Tdrabajo-Quimica

Vista previa del material en texto

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Mexico
 
 
CLASE “ QUIMICA”
 
trabajo
 
 
GRUPO:24 
 
 
NOMBRE DEL PROFESOR: JUAN GERMAN RIOS ESTRADA
 
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
CAPITULO I
INTRODUCCION
El botánico suizo A.P. Candolle (1778-1841) utilizó el término "lignina"(derivado del latín lignum= madera) por primera vez. Posteriormente en 1865 Schulze y col. utilizaron el término para describir la parte disuelta de madera cuando se trata con ácido nítrico. En la década de 1960 con el desarrollo de herramientas de análisis bioquímico y química orgánica, se acumuló mayor cantidad de información de interés con respecto a este biopolímero. Desde entonces, la investigación sobre lignina ha crecido a un ritmo acelerado, llamando así la atención predominantemente de las industrias papeleras.
La lignina es un polímero tridimensional de fenil propano de estructura compleja. Está presente en todas las plantas vasculares, y al igual que muchos otros componentes de la biomasa, se forma mediante la reacción de fotosíntesis. La lignina está considerada como un recurso renovable asequible y de potencial uso industrial, cuya producción anual se ha estimado en el intervalo de 5-36 x 10 toneladas, es necesario quitar la lignina de la madera para hacer el papel u otros productos derivados .El presente trabajo se basó en la extracción de la lignina de la especie (Prunus serotina)
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL 
Determinar el porcentaje de lignina de la especie (prunus serotina)
RESUMEN
El trabajo de investigación se realizó en el Laboratorio de Tecnología de la Madera e Industrias Forestales de la Facultad de Ciencias Forestales y del Ambiente de la Universidad Nacional del Centro del Perú, especie forestal estudiada Prunus serotina, extraída del distrito de Cajas, provincia de Cajas, el objetivo general fue determinar el porcentaje de lignina de la especie mencionada, método de investigación es no experimental, de tipo aplicada, nivel descriptivo, transversal. La metodología utilizada está en referencia a la Norma AFNOR Pr T 12-014 donde se trabajó con aproximadamente 1gr de aserrín libre de extractivos anhidro, luego se agregó ácido sulfúrico al 25% y al 80% , posteriormente se introdujo a baño María por 2 horas y se dejó a hervir por 10 minutos, por consiguiente se filtró y se lavó con agua destilada caliente y cloruro de sodio, y se puso en el termostato por 24 horas. Obteniendo 27.37% de lignina en la especie Prunus serótina. Finalmente, nuestros resultados fueron comparados con los estudios TSOUMIS y GONZÁLEZ. Composición química de la madera, % en peso) y al coincidir nuestros resultados con los rangos dados en dichos estudios se demostró que nuestra investigación es confiable. 
Palabras clave: Lignina, Prunus serotina, anhidro, ácido sulfúrico, cloruro de sodio, agua destilada caliente.
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
3. 
4. 
Bases teóricas del Prunus serotina 
Nombre científico: Prunus serotina var. Capuli (Cav.)
Según Rodrigo Moncayo Contreras, (2017) McVaugh 
Sinonimia: Prunus salicifolia H.B.K., Prunus capuli Cav., Cerasus capollinDC.
Nombre(s) común(es): Capulín Status Ninguno.
Origen: México. 
