya que de esta manera es que apareen las fases para poder separa los compuestos.

8.1 CAUSAS DE ERROR

- La aplicación de demasiado acido sulfúrico pudo haber influido en el resultado final

9 -CUESTIONARIO ACTIVIDAD REFLEXIVA COMPETENCIA COGNITIVA

1. Estructura de la cafeína y grupos funcionales que la conforman

La cafeína es un alcaloide de la familia metilxantina, que también incluye los compuestos teofilina y teobromina, con estructura química similar.

2. ¿Que efecto del carbonato de sodio permite que la separación de la cafeína sea eficiente?

Es una sustancia no miscible con la cafeína lo que hace que haya una separación en fases.

3. ¿Porqué agrega la solución de ácido sulfúrico al 10% a la mezcla de te y carbonato de sodio caliente?

Para neutralizar esta y de esta manera hacer posible la separación.

4. ¿A que atribuye el color violeta en la prueba de identificación?

Al adicionamiento de hidróxido de amonio.