Cuaderno Proyecto Química QI

Qumica a partir de colorantes naturales Objetivos de la actividad Introducir a los participantes en algunos conceptos bsicos en qumica como son Extraccin y separacin de productos. Concepto de cido y base, su cuantificacin (pH) y su aplicacin a un indicador natural. Concepto de color en los compuestos qumicos y su determinacin experimental. Aprender a correlacionar datos tericos yexperimentales mediante programas de simulacin y recursos TIC Elaboracin de un cuaderno de laboratorio. Fundamentos Se entiende por colorante a aquellas sustancias qumicas que fijadas a diferentes materiales les proporcionan color. Colorantes naturales seran, por tanto, sustancias coloreadas susceptibles de ser usadas como tintes o pigmentos obtenidas de minerales, plantas o animales y que pueden ser denaturaleza inorgnica u orgnica, como son por ejemplo el TiO2 o Rojo Carmn, respectivamente. SHAPE MERGEFORMAT Figura 1. cido carmnico (rojo carmn) No obstante se suelen denominar colorantes naturales a los contenidos en alimentos y, por tanto, no txicos, como por ejemplo SHAPE MERGEFORMAT Figura 2 a) Betanina (remolacha) b) Crcuma (mostaza) c) Capsantina (pimentn) Estos colorantes son,adems de pigmentos, sustancias qumicas susceptibles de ser utilizados como reactivos en algunas experiencias interesantes. A continuacin vamos a utilizar dos productos vegetales cotidianos como son la lombarda y las espinacas. SHAPE MERGEFORMAT Figura 3. Antocianinas (lombarda) y Clorofila (espinacas) Primera parte La primera accin que hay realizar es la extraccin del colorante a partir de sufuente natural. Existen diferentes mtodos de extracin, unos muy simples y otros ms complejos y en varias etapas. Cualquiera que sea el mtodo empleado, podemos obtener puro o casi puro el producto deseado o ms frecuentemente una mezcla de sustancias que obliga a una separacin posterior. En los dos casos que vamos a estudiar tenemos ambas posibilidades el colorante de la lombarda se extrae casi puromientras que en el caso de las espinacas obtenemos una muestra compleja de colorantes que nos obligar a una separacin posterior que puede llevarse a cabo por diferentes mtodos. Esta circunstancia nos permite acercarnos a uno de los mtodos de separacin ms poderosos que tenemos disponibles en Qumica la cromatografa. Existen, a su vez, numerosas variantes de esta tcnica de separacin, nosotrosutilizaremos una columna de silica gel eluida por gravedad. SHAPE MERGEFORMAT Figura 4 Cromatografa en columna y en capa fina. Segunda parte Algunos colorantes son sustancias que tienen carcter de cidos o bases dbiles y que en funcin de la acidez o basicidad del medio (lo que llamamos pH) cambian su estructura qumica y el color. En estos casos dichos colorantes se llaman indicadores porque, como supropio nombre indica, su color nos informa sobre la acidez del medio en que se encuentran. En el caso que nos ocupa el extracto obtenido de la lombarda es un potente indicador lo que nos permite acercarnos a esos conceptos de acidez-basicidad y su medida utilizando la escala de pH. SHAPE MERGEFORMAT Figura 5 Papel indicador (tornasol) y algunos pHmetros Tercera parte Ciertamente la principalpropiedad de los colorantes es su color. Por qu tienen color Cmo se mide el color Estas preguntas nos acercan a otro tema fascinante. Partiendo de la amplia gama de colores que puede mostrar el indicador obtenido de la lombarda vamos a contestar a las dos preguntas planteadas. Figura 6 Espectrofotmetro y cubetas (arriba), espectro visible (abajo). Cuarta parte Actualmente, dado el crecimiento dela potencia de clculo que ha tenido lugar en la ltima dcada, es posible calcular un gran nmero de propiedades relacionadas con la materia. En particular se simulan muy bien, y por diferentes mtodos, molculas orgnicas incluso de tamao medio-grande, por lo que son muy utilizadas estas tcnicas en la investigacin de frmacos. Otra aplicacin es la de comparar las propiedades de la molcula simulada con...