Forma biológica: Árbol de 8 a 13 m de altura, caducifolio. 
Fenología: Florece de enero a febrero.
Características organolépticas de la madera (TAQUIRE y PAUCAR)
Color Albura: Crema amarillenta (húmedo) crema rosácea (seco).
Color Duramen: Más oscuro que la albura.
Olor: Distintivo
Sabor: Distintivo
Grano: Recto
Veteado: Arco superpuesto y jaspeado
Textura: Fina
Generalidades 
 Desde Venezuela hasta el sur del Perú, los árboles de capulí son muy comunes entre los 1800 y 3300 m. Fáciles de identificar, dan la impresión de ser tan comunes en la región andina como son las palmeras en la costa tropical (NRC, 1989). La especie Prunus capuli, comúnmente llamada capulí (guindas) es originaria de América. Se le encuentra en bosques de encinos, pinoencino, otras latifoliadas y a la orilla de caminos, además también es cultivado en huertos familiares, en algunas parcelas; e incluso se llegan a encontrar pequeñas plantaciones de la región de Paltamarca del Mantaro. Prefiere los suelos franco-arcillosos, poco profundos, húmedos y ácidos. Se le encuentra entre los 1500 a 3000 msnm.
Caracteres botánicos
Árbol o arbusto monopódico, perennifolio o caducifolio, de 5 a 15 m (hasta 38 m) de altura con un diámetro a la altura del pecho de hasta 1.2 m. Copa ancha de forma ovoide que produce una sombra densa. Hojas estipuladas, simples, alternas, cortamente pecioladas, ovadas a lanceoladas, de 5 a 16 cm de largo por 2 a 5 cm de ancho, margen aserrado; haz verde oscuro y brillante. Tronco largo y recto en el bosque, pero en los claros es corto y ancho. Ramas alternas, erguido-extendidas, lampiñas, escabrosas por la presencia de muchas lenticelas esparcidas. Corteza café o grisácea casi lisa y glabra, exceptuando las ramas tiernas que a veces son pubescentes. Flores numerosas, pequeñas y blancas, agrupadas en racimos axilares colgantes y largos, de10 a 15 cm, con pedicelos de 5 a 10 mm de largo. Drupa globosa, de color negro rojizo en la madurez, de 12 a 20 mm de diámetro, sabor agridulce y algo astringente; conteniendo una sola semilla. Semilla esférica y rodeada por un endocarpio o hueso leñoso (almendra) de sabor amargo. Sistema radical de superficial y extendido a medianamente profundo. La mayoría de las raíces ocupan los primeros 60 cm del suelo. La raíz crece muy rápido. Sexualidad hermafrodita.
Composición química 
La composición química de la corteza es muy complicada y depende de la especie y elementos morfológicos que la constituyen. Muchos de los constituyentes de la madera se encuentran en la corteza, aunque en proporciones diferentes. Se caracteriza por su alto contenido en constituyentes solubles (extractivos) tales como las pectinas, compuestos fenólicos y su contenido en minerales son mucho más alto que en la madera. (Rydholm, 1965)
En términos generales se puede decir que consta de las siguientes fracciones fibras, corcho (células) y sustancias finas incluyendo células parenquimáticas. Las fibras son químicamente similares a aquellas de la madera estando constituidas por: celulosa, hemicelulosas y lignina, las otras dos fracciones están constituidas por grandes cantidades de extractivos. Su composición química es como sigue (Rydholm, 1965)
Se reportan los valores del análisis químico proximal de la guinda. 
Análisis químico proximal de la guinda
 
