Practicas Delaboratorio de Quimica Organica Definitivo

Universidad de Antioquia

PRACTICAS DE LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA.Estudiantes deTecnologa en Ecologa y Turismo

2009

INTRODUCCION. La Qumica Orgnica es el rea de la Qumica queestudia la estructura y la reactividad de los compuestos delcarbono, generalmente conocidos como molculas orgnicas. Entre estasmolculas se encuentran la mayor parte de los compuestos esencialespara la vida como son los lpidos, carbohidratos, protenas o cidosnucleicos y otros productos naturales de actividad ms especfica uorigen ms restringido. Son molculas orgnicas los pesticidas,fertilizantes y herbicidas que han permitido el control de lasplagas que afectan a la agricultura OBJETIVOS GENERALES Laasignatura Laboratorio de Qumica Orgnica es una asignatura para serimpartida en paralelo e integralmente con el curso de QumicaOrgnica, que pretende que el alumno adquiera destreza en el trabajode laboratorio, en general, y en particular, en las peculiaridadesy las tcnicas bsicas de un laboratorio de Qumica Orgnica. OBJETIVOSESPECIFICOS Los objetivos que se pretenden conseguir en estaasignatura se pueden resumir en los siguientes puntos: 1. Instruiral alumno sobre las normas de seguridad, manejo de material yreactivos y tratamiento de residuos en un laboratorio de QumicaOrgnica. 2. Iniciar al estudiante en las tcnicas ms habituales parael desarrollo de experiencias en Qumica Orgnica. 3. Instruir alalumno en la preparacin, desarrollo y registro del trabajoexperimental en Qumica Orgnica (Cuaderno de laboratorio).

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PRACTICA N 1APLICACIN DEL PUNTO DE FUSIN Y PUNTO DE EBULLICINDESPUS DE HACER UNA DESTILACIN Y UN PROCESO DE RECRISTALIZACION ADOS MUESTRAS PROBLEMAS (SLIDOS Y LIQUIDO ORGNICOS).

MARCO TEORICODESTILACION La destilacin es el mtodo masfrecuentemente utilizado para la purificacin de lquidos. Se utilizapara separar las impurezas de un lquido o a veces para separar doslquidos diferentes. Liquido puro Cuando un lquido se introduce enun recipiente cerrado y vacio, parte del mismo se evapora hasta queel vapor alcanza una determinada presin, que depende solamente dela temperatura. Esta presin, que es la ejercida por el vapor enequilibrio con el lquido, es la tensin de vapor del lquido a esatemperatura. Cuando la temperatura aumenta la tensin de vaportambin aumenta regularmente hasta que la presin del vapor alcanzaun valor de 760 mm, entonces si el liquido esta en contacto con elexterior, comienza a hervir. La temperatura a la que esto ocurre esel punto de ebullicin normal del lquido de ebullicin, y es unaconstante caracterstica para cada lquido. Mezcla de lquidos Cuandose calienta una solucin o una mezcla de 2 o ms lquidos, el punto deebullicin normal, es entonces la temperatura a la cual, la tensinde vapor total, es igual a la presin atmosfrica. (760mm). La tensinde vapor total de una mezcla de lquidos es igual a la suma de laspresiones parciales de cada componente. En las soluciones idealesque son las que consideramos aqu se cumple la ley de Raoult queexpresa: La presin parcial de un componente en una solucin a unatemperatura dada es igual a la presin de vapor de la sustancia puramultiplicado por su fraccin molar en la solucin. Segn la ley deRaoult se puede concluir: 1. El punto de ebullicin de una mezcladepende de los puntos de ebullicin de cada uno de los componentes yde sus proporciones relativas. 2. En una mezcla cualquiera de doslquidos el punto de ebullicin esta comprendido entre los puntos deebullicin de cada uno de los compuestos puros.

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Gloria Maria Mejia Z. Agosto 20093. El vapor producido sersiempre mas rico en el compuesto de menor punto de ebullicin.Siempre que se tenga una mezcla de dos o ms componentes con unadiferencia apreciable en sus puntos de ebullicin se pueden separarpor destilacin. Hay tres tipos de destilacin: Sencilla, Fraccionaday al vacio. DESTILACION SENCILLA

