La sacarosa es un disacárido con la fórmula C12H22O11. En hidrólisis, produce los dos monosacáridos, glucosa (aldohexosa) y fructosa (cetohexosa), y en deshidratación produce un residuo sólido carbonoso complejo.
La reacción entre la sacarosa y el H2SO4 concentrado
Fuente: Colin Baker
Con esta reacción, hay un retraso de tiempo de casi un minuto antes de que la reacción proceda. El ácido comienza a amarillearse a medida que comienza la deshidratación. La tasa de deshidratación se acelera a medida que el ácido se calienta porque la reacción es exotérmica. A medida que las moléculas de azúcar se eliminan del agua, el calor generado convierte el agua en vapor que luego expande el carbono restante en una columna negra porosa y humeante. Esto se expande fuera del recipiente de reacción, produciendo un vapor acre asfixiante y el olor a azúcar quemado. En esta etapa, normalmente les recuerdo a mis estudiantes que el ácido sulfúrico es altamente corrosivo y quemará la piel, por lo que deben evitar el contacto con él.
Kit
- 50-azúcar granulada de 60 g, (sacarosa), ácido sulfúrico concentrado de C12H2O11
- 25-30 cm3, H2SO4
- Vaso de precipitados de 100 cm3
- Estera a prueba de calor
Fuente: Colin Baker
Procedimiento
Coloque el azúcar en el vaso de precipitados y párese en una alfombra a prueba de calor. Con cuidado, vierta el ácido en la parte superior del azúcar y luego retroceda. Dado que esta demostración produce dióxido de azufre como producto de desecho, debe realizarse en un armario de humos.
Seguridad
El contacto del ácido sulfúrico con los ojos o la piel puede causar daños permanentes. Las soluciones concentradas de ácido son extremadamente corrosivas y cuando el ácido sulfúrico se disuelve en agua, se libera suficiente calor para que el agua hierva. El dióxido de azufre es tóxico en alta concentración y es un irritante respiratorio severo en concentraciones más bajas. El límite de exposición típico es de 2 partes por millón (ppm), un nivel que puede superarse fácilmente en un laboratorio con poca ventilación. Algunas personas, especialmente las propensas al asma, pueden ser especialmente sensibles al dióxido de azufre. En presencia de humedad, el dióxido de azufre forma una solución ácida y corrosiva, que en contacto con la piel o los ojos puede provocar quemaduras.
Fuente: Colin Baker
Consejos especiales
Las cantidades precisas de productos químicos son innecesarias, pero no utilice ninguna otra forma de sacarosa que no sea el azúcar granulado normal (doméstico).
Objetivos de enseñanza
El ácido sulfúrico puro es un líquido aceitoso. Inodoro e incoloro, el ácido puro se congela a 10,5°C para producir un sólido cristalino blanco que consiste en una red tridimensional unida a hidrógeno que persiste en el estado líquido y acuoso, haciendo que tales soluciones sean viscosas. El ácido puro se descompone ligeramente al ponerse de pie y calentarse para evolucionar el trióxido de azufre y el agua. De este modo, el ácido alcanza su mezcla de punto de ebullición máximo de 330°C y su concentración máxima de 98,33%.
El ácido sulfúrico concentrado tiene una molaridad de 18 M y una fuerte afinidad por el agua, lo que lo hace muy útil para secar gases con los que no reacciona, por ejemplo, SO2, Cl2, N2 y O2. Además de ser un buen reactivo para deshidratar carbohidratos, el H2SO4 concentrado también deshidrata hidratos cristalinos, alcoholes orgánicos y ácidos. En la reacción con sacarosa, el ácido deshidrata el carbohidrato a carbono y luego oxida el carbono:
C12H22O11Dehidrato→ 12C(s) + 11H2O(l) Oxida→ CO2, SO2
El ácido es un potente agente oxidante como lo demuestran sus reacciones con haluros sólidos:
NaI + H2SO4→ HI + NaHSO4
H2SO4 + 8HI → 4I2 + H2S + 4H2O
Estas reacciones se pueden utilizar con buenos resultados al enseñar el número de oxidación y las ecuaciones de equilibrio. Vale la pena señalar que una mezcla sólida de bromuro de potasio y ácido sulfúrico concentrado se utiliza para convertir alcoholes orgánicos en halogenoalcanos.
CH3CH2OH + HBr → CH3CH2Br + H2O
La mezcla de KBr-H2SO4 genera bromuro de hidrógeno in situ.