 Fuente: Romero, (1976) & Villarroel, (2008).
Usos
· El fruto seco se usa en la elaboración del licor llamado “Guinda”, en la preparación de vinos, con la pulpa se preparan conservas, mermeladas, jaleas y mazamorras (Romero, 1976). De sus flores y frutas se extraen esencias de ácido málico, ácido tartárico y ácido tánico (Romero, 1976).
· Se le puede dar diversos usos como Bebidas y licores: Fermentando los frutos se puede obtener una bebida alcohólica. 
· Comestible: Los frutos se comen crudos y en conservas, se pueden usar en la elaboración de tamales. En algunos lugares también se consume la almendra asada y después de quitar la testa. 
· Medicinal: La corteza se usa contra diarreas y disentería, además es febrífugo y el polvo de la misma se usa contra la nube de los ojos por lo que aclara la vista y cura las inflamaciones, así mismo se utiliza como anti periódica.
· También se utiliza el cocimiento de la corteza seca para curarlas cámaras de la sangre. En el caso del asma; se toma el cocimiento de la corteza de capulín, gordolobo y raíz de tabardillo. También se deja serenar. La corteza sola en medio litro de agua y se toma en ayunas, endulzado con miel para el mismo padecimiento.
Características naturales de la madera
Composición química
(BROWNING, 1967) Opina que la composición química de la madera presenta grandes variaciones entre especies e incluso dentro de una misma especie si se dan diferentes condiciones de crecimiento.
(FENGEL, 1984) Afirmaque entre los compuestos orgánicos extraíbles se pueden encontrar hidrocarburos alifáticos y aromáticos, alcoholes, fenoles, aldehídos, cetonas, ácidos alifáticos, ceras, glicéridos, y compuestos nitrogenados la proporción de estos componentes varía con la especie, entre la madera de árboles de la misma especie y en diferentes partes del propio árbol, en la madera de la albura y duramen, en dirección radial y longitudinal. Así también, los parámetros edafoclimáticos influyen en la composición química, ya que se presentan diferencias entre maderas que provienen de zonas templadas con las que provienen de zonas tropicales. 
(PANSHIN, 1980) Señala que la variación dentro de un mismo árbol puede deberse a variaciones anatómicas y químicas de los elementos fibrosos, incidiendo luego en la variación de las propiedades físicas y mecánicas. Estas variaciones se pueden dar en dirección longitudinal, es decir a nivel de alturas y en dirección transversal, es decir por cercanía o lejanía de la médula.
Fuente: (TSOUMIS, 1982)
Los extractos son compuestos solubles en diferentes solventes, por ejemplo: en alcohol-benceno se solubilizan ceras, grasas y resinas; en agua fría, taninos, gomas, azúcares, materiales colorantes y en agua caliente los almidones (ABARCA, 2003).
El tronco y las ramas de un árbol se componen de la madera, ésta es una sustancia fibrosa y celulosa. Está formada de diversas materias que la componen como la celulosa 50%, lignina 30%, resina, almidón, tanino y azúcares 20%. (GAIBOR, 2017)
Lignina