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Terminada la destilacin y despus de enfriar todo el sistema setoma una fraccin del destilado para hacer el Punto de ebullicin.DETERMINACIN DEL PUNTO DE EBULLICIN Objetivo El alumno aprender adeterminar el punto de ebullicin de compuestos orgnicos por elmtodo del tubo de Thiele (micropunto de ebullicin) y el mtodo dedestilacin simple (macropunto de ebullicin). El alumno comparar losresultados obtenidos en ambos mtodos, para obtener conclusionessobre su utilidad y efectividad. Antecedentes El punto de ebullicinde un lquido es definido como la temperatura a la cual su presin devapor es igual a la presin externa. Un lquido se dice que ebullecuando forma burbujas de vapor en su interior y estas rompen lasuperficie del lquido, por lo qu, para que la ebullicin ocurra, lapresin de vapor del lquido debe igualar la presin externa ejercidasobre su superficie. UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA CORPORACIONAMBIENTAL

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El punto de ebullicin es a menudo reportado a una presinparticular, ya que vara significativamente con los cambios enpresin. El punto de ebullicin de los compuestos orgnicos se veafectado por tres factores estructurales: peso molecular, grado deramificacin de la molcula y la naturaleza de tos gruposfuncionales. Si se dispone de muestra suficiente, el punto deebullicin de un lquido puede ser determinado por destilacin(macropunto de ebullicin). La temperatura del vapor debe serobservada durante el curso de la destilacin, y el rango detemperatura sobre el cual la mayora del material destila debe sertomado como el punto de ebullicin. Si se dispone de menos de unmililitro de lquido problema, un mtodo semimicro o micro puede serutilizado. El mtodo del tubo de Thiele (mtodo Siwoloboff) es unmicroprocedimiento que requiere slo de 4 a 5 gotas de muestra. Paraobtener puntos de ebullicin seguros es necesario un buen controldel calentamiento.

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Parte Experimental En esta prctica el punto de ebullicin sedeterminar por el mtodo del tubo de Thiele. Tcnica del tubo deThiele. Es un microprocedimiento para la determinacin del punto deebullicin y consiste en los siguientes pasos: Prepare un tubo micropara puntos de ebullicin cerrando un extremo de un tubo de vidriode 5 mm de dimetro y cortndolo para que quede de 5 cm. de largo.Cierre un tubo capilar por un extremo y colquelo dentro del tubomicro con la parte cerrada hacia arriba. Aada cinco gotas dellquido cuyo punto de ebullicin desea determinar. Fije el tubo micro(con todo y el capilar) con un alambre o hilo a un termmetro.

Una vez sujeto al termmetro, se suspende el tubo micro quecontiene la muestra dentro del bao de aceite; caliente suavementehasta que una corriente rpida y continua de burbujas salga delinterior del capilar. Retire el mechero para que disminuyalentamente la temperatura del bao de aceite; anote la temperatura ala cual cesan las burbujas y el lquido entra en el capilar. Estatemperatura es el punto de ebullicin de la muestra.

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Nota: Antes de que esto ocurra se puede observar una evolucinlenta de burbujas, debido a la expansin de aire atrapado en el tubocapilar. Se observa una diferencia notable entre la evolucin lentade burbujas de aire y la Evolucin rpida de burbujas resultante dela ebullicin del lquido a medida que el punto de ebullicin esalcanzado. El proceso, debe repetirse varias veces hasta obtenervalores reproducibles del punto de ebullicin.

Precauciones 1. Mantenga siempre retirada la flama, en el casode usar mechero, de los vapores Inflamables. 2. Cuando destile apresin atmosfrica, deje siempre abierto el aparato al aire por elextremo donde se encuentra el matraz colector. Si intenta destilarcon un sistema cerrado, la presin creada dentro del aparato puedecausar que explote. 3. Nunca lleve a cabo una destilacin hastasequedad, sino que siempre deje una pequea cantidad de residuo enel matraz de destilacin. El residuo en ebullicin prevendr que elmatraz se sobrecaliente y se quiebre y tambin evitar la formacin deresinas pirolticas, las cuales son difciles de remover. 4. Nuncadesmantele un aparato de destilacin caliente ya que el residuocaliente o los vapores podran encenderse cuando son expuestos alaire.

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Cuestionario 1. Defina el punto de ebullicin 2. Cmo influye lapolaridad de la molcula en el punto de ebullicin? 3. Qu relacinexiste entre las fuerzas intermoleculares, peso molecular y puntode ebullicin? 4. Qu es un lquido asociado y un lquido noasociado?

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Gloria Maria Mejia Z. Agosto 20095. Qu relacin existe entrelquido asociado, lquido no asociado y punto de ebullicin? 6. Quefecto tiene la presin sobre el punto de ebullicin?

