Demostración
Las algas marinas de cinta (sp. Laminaria) contienen compuestos de yodo que obtienen al extraer iones de yoduro del agua de mar. Este yodo puede extraerse de las algas marinas calentándolo en aire hasta una ceniza, en la que el yodo está presente como yoduro. El yoduro se disuelve del residuo hirviendo agua, la solución se filtra y el yoduro se oxida a yodo usando peróxido de hidrógeno . El yodo colorea la solución de marrón en esta etapa. Se puede aislar el yodo de esta solución mediante extracción con disolvente , seguido de evaporación del disolvente.
Organización de la lección
- ¿Cuál es la diferencia entre el ácido fosforoso y el ácido fosfórico?
- ¿Pueden el pH y el pOH ser negativos?
- ¿Por qué las toallas de papel absorben aceite, aunque el aceite es hidrófobo y la celulosa es hidrófila?
- ¿Cuál es la diferencia entre hervir y evaporar?
- Si la energía renovable fuera el estándar, y el petróleo fuera muy escaso y se agotara (futuro), ¿cómo produciríamos toda la gama de productos derivados del petróleo?
Esto tiene que ser una demostración del maestro si el yodo producido debe aislarse como un sólido. En circunstancias adecuadas, podría considerarse para un experimento de clase, utilizando una cantidad menor de algas y hasta el punto de ver el color del yodo en solución acuosa. Las consideraciones de seguridad que implican el uso del solvente inflamable descartan la extracción con solvente del yodo como un experimento de clase para grupos más grandes.
Sin embargo, con grupos pequeños adecuados, la extracción del yodo acuoso en un disolvente no polar para mostrar su color púrpura característico podría llevarse a cabo en una escala de tubo de ensayo, utilizando solo unos pocos cm.
del solvente. El yodo sólido no se aislaría.
Todos los residuos de solventes deben colocarse en un recipiente en una campana extractora para su eliminación posterior.
La demostración es bastante larga, posiblemente demore entre 30 y 45 minutos hasta el punto en que la solución de yodo extraída pueda evaporarse. Los maestros pueden considerar comenzar a calentar las algas marinas antes del comienzo de la lección, lo que quizás permita ahorrar 15 minutos de tiempo de clase.
La configuración demora entre 30 y 45 minutos.
Aparato
Productos quimicos
El maestro requerirá:
Protección para los ojos
Acceso al armario de humos.
Vasos (250 cm3), 2
Pinzas de vaso
Embudo de filtro
Papel de filtro
Lavabo de evaporación (75 cm3 o similar)
Embudo de separación (100 cm3)
Quemador Bunsen y trípode
Alfombra resistente al calor
Tapa grande de lata (tamaño para caber en la parte superior del trípode)
Solución de peróxido de hidrógeno, ’20 volúmenes’ (aproximadamente 1,6 M) (IRRITANTE), 10 cm
Ciclohexano (ALTAMENTE INFLAMABLE, NOCIVO, PELIGROSO PARA EL MEDIO AMBIENTE), unos 20 cm.
( Nota 1 )
Agua destilada o desionizada
Ácido sulfúrico, 1 M (IRRITANTE), 5 cm.
Algas marinas o algas marinas (Laminaria), aproximadamente una docena de 50 cm de longitud ( Nota 2 )
Consulte la sección de Notas técnicas y de salud y seguridad a continuación para obtener información adicional.
Salud y seguridad y notas técnicas
Lea nuestra guía estándar de salud y seguridad
Lleve a cabo la primera etapa (procedimiento a) en un armario de humos. Use protección para los ojos.
Peróxido de hidrógeno, H2O2
(aq), (IRRITANTE): consulte la tarjeta de peligro de CLEAPSS y el libro de recetas de CLEAPSS.
Ciclohexano, C6H12
(l), (ALTAMENTE INFLAMABLE, NOCIVO, PELIGROSO PARA EL MEDIO AMBIENTE) – vea la tarjeta de peligro de CLEAPSS.
Ácido sulfúrico, H2SO4
(aq), (IRRITANTE): consulte la tarjeta de peligro de CLEAPSS y el libro de recetas de CLEAPSS.
1 Tenga en cuenta que en la versión original de este experimento, el disolvente utilizado era tetraclorometano, pero con restricciones en el uso de hidrocarburos clorados, este compuesto y los disolventes relacionados no deberían utilizarse en este experimento, incluso si todavía se mantienen existencias.
2 Algas Laminaria: son las algas planas, marrones, con forma de cinta, comúnmente llamadas algas marinas, y cualquier buena fuente será suficiente. Es probable que el material recién recolectado sea el mejor, pero algunos proveedores biológicos pueden proporcionarlo. Deje secar y mantenga seco hasta que esté listo para usar.