La lignina es el tercer componente fundamental de la madera, presentándose entre el 15% y 35% de su peso. Se localiza principalmente en la lamela media donde se deposita durante la lenificación del tejido vegetal. Cuando el proceso de se completa, generalmente coincide con la muerte de la célula, formando lo que se considera tejido de resistencia. De allí se concluye que la lignina es un producto final del metabolismo de la planta. De forma general, la lignina de las coníferas presenta en torno del 16% de OCH3 (0,95/unidad de fenil-propano) y de las latifoliadas cerca del 22%. La lignina es la substancia que los productores de celulosa y papel quieren no ver en su madera, la manipulación genética de árboles para producir menos lignina o un tipo de lignina diferentes que podría ser más fácilmente retirada son de tremendo interés económico para el sector forestal. (González, 2011)
Función
Aumenta la rigidez de la pared celular
Une las células unas con otras
Reduce la permeabilidad de la pared celular al agua
Protege la madera contra microorganismos (siendo esencialmente fenólica, la lignina actúa como un fungicida) 
Determinación de Lignina
La lignina constituye parte de la pared celular y de la lámina media de la madera; es una sustancia amorfa, aromática, que contiene entre otros, grupos metoxilos e hidroxilos que le confieren un color pardo oscuro variable dependiendo de la especie que se trate. Es llamada el "material cementante" de la madera y existe en ella en proporciones que van de 20 a 30%. Esta determinación es importante para la industria papelera puesto que el porcentaje presente en una especie, determinará las cantidades de productos blanqueadores a utilizar durante el proceso de pulpado. (RIVAS, 2006)
La separación de la lignina conlleva una degradación de su estructura por lo que resulta difícil obtener una lignina idéntica a la que se encuentra en la madera (lignina nativa) aunque la separación cuidadosa de la lignina se considera representativa de la lignina total en la madera. Los contenidos de lignina varían con la morfología de la fibra. Después de los polisacáridos, la lignina es el polímero orgánico más abundante en el mundo vegetal. Es importante destacar que es la única fibra no polisacárido que se conoce. (SAKAKIBARA & NEISH, 1980)
Contenido de lignina, según Norma AFNOR Pr T 12-014, se da través de la cuantificación del residuo insoluble de madera tratada con ácido sulfúrico a 20°C; referido al peso inicial de la muestra.
Usos 
La utilización de la lignina en el tratamiento de diferentes patologías es una tendencia mundial que se ha consolidado en la última década. En Cuba se ha desarrollado un derivado de la lignina de bagazo el LIGMED-A registrado para el tratamiento de las diarreas en el cerdo cría y otras especies animales. El LIGMED-A no es tóxico, presenta una efectividad terapéutica comparable con la de otros fármacos usados en el tratamiento anti-diarreico, no se requieren condiciones para su conservación, presenta actividad germicida frente a un número de microorganismos y capacidad atrapadora de radicales superóxidos. Actualmente se complementan los estudios con vistas a la introducción en el tratamiento del síndrome diarreico en humanos y se diversifican los usos de este.
CAPITULO III
MATERIALES Y METODOS
Lugar de ejecución
El trabajo de investigación se desarrolló en el Laboratorio de Tecnología de la Madera de la Facultad de Ciencias Forestales y del Ambiente de la Universidad Nacional del Centro del Perú.
Figura 1. Vista panorámica del lugar de ejecución
Fuente: Propia
Lugar de extracción del material biológico