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PRACTICA N 2IDENTIFICACIN DE GRUPOS FUNCIONALES ORGNICOS

MARCO TERICO La clasificacin de los productos orgnicos segn losgrupos funcionales que contengan, proviene de un esfuerzo declasificacin de los mismos, en funcin de la afinidad de suspropiedades. As, si por ejemplo, comparamos el amonaco y elconjunto de compuestos orgnicos Conocidos como aminas, resulta queestas ltimas podran ser obtenidas a partir de amonaco mediante lasucesiva sustitucin de 1, 2 3 de los tres hidrgenos del primero.Adems, las aminas presentan las propiedades bsicas caractersticasdel amoniaco, por lo que se puede sugerir que son molculas orgnicasde la «clase» del amonaco. La ventaja que conlleva estaclasificacin es que no es necesario conocer al detalle lasreacciones de cada una de las aminas; basta con estudiarlas comouna clase de compuestos orgnicos caracterizada por las propiedadesdel grupo amino. De esta manera, es posible agrupar los compuestosorgnicos en una serie de clases, que tengan en comn una agrupacinde tomos – grupo funcional -, a pesar de que el resto de la molculasea una cadena hidrocarbonada distinta. Identificacin de gruposfuncionales orgnicos Esta ser posible en base a una serie dereacciones caractersticas para cada grupo funcional. Puede que msde un grupo funcional de una misma reaccin caracterstica, por loque ser necesario aplicar alguna otra ms especfica para discernirentre estos; se dice entonces que podemos tener una interferenciaen la identificacin Deteccin de alcoholes La identificacin de lapresencia de alcoholes se basa en que el cloruro de acetiloreacciona vigorosamente con estos para formar un ster y liberarHCl, que puede detectarse con papel indicador. A su vez, se puededistinguir entre alcoholes primarios, secundarios y terciarios,mediante el reactivo de Lucas, (ZnCl2/HCl conc) que conviertealcoholes terciarios, rpidamente, en cloruros insolubles. Losalcoholes secundarios reaccionan ms lentamente y los primariospermanecen inertes.

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Deteccin de aldehdos y cetonas Ambos se identifican por reaccincon la 2,4-dinitrofenilhidrazina, formndose las correspondientes2,4-dinitrofenilhidrazonas. Si el producto cristalino es amarillo,esto es indicacin de un compuesto carbonlico saturado; unprecipitado naranja indica la presencia de un sistema , -insaturado y un precipitado rojo es seal de una cetona o aldehdoaromticos.

Si este test es positivo, la diferenciacin entre cetonas yaldehdos es posible debido al hecho de que aldehdos se oxidan acidos carboxlicos bajo condiciones suaves, mientras que no sucedeas para cetonas. Deteccin de steres Los steres reaccionan conhidroxilamina para producir cidos hidroxmicos, que dan unacoloracin prpura o roja intensa con FeCl3. (Debe advertirse que loscidos carboxlicos, haluros de acilo, fenoles y enoles interfierenen esta reaccin; si tenemos presente un cido, tambin debera darpositivo el test anterior).

OBJETIVO DE LA PRCTICA La prctica pretende familiarizar alalumno con algunas de las reacciones caractersticas que permiten laidentificacin de ciertos grupos funcionales orgnicos. Tras estatoma inicial de contacto, se aplicar este conocimiento a laidentificacin del tipo de compuesto presente en una serie demuestras problema, mediante un examen sistemtico de las mismas.MATERIAL Y PRODUCTOS Material – Tubos de ensayo. UNIVERSIDAD DEANTIOQUIA CORPORACION AMBIENTAL

