domingo, 27 de julio de 2008

practica 7

Objetivo:
Demostrar las propiedades químicas de los aldehídos y cetonas usando diferentes pruebas químicas.

Fundamento teórico:

Si los alcoholes constituyen el primer grado de oxidación de los hidrocarburos, los aldehídos y las cetonas representan el segundo. Se ha visto anteriormente que los alcoholes primarios se oxidan en aldehídos y los secundarios en cetonas; continuando la oxidación se producirán ácidos orgánicos que corresponden al tercer grado de oxidación.
La formula general de un aldehído es Y la de una cetona .
La existencia de ambos tipos de compuestos del grupo carbonilo implica una serie de propiedades comunes, que dependen de la reactividad del doble enlace de dicho grupo.

Propiedades físicas.
Con la excepción del metanal, que es un gas, los aldehídos y las cetonas que tienen hasta diez átomos de carbono son líquidos de olor agradable, sobre todos las últimas. Son muy solubles en disolventes orgánicos, pero sólo son solubles en agua los primeros términos de cada clase. Esta solubilidad en agua es mucho mayor en disoluciones de ácidos.
Propiedades químicas
La reactividad de aldehídos y cetonas de debe al carácter no saturado del grupo carbonilo. Por reducción se obtienen los alcoholes correspondientes:

CRH=O+[H] à R-CH2OH
RRC=O+[H] à R-CHOH-R

Las reacciones de los aldehídos y cetonas son esencialmente de tres tipos; adición nucleofílica, oxidación y reducción. La reacción más importante de aldehídos y cetonas es la reacción de adición Nucleofilica debido a la resonancia del grupo carbonilo.

A diferencia de las cetonas, los aldehídos son reductores fuertes, lo que se manifiesta con una disolución de NO3Ag amoniacal, que les hace depositar en espejo brillante de plata metálica (reactivo de Tollens), y con el reactivo de Fehling (disolución alcalina de sulfato cúprico y tartrato sódico potásico), al formarse un precipitado de óxido cúprico de color rojo. Los aldehídos se polimerizan fácilmente, formando sustancias de elevado peso molecular sin alterar la composición elemental. Las cetonas no se polimerizan.

Los aldehídos son en general más reactivos que las cetonas hacia la sustitución nucleofílica por razones tanto estéricas como electrónicas. Por razones estéricas, porque la presencia de dos sustituyentes relativamente grandes en las cetonas, contra un solo sustituyente grande en los aldehídos, hace que los neutrófilos atacantes puedan aproximarse con mayor facilidad a los aldehídos. Electrónicamente, el mayor grado de polaridad del grupo carbonilo de los aldehídos los hace más reactivos que las cetonas.





















Material y Equipo:

Material Reactivos

1 Vaso de precipitados de 600 ml. Solución de Formaldehído.
12 Tubos de ensayo Butiraldehído o Acetaldehído
1 Anillo Metálico Acetona.
1 Soporte universal. Ciclohexanona
1 Tela de asbesto. Reactivo de Schiff
1 Mechero Sol A y B de react. De Fehling
3 Pinzas para Tubo de ensayo. Agua destilada.
1 Cristalizador. Reactivo de Tollens
1 Probeta de 50 ml. Sol. Dil. (2 a 4%) de KMnO4
1 Termómetro. H2S04 diluido (1:10)
1 Vaso de precipitados de 50 ml. Hielo
1 Cápsula de porcelana Sal en grano
1 Espátula
1 Baño María


Observaciones:

Polimerización
v El formaldehído es líquido incoloro que al ponerlo a Baño María desprendía gases muy irritantes, lo dejamos en este aproximadamente 1 hora y observamos que lo que quedó en el vaso de precipitado era un sólido pastoso de color blanco, después tomamos un poco para pasarlo a una cápsula de porcelana y ponerlo al fuego, observando que se empezaba a disolver y a desprender gases muy irritantes hacia los ojos, su olor era desagradable y penetrante.




v El acetaldehído es un líquido incoloro, que al ponerlo en un baño de hielo, empezó a descender su temperatura. Al marcar el termómetro 0.5 °C le agregamos 1 gota de Ácido Sulfúrico concentrado, agitando durante 1 min. y le añadimos 3 ml de agua para poder observar la separación del agua y nuestro polímero, el cual era insoluble y más denso.