Se encuentra ubicado en Cajas, formando parte de un cerco vivo.
· Departamento: Junín
· Provincia: Cajas
· Distrito: Cajas
Materiales y métodos
Materiales y equipos
Material biológico
· Especie Prunus serotina. Guinda.
Materiales
· Plumones
· Cámara fotográfica
· Libreta de apuntes
· Guardapolvo
· Mascarilla
· Guantes
· Etiquetas
Materiales de laboratorio
· 1.00 gr de aserrín libre de extractivos
· Vaso de precipitación de 200 ml
· Vaso de precipitación de 800 ml
· Ácido sulfúrico al 25 %
· Ácido sulfúrico al 80 %
· Ácido fosfórico al 85 %
· Cloruro de sodio
· Papel tornasol
· Equipo Baño María
· Termómetro
· Varilla de vidrio
· Papel filtro
· Balanza electrónica de precisión 0.001g,
· Matraces
· Termostato
· Agua destilada
Métodos
Tipo de investigación: 
Investigación Aplicada o Tecnológica:
Es la utilización de los conocimientos en la práctica misma en ambientes naturales (de campo), para aplicarlos en la mayoría de los casos, en provecho del hombre y la sociedad.
Nivel de investigación: 
Descriptivo. - Describe fenómenos sociales o clínicos en una circunstancia temporal y geográfica determinada. Su finalidad es describir y/o estimar parámetros. Se describen frecuencias y/o promedios; y se estiman parámetros con intervalos de confianza
Población y muestra
Población: 
La población sujeta a análisis comprende las plantaciones de Prunus serotina, localizadas en el Distrito de Cajas, Provincia de Cajas. 
Muestra: 
Un árbol de Prunus serotina, la muestra se consideró por criterio de sostenibilidad, ya que la plantación es insignificante, sin defectos físicos y buen estado fitosanitario.
Procedimiento
Determinación de lignina
La determinación de lignina se hizo de acuerdo a la norma AFNOR Pr + 12-013 
1. Preparar 1.00 gr de aserrín libre de extractivos
2. Colocar la muestra en el vaso de precipitación de 250ml
3. Agregar el ácido sulfúrico al 25 % 3.0ml y triturar bien con la varilla de vidrio aplanado por aproximadamente 5 minutos.
4. Dejar en reposo 10 minutos
5. Agregar 15 ml de la mezcla del ácido sulfúrico al 80% con el ácido fosfórico al 85% en una proporción de (6:1)
6. Colocar la muestra en el equipo Baño María por dos horas (la temperatura no debe pasar de 45° C)
7. Después de 2 horas pasar la muestra a un vaso de precipitación de 800 ml con 400 ml de agua destilada y hervir por 10 minutos
8. Dejar asentar la lignina y filtrar
9. Lavar con cloruro de sodio y agua destilada caliente hasta desaparecer la reacción acida (con PH o rojo de metileno)
10. Secar la muestra en el termostato y pesar. (Peso de lignina)
11. Calcinar y pesar. (Peso de Ceniza)
Fórmula: Los resultados se expresan en la siguiente fórmula: 
% Lignina = 
Donde: 
L = Peso de la lignina 
C = Peso de la ceniza
M = Peso de la Muestra
CAPITULO IV
RESULTADOS
Determinación de lignina
Se trabajó con 0.76 gr de Aserrín libre de extractivos anhidro, luego se mantuvo por 5 minutosen 3 ml de ácido sulfúrico al 25% luego se dejó reposar por 10 minutos, se mezcló con 15 ml del ácido sulfúrico al 80% con el ácido fosfórico al 85% en una proporción de (6:1). Se colocó en Baño María por dos horas, al terminar se lavó con cloruro de sodio y agua destilada y se llevó al termostato, al pesar nos resultó 1.21 gr., a eso le descontamos el peso del papel filtro que es 0.92 gr.	
	