Gloria Maria Mejia Z. Agosto 2009- Gradilla. – Pinzas de madera.- Pipetas Pasteur. – Tetinas. – Papel indicador de pH. – Vaso deprecipitado de 100 ml. Productos – Cloruro de acetilo. – Reactivode Lucas (Cloruro de zinc (II) + cido clorhdrico conc.). – Reactivode Brady (2,4-dinitrofenilhidrazina + cido sulfrico conc. + agua +etanol). – NaOH – Disolucin de AgNO3 al 5%. – Disolucin 2 M deHidrxido amnico. – Disolucin al 2% de Ioduro potsico. – Disolucinal 4% de Iodato potsico. – Disolucin 1N de Hidrocloruro dehidroxilamina (NH2OH.HCl). – Disolucin 2N de KOH en metanol. -Disolucin de HCl 2N. – Disolucin de FeCl3, al 10%. – Sulfato amnicode hierro (II). – Disolucin 0.1% de almidn. 4.- PROCEDIMIENTOEXPERIMENTAL 4.1.- Proceso experimental En primer lugar,procederemos a aplicar cada uno de los ensayos de deteccin degrupos funcionales que se describen en el apartado 4.2, sobre unaserie de muestras de composicin conocida, con el fin defamiliarizarse con las reacciones y la respuesta de las mismas. Acontinuacin, se proceder a analizar que tipo de compuesto se tieneen un total de 2 muestras-problema. Para ello se seguirn los pasosdescritos a continuacin, aplicndose en cada caso el ensayo dedeteccin indicado en el apartado 4.2. 1) Deteccin de alcoholes.Ensayo con cloruro de acetilo: Si es negativo, pasar a 2) Si espositivo, diferenciar con el reactivo de Lucas entre alcoholesprimarios, secundarios y terciario. 2) Deteccin de aldehdos ycetonas. Test de Brady. Si es negativo, pasar a 3) Si es positivo,diferenciar entre aldehdos y cetonas. Ensayo de Tollens. 3)Deteccin de cidos. Ensayo del iodato-ioduro. Si es negativo, pasara 4) Si es positivo, tenemos presente un cido (en este caso, tambindebe resultar positivo el ensayo para steres por lo que ambosgrupos pueden interferirse). 4) Deteccin de steres. Si es positivo,tenemos presente un ster, (o un cido si da positivo el testanterior). 4.2- Metodologa del proceso Como advertencia generaldebe indicarse que no se emplear una misma pipeta para tomarreactivos y/o muestras distintas. Para cada muestra y para cadareactivo se emplear una pipeta distinta. Se recomienda el empleo deguantes para la mayor parte de las manipulaciones; prstese

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Gloria Maria Mejia Z. Agosto 2009especial atencin a lasindicaciones acerca del uso de los mismos y del manejo de ciertosreactivos en la campana extractora de humos. Deteccin de alcoholesEnsayo con cloruro de acetilo En un tubo de ensayo seco, colocar lamuestra problema (aprox. 0,5 ml de lquido) y aadir cloruro deacetilo (0,3 ml), gota a gota. ADVERTENCIA, la adicin de cloruro deacetilo debe hacerse dentro de la campana y empleando guantes. Laaparicin de reaccin, indicada por un ligero calentamiento de lamezcla y por la acidificacin de la misma, es indicacin positivapara la presencia de un alcohol. Diferenciacin entre alcoholesprimarios, secundarios y terciarios Tomar 0,5 ml (o aprox. 500 mg)de la muestra problema en un tubo de ensayo, aadir 3 ml delreactivo de Lucas, (PRECAUCIN contiene HCl concentrado). Cerrar eltubo con un tapn y agitar durante unos 15 segundos. – Si la solucinse enturbia rpidamente – alcohol terciario. – Si la solucinpermanece clara- alcohol primario o secundario. Debe indicarse queeste ensayo, aunque puede utilizarse para detectar alcoholessecundarios, es poco fiable. Adems, no es vlido para alcoholesallicos ni para los insolubles en agua. Preparacin del reactivo deLucas: Se aaden 68 g de ZnCl2, en porciones, a 45 ml de HCl conc.,procurando enfriar la disolucin a lo largo del proceso. Deteccin dealdehdos y cetonas Formacin de 2,4-dinitrofenilhidrazonas (test deBrady). Disolver 2 3 gotas de la muestra problema (o aprox. 50 mgde slido) en 0,5 ml de metanol. Aadir 1 ml del reactivo de Brady yagitar vigorosamente. La aparicin de un precipitado amarillo,naranja o rojo indica la presencia de un compuesto carbonlico.Preparacin del reactivo de Brady: disolver 1.0 g de DNPH(2,4dinitrofenilhidrazina) en 5 ml de H2SO4 conc. Se aadenlentamente y con agitacin esta mezcla a una disolucin de agua (7ml) y etanol (25 ml) y finalmente se filtra para eliminar slidos ensuspensin. Diferenciacin entre aldehdos y cetonas (test deTollens).