Reducción del Reactivo de Fehling
v La solución A de Fehling era de color azul y la solución B de Fehling incolora. A cada uno de los 3 tubos les agregamos 1 ml de la solución A y B de fehling. Además de;
v Al tubo 1 le agregamos 0.5 ml de butiraldehído, al tubo 2 le agregamos 0.5 ml de formaldehído y al tubo 3 le agregamos 0.5 ml acetona y el color azul de la solución A del reactivo de Fehling se conservo en los tres tubos.
v Los colocamos en baño maría durante 10 minutos y observamos que :
v En el tubo uno 1, en el cual había butiraldehído se torno de azul a un color rojizo, además de un precipitado de color rojo ladrillo, puesto que el butiraldehído se oxido.
v En el tubo 2 del formaldehído se observaba un precipitado color rojo ladrillo puesto que el formaldehído se óxido.





v Y en el tubo 3 se conservo el mismo color azul de la solución, puesto que la acetona no se oxida.



Reactivo de Schiff
v Los reactivos ocupados (formaldehído, buteraldehído, acetona, ciclohexanona) en la prueba de reconocimiento de aldehídos utilizando el reactivo de schiff, eran transparentes e incoloros.
v El reactivo de schiff era de un color amarillo pálido.
v La soluciones de formaldehído y butiraldehído si reaccionaron con el reactivo de schiff, produciéndose un color violeta-púrpura.
v La acetona reaccionó ligeramente, ya que como su cadena es de tres carbonos, todavía es posible la reacción, ya que el grupo carboxilo no está muy alejado del extremo. Esta poca reactividad con el reactivo de schiff se denota con la coloración producida, ya que la solución se tornó rosada y no un violeta-púrpura como en los aldehídos.
v La solución de ciclohexanona, no reaccionó, por lo que quedó con un color amarillento, debido a que es una acetona y no se oxida.

Oxidación con Permanganato de Potasio Diluido
v El butiraldehído, el formaldehído y la acetona son soluciones incoloras, el permanganato de potasio como ya sabemos es de color púrpura, al momento de agregar el ácido sulfúrico, respectivamente en cada uno de los tres tubos, observamos un cambio en las dos primeras ,es decir, en el butiraldehído y en el formaldehído en las cuales se pudo observar un precipitado de color café oscuro (dióxido de manganeso), sin embargo cuando fue el turno de hacer reaccionar la disolución de acetona y permanganato de potasio con el ácido sulfúrico como catalizador, no se observó ningún cambio ya que no hubo reacción y la solución se quedó de color morado.




Espejo de Plata

v Los tres compuestos que utilizamos para reaccionar con el reactivo de Tollens, el butiraldehído, formaldehído y la cetona eran incoloros.
v Después de agregarle reactivo de Tollens y ponerlos a Baño María, se formó un espejo de plata en las paredes del tubo solo en el butiraldehído además de un precipitado negro y en el formaldehído donde fue más visible el espejo de plata. La acetona no reacciono.









Reacciones:

Polimerización

Formaldehído
O
CH2=O CH2 CH2
Paraformaldehído
O O
CH2


Acetaldehído
CH3CH=O Paracetaldehído




Reducción del Reactivo de Fehling

- Formaldehído.
CH2O + Na+ + Cu+2 CHOONa + Cu2Oâ (precipitado rojo ladrillo)

- Butiraldehído
CH3CH2CH2CHO + Na+ + Cu+2 CH3CH2CH2COONa + Cu2Oâ
(Precipitado rojo ladrillo)
- Acetona
CH3-CO-CH3 + Na+ + Cu+2 NR.
Reactivo de Shiff

- Formaldehído.
CH2O + Fucsina Fucsina + HCOOH
(Amarilla) (Rosa fiucsa)
- Butiraldehído
CH3CH2CH2CHO + Fucsina Fucsina + CH3CH2CH2COOH
(Amarilla) (Rosa fiucsa)
- Acetona
CH3-CO-CH3 N.R.


- Ciclohexanona
N.R.