	Peso
	Lignina
	0.29
	Muestra
	0.76
Luego se halló el peso de ceniza, calcinamos la muestra por 4 horas. Se calcinó una muestra de papel filtro 0.92 gr eso y otro de la muestra con papel filtro 1.21 gr; al resultado 0.282 gr. se le resto el peso de papel filtro calcinado 0.20 gr.
	Peso
	
	Ceniza
	0.082
	Muestra
	0.76
																
Así obtenemos el porcentaje de lignina:	
El porcentaje de lignina obtenido es de 27.37%
Ilustración 1: Porcentaje de lignina en la madera
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Se obtuvo el peso de papel filtro y la muestra sin extraíbles que fue 1.68 g teniendo como resultado final la cantidad del porcentaje de lignina en la madera (M1) %. Para esto primero se obtuvo los datos como: peso de la lignina (0.29g), peso de la ceniza después de las 48 horas puestas en el termostato (0.082), y el peso de la muestra (0.76g). Por otro lado, en la investigación de TSOUMIS (1982), nos dice que el porcentaje de lignina presente en las latifoliadas va desde 14% a 34%, entonces el trabajo realizado en el laboratorio de la especie Prunus serotina se encuentra dentro de estos valores ya que coincidimos nuestro resultado con este autor. Asimismo, nuestro resultado se aproxima con lo que menciona el autor González, 2011 ya que nos dice que la lignina es el tercer componente fundamental de la madera, presentándose en caso de las especies latifoliadas cerca del 22%.
En el procedimiento que se realizó en nuestra practica sobre la determinación del porcentaje de lignina al colocar la muestra en el equipo Baño María se puso durante 33 minutos, sin embargo, según la Norma AFNOR Pr T 12-014, el colocar la muestra en el equipo baño María seria durante dos horas, este procedimiento que se hizo en la reducción del tiempo influye en el resultado de nuestro trabajo.
CONCLUSIONES
Se lograron los objetivos de la guía práctica “determinación de la lignina en Ácido Sulfúrico al 25% y Ácido Fosfórico al 80% y 85%”, efectuadas de acuerdo a la norma AFNOR Pr T 12-014 y a las indicaciones dadas por la ingeniera y los pasos de todo el procedimiento para llevar a cabo la presente práctica en el laboratorio.
Se obtuvo como resultado final el porcentaje de lignina que fue de 27.37% en la madera mediante la mezcla Ácido sulfúrico y Ácido Fosfórico en la especie del Prunus serotina en un tiempo indicado. 
RECOMENDACIONES
· Estudiar las bases teóricas acerca de la determinación de la lignina en Ácido sulfúrico y Ácido Fosfórico.
· Tener papel filtro de un tamaño adecuado para que la muestra no se pueda caer al momento de envolver. 
· Poner con cuidado el papel filtro con la muestra en el embudo Buchner. 
· Verificar a cada cierto tiempo la muestra que está en el horno ya que puede quemarse.
· Colocar la muestra en la Mufla para que pueda calcinarse. 
· Retirar la muestra calcinada en la hora indicada por el ingeniero a cargo de laboratorio.
· Pesar en la hora indicada para así poder obtener los resultados deseados.
Bibliografía
ABARCA, R. (2003). .Caracterización de Tectona grandis de plantación y evaluación del uso potencial de la pulpa y la lignina. San José: Universidad de Costa Rica.
BROWNING, B. L. (1967). Methods of word chemistry. Londres: Intersciencer.
FENGEL, D. W. (1984). Wood Chemistry, Ultraestructure Reaction. Berlin.
GAIBOR, K. J. (2017). IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS ANATÓMICAS DE LA MADERA DE Prunus serotina (CAPULÍ), PROCEDENTE DE TRES PROVINCIAS: CHIMBORAZO, TUNGURAHUA Y COTOPAXI. Riobamba-Ecuador.
González, M. (5 de julio de 2011). Lignina – La química de la madera. Obtenido de La química de la madera: https://quimica.laguia2000.com/elementos-quimicos/lignina-la-quimica-de-la-madera
PANSHIN, A. D. (1980). Textbook of Wood Technology. New York.
RIVAS, P. (30 de Julio de 2006). Estudio comparativo del contenido de lignina y solubles de nuevos clones de álamos. Chile. Obtenido de http://www.sagpva.mecon.gov.ar/new/OO/forestacion/ biblos/JS%202006
Rydholm, S. (1965). Pulping Processes. New York: lnterscience Publishers.
SAKAKIBARA, K., & NEISH, C. (1980). Technology of Word. USA.
TSOUMIS, G. (1982). Science and Technology of Wood. New York: Van Nostrand Reinhold.
CAPITULO V
ANEXOS:
 
 
 
Figura 2. Peso aproximado de 1 gramo de aserrín libre de extractivos.
Figura 1.Peso aproximado de papel filtro
Figura 3. Agregar 30 ml de ácido sulfúrico al 25 % y mesclar
Figura 4. Agregar 15 ml de ácido sulfúrico al 80% con el ácido fosfórico al 85% en una proporción de (6:1)
 
	Figura 6. Dejar asentar la lignina y filtrar. Lavar con cloruro de sodio y agua destilada caliente hasta desaparecer la reacción acida (con PH o rojo de metileno)
Figura 5. Triturar bien con la varilla de vidrio aplanado por aproximadamente 5 minutos.
 
Figura 8. Peso del crisol de porcelana
Figura 7. Peso de papel filtro y lignina después de sacar del termostato
 
Figura 10. Muestra con lignina, lista para ser calcinada
Figura 9.Peso de papel filtro y crisol de porcelana
	
Figura 12. Peso del papel filtro calcinado
Figura 11. Peso de crisol de porcelana más peso del papel filtro calcinado
Figura 13. Implementos de laboratorio (guantes, guardapolvo, mascarilla, cofia)
Porcentaje de lignina
[VALOR]%
[VALOR]%
Lignina	Muestra	27.37	72.63	
 DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE LIGNINA DE LA ESPECIE Prunus serotina
21