En primer lugar, hemos de limpiar el tubo de ensayo donde serealizar el experimento, hirviendo en ste NaOH al 10%. Entonces, seaaden 3 gotas de la muestra problema (o bien 50 mg de slido), y 2,5ml de reactivo de Tollens recin preparado. Agitar el tubo y dejarloestar durante 10 minutos. Si al cabo de ste tiempo no se observareaccin, se calienta el tubo en un bao de agua caliente. Laformacin de un precipitado negro, o de un espejo de plata en lasparedes del tubo de ensayo, constituye una prueba positiva de lapresencia de un aldehdo. Preparacin del reactivo de Tollens: aadir2 gotas de una disolucin de NaOH al 5% a 1 ml de disolucin acuosade AgNO3 al 5%. Agitar el tubo y aadir gota a gota y conUNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA CORPORACION AMBIENTAL

Gloria Maria Mejia Z. Agosto 2009agitacin NH4OH 2N, hasta que seconsiga disolver el precipitado de AgOH, que previamente se habaformado. Precaucin: el isocianato de plata, compuesto muy explosivoen seco, puede estar presente en los residuos de las soluciones delreactivo de Tollens; por esta razn, es conveniente tirar el restode la disolucin de Tollens no utilizada y lavar los tubos con HNO3diluido. Deteccin de cidos Un procedimiento para detectar lapresencia de un cido es el ensayo de iodato-ioduro, vlido inclusopara cidos dbiles. Ensayo del iodato-ioduro para cidos carboxlicosSe toman unas 2 gotas 5 mg de la sustancia problema y se colocan enun tubo de ensayo. Se aaden 2 gotas de una solucin de KI al 2% y 2gotas de una solucin de KIO3 al 4% (ambas en H2O). Se tapa el tuboy se calienta en un bao de agua hirviendo durante 1 minuto. Seenfra el tubo y se aaden 2 gotas de solucin de almidn,recientemente preparada, al 0,1%. Si la sustancia es un cido,aparecer un color azul. Deteccin de steres Ensayo para la deteccinde steres Se colocan 0,5 ml de solucin de clorhidrato dehidroxilamina 1N en alcohol en un tubo de ensayo. Se le adicionan30 mg ( 2-3 gotas ) del compuesto que va a ser ensayado. Se leadiciona, gota a gota, una solucin de KOH 2N en metanol, hasta quela mezcla tenga pH 9-10 y entonces se adicionan 4 gotas ms de KOH2N. Se calienta la mezcla hasta justamente ebullicin, entonces seenfra y se aade gota a gota y con agitacin HCl 2N hasta pH 3 aprox.Seguidamente se aade 1 gota de solucin de FeCl3 al 10% y se observael color. Una coloracin rojo sangre es indicativa de la presenciade steres.

Cuestionario 1. El vinagre pertenece a la familia o funcionquimica de los: A)Alcoholes B)Esteres C)cidos D)Aldehdos 2. Elformol es un compuesto que tiene el grupo funcional:

A)Hidroxilo B)Carbonilo C)Carboxilo D)ter 3. La A)-OH Formuladel grupo carboxilo es:

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Gloria Maria Mejia Z. Agosto 2009B)-OC)-COOH D)-CO4. En que sediferencian un aldehdo y una acetona? 5. Establecer el Producto deoxidacin de un alcohol 1ario y 2ario 6. Establecer el producto deoxidacin y reduccin de un aldehdo, un cido, una cetona, un alcohol.7. Reconocer y dar los productos de una esterificacin y formacin deamidas.

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PRACTICA N 3

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BIBLIOGRAFA DE REFERENCIA 1) Caractersticas de los compuestos(datos fsicos, qumicos etc.) Chemical Safety Cards (versin enespaol) del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo(Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales).http://www.mtas.es/Insht/riskquim/index.htm 2)http://www.chemnetbase.com/ Base de datos de productos orgnicos»THE INDEX MERCK» y «HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS»

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Gloria Maria Mejia Z. Agosto 2009Se puede incluir la informacinadicional de otras fuentes si se desea. 3) TCNICAS EXPERIMENTALESEN SNTESIS ORGNICAM A. Martnez 4) «CURSO PRACTICO DE QUMICAORGNICA». R. Brewster, C.A. Vanderwert y W.E. McEwen. Ed. Alhambra(1965). 5) «QUMICA ORGNICA EXPERIMENTAL». H.D. Durst y G.W. Gokel,Ed. Revert (1985). 6) «QUMICA ORGNICA EXPERIMENTAL». D.L. Pavia,G.M. Lampman y G.S. Kriz Jr. Ed. Eunibar. 7) «INTRODUCTION TOORGANIC LABORATORY TECHNIQUES». D.L. Pavia, G.M. Lampman and G.S.Kriz Jr. Ed. Sanders Company (1976). 8) «LABORATORY EXPERIMENTS INORGANIC CHEMISTRY». J.R. Morig y D.C. Neckers, Ed. WadsworthPublishing Company (1979). 9) «EXPERIMENTAL ORGANIC CHEMISTRY».L.M.Harwood y C.J. Moody, Ed. Blackwell Sci. Publ. (1989). 10)http://www.ugr.es/~quiored/doc/p14.pdf

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