Procedimiento
a En una campana extractora de humos, amontone las algas marinas sobre la tapa de estaño apoyada en un trípode y comience a calentar con una fuerte llama Bunsen. Es posible que deba agregarse una porción a la vez durante el calentamiento, dada la cantidad que se reducirá a cenizas. Cuando todo se haya convertido en cenizas, quedará aproximadamente una cucharada de residuos de postre.
b Hervir la ceniza con unos 20 cm.
de agua purificada en un vaso de precipitados y filtrar mientras está caliente. Recoja el filtrado transparente en un segundo vaso y deje enfriar.
c Apague el mechero Bunsen.
d Añadir unos 2 cm
de ácido sulfúrico diluido a la solución, seguido de solución de peróxido de hidrógeno. Se forma un color marrón oscuro de yodo cuando el peróxido de hidrógeno oxida los iones de yoduro presentes en el yodo.
e Transfiera la mezcla a un embudo separador y agregue 10-20 cm.
de ciclohexano. Tapar el embudo separador, asegurarlo con el pulgar y agitar vigorosamente durante unos 30 s. Con el embudo de separación invertido, libere cualquier presión que se haya acumulado abriendo el grifo brevemente.
f Sujete el embudo y permita que las capas se separen. El ciclohexano formará una capa en la parte superior de la capa acuosa, y será coloreado de púrpura por el yodo ahora disuelto en él.
g Salga de la capa acuosa inferior y deseche el fregadero con agua corriente.
h Coloque la capa de ciclohexano púrpura en un recipiente de evaporación y déjelo a un lado para que se evapore en el armario de humos. ¡NO CALENTAR!
Los cristales de yodo se formarán lentamente, probablemente a tiempo para ser mostrados a la clase en la próxima lección.
Notas de enseñanza
Las algas contienen una amplia gama de elementos extraídos del agua de mar por las algas vivas, dando concentraciones en el organismo que pueden ser considerablemente más altas que en el agua de mar. En el pasado, esta concentración natural de elementos útiles, para los cuales no había otra fuente económica, dio lugar a una red de ‘industria artesanal’ a gran escala en las costas occidentales de Gran Bretaña e Irlanda, que empleó a miles en la recolección y quema de algas marinas en la orilla. La historia de estos tiempos pasados se puede usar para animar los tiempos de espera en las diferentes etapas de la demostración.
Los dos productos principales eran carbonato de sodio (carbonato de sodio) para la industria alcalina en los siglos XVIII y principios del XIX, y yodo a finales del siglo XIX. El alga también se usó, y todavía lo es, como un excelente fertilizante. La producción de cenizas de sosa a partir de algas cesó cuando la propia industria química encontró formas de producir carbonato de sodio a partir de cloruro de sodio, y la producción de yodo a partir de algas cesó cuando la extracción de yodo del salitre de Chile se hizo dominante. En ambos eventos, miles de personas quedaron sin trabajo, lo que llevó a un gran número a emigrar de Escocia e Irlanda a Estados Unidos y otros lugares. Hoy en día, continúa una industria a pequeña escala, que proporciona la materia prima para los costosos suplementos para la salud derivados de las algas marinas que contienen varios ‘minerales esenciales’, incluido el yodo. Una cápsula típica de algas puede contener 0.1% de yodo. Sin embargo, el principal producto de algas marinas en la actualidad es para alginatos utilizados en alimentos y bebidas, cosméticos y docenas de otros productos cotidianos.
Quemar las algas convierte los compuestos de yodo en las algas en aniones de yoduro. Los iones bromuro y cloruro también están presentes. Los cationes en la ceniza incluyen sodio y potasio, por lo que la solución lixiviada en efecto contiene haluros de sodio y potasio.
Agregar peróxido de hidrógeno en solución ácida oxida preferentemente los aniones de yoduro a yodo:
2I− (aq) + 2H + (aq) + H2O2 (aq) → 2H2O (l) + I2 (aq)
Aunque el yodo es escasamente soluble en agua, es mucho más soluble en presencia de más iones de yoduro, y el color marrón se debe a este efecto, aunque parte del yodo puede estar presente como un precipitado marrón oscuro.
Al agitar la mezcla acuosa con ciclohexano yodo, que es mucho más soluble en solventes orgánicos que en agua, pasa principalmente al ciclohexano. El cambio a un color púrpura muestra que el yodo ahora está presente como moléculas de yodo, I2.
Cuando el ciclohexano se evapora a temperatura ambiente, el yodo menos volátil queda atrás y forma cristales negros brillantes en el depósito de evaporación. El yodo sólido se sublima, por lo que con el tiempo el yodo también se evaporaría si no se conserva en el recipiente cerrado.
