Quimica Organica






























Química a partir de colorantes naturales
Objetivos de la actividad

Introducir a los participantes en algunos conceptos básicos en química como son:
Extracción y separación de productos.
Concepto de ácido y base, su cuantificación (pH) y su aplicación a un indicador natural.
Concepto de color en los compuestos químicos y sudeterminación experimental.
Aprender a correlacionar datos teóricos y experimentales mediante programas de simulación y recursos TIC
Elaboración de un cuaderno de laboratorio.
Fundamentos
Se entiende por colorante a aquellas sustancias químicas que fijadas a diferentes materiales les proporcionan color. Colorantes naturales serían, por tanto, sustancias coloreadas susceptibles de ser usadas comotintes o pigmentos obtenidas de minerales, plantas o animales y que pueden ser de naturaleza inorgánica u orgánica, como son por ejemplo el TiO2 o Rojo Carmín, respectivamente.



Figura 1. Ácido carmínico (rojo carmín)

No obstante se suelen denominar colorantes naturales a los contenidos en alimentos y, por tanto, no tóxicos, como por ejemplo:














Figura 2 a) Betanina(remolacha) b) Cúrcuma (mostaza) c) Capsantina (pimentón)

Estos colorantes son, además de pigmentos, sustancias químicas susceptibles de ser utilizados como reactivos en algunas experiencias interesantes. A continuación vamos a utilizar dos productos vegetales cotidianos como son la lombarda y las espinacas.


Figura 3. Antocianinas (lombarda) y Clorofila (espinacas)

Primera parte
Laprimera acción que hay realizar es la extracción del colorante a partir de su fuente natural. Existen diferentes métodos de extración, unos muy simples y otros más complejos y en varias etapas. Cualquiera que sea el método empleado, podemos obtener puro o casi puro el producto deseado o más frecuentemente una mezcla de sustancias que obliga a una separación posterior. En los dos casos que vamos aestudiar tenemos ambas posibilidades: el colorante de la lombarda se extrae casi puro mientras que en


el caso de las espinacas obtenemos una muestra compleja de colorantes que nos obligará a una separación posterior que puede llevarse a cabo por diferentes métodos.
Esta circunstancia nos permite acercarnos a uno de los métodos de separación más poderosos que tenemos disponibles en Química:la cromatografía. Existen, a su vez, numerosas variantes de esta técnica de separación, nosotros utilizaremos una columna de silica gel eluida por gravedad.



Figura 4 Cromatografía en columna y en capa fina.


Segunda parte
Algunos colorantes son sustancias que tienen carácter de ácidos o bases débiles y que en función de la acidez o basicidad del medio (lo que llamamos pH) cambian suestructura química y el color. En estos casos dichos colorantes se llaman indicadores porque, como su propio 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.



Figura 5Papel indicador (tornasol) y algunos pHmetros



Tercera parte
Ciertamente la principal propiedad de los colorantes es su color. ¿Por qué tienen color? ¿Cómo 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 6Espectrofotómetro y cubetas (arriba), espectro visible (abajo).

Cuarta parte
Actualmente, dado el crecimiento de la potencia de cálculo que ha tenido lugar en la última década, es posible calcular un gran número de propiedades relacionadas con la materia. En particular se simulan muy bien, y por diferentes métodos, moléculas orgánicas incluso de tamaño medio-grande, por lo que son muy utilizadas estas...