Oxidación de Permanganato de Potasio Diluido

- Butiraldehído
CH3CH2CH2CHO + KMnO4 CH3CH2CH2COOH + MnO2 â (café)

- Formaldehído
CH2O + KMnO4 HCOOH + MnO2â (café)

- Acetona
CH3-CO-CH3 + KMnO4 N.R.



Espejo de plata

- Butiraldehído
CH3CH2CH2CHO + Ag(NH3)2OH CH3CH2CH2COONH4 + H2O + Ag0
(Espejo de plata)
- Formaldehído
CH2O + Ag(NH3)2OH HCOONH4 + H2O + Ag0 (espejo de plata)


- Acetona
CH3-CO-CH3 + Ag+ N.R.




Conclusiones:

v Los aldehídos pueden oxidarse, formando ácidos carboxílicos o sales derivadas de ellos, mientras que las cetonas no.
v La polimerización es un proceso químico por el que los reactivos (monómeros) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, los aldehídos son capaces de formar polímeros. Además de que al calentar el paraformaldehído, el polímero del formaldehído, este desprendía gases muy desagradables e irritantes para los ojos.
v En estas reacciones aprendimos a identificar a los aldehídos mediante la reducción del reactivo de fehling, el cual era el agente oxidante y también nos dimos cuenta que las cetonas no reaccionaron.
v El reactivo de schiff es inestable, pierde ácido sulfuroso cuando se trata con aldehído, produciendo un colorante de color violeta-púrpura. Las cetonas no reaccionan.
v En la prueba de identificación de espejo de plata (reactivo de tollens) de nuevo comprobamos que los aldehídos reaccionan formando un espejo de plata, mientras que las cetonas no reaccionan.

Bibliografía:

* Rakoff Henry, Rose Norman, “Química Orgánica Fundamental”
Limusa, 1° edición, México 1980.

*“Aldehídos y cetonas” disponible en línea en: http://www.monografias.com/trabajos13/nomen/nomen.shtml#ceto, Mayo 2008

*“Aldehídos y cetonas” disponible en línea en: http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/astudillo/Capitulos/capitulo17.htm, Mayo 2008

* “Reactivo de Fehling” disponible en línea en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Reactivo_de_Fehling, Mayo 2008


* “Reactivo de Schiff” disponible en línea en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Fucsina, Mayo 2008
Cuestionario:
1.- Escriba la reacción química completa, que ocurre al tratar el acetaldehído, formaldehído y acetona con el reactivo de fehling
Formaldehído
CH2O + Na+ + Cu+2 CHOONa + Cu2Oâ (precipitado rojo ladrillo)

Butiraldehído
CH3CH2CH2CHO + Na+ + Cu+2 CH3CH2CH2COONa + Cu2Oâ
(Precipitado rojo ladrillo)
Acetona
CH3-CO-CH3 + Na+ + Cu+2 N.R.

2.- Por que la acetona se comporta de manera diferente a los aldehídos frente a las reacciones con:
a) reactivo de fehling: Por que el reactivo de Fehling no es capaz de oxidar a las cetonas para que formen sales de sodio, por tanto no se forma el precipitado de óxido cuproso de color rojo.
b) reactivo de tollens: Por que los iones de plata del reactivo de Tollens no son capaces de oxidar a las cetonas para que formen sales de amonio, por lo que éstos no se convierten en plata metálica y no se forma el espejo de plata.

3.- Escriba las reacciones químicas completas, que ocurren entre el formaldehído, el acetaldehído y la acetona con reactivo de schiff.

Formaldehído.
CH2O + Fucsina Fucsina + HCOOH
(Amarilla) (Rosa fiucsa)

Butiraldehído
CH3CH2CH2CHO + Fucsina Fucsina + CH3CH2CH2COOH
(Amarilla) (Rosa fiucsa)

Acetona
CH3-CO-CH3 N.R.

Ciclohexanona
N.R.
4.- ¿Cual es la formula del polímetro que se formo durante la polimerización?

El polímero que se formo a partir del formaldehído era un sólido blanco y se trata del paraformaldehído; y el que se formó a partir del acetaldehído era un líquido incoloro y se trata del paracetaldehído.

Formaldehído
O
CH2=O CH2 CH2
Paraformaldehído
O O
CH2


Acetaldehído
O

CH3-C-H Paracetaldehído