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

practica 6

Objetivo:

Usando el material del laboratorio de química orgánica, sintetizar la nerolina a partir de Beta Naftol y metanol.

Fundamento Teórico:

En química orgánica y bioquímica, un éter es un grupo funcional del tipo R-O-R', en donde R y R' son grupos que contienen átomos de carbono, estando el átomo de oxígeno unido y se emplean pasos intermedios: ROH + HOR' → ROR' + H2O

Normalmente se emplea el alcóxido, RO-, del alcohol ROH, obtenido al hacer reaccionar al alcohol con una base fuerte. El alcóxido puede reaccionar con algún compuesto R'X, en donde X es un buen grupo saliente, como por ejemplo yoduro o bromuro. R'X también se puede obtener a partir de un alcohol R'OH.
RO- + R'X → ROR' + X-

Al igual que los ésteres, forman puentes de hidrógeno. Presentan una alta hidrofobicidad, y no tienden a ser hidrolizados. Los éteres suelen ser utilizados como disolventes orgánicos. Suelen ser bastante estables, no reaccionan fácilmente, y es difícil que se rompa el enlace carbono-oxígeno. Normalmente se emplea, para romperlo, un ácido fuerte como el ácido yodhídrico, calentando, obteniéndose dos halogenuros, o un alcohol y un halogenuro. Una excepción son los oxiranos (o epóxidos), en donde el éter forma parte de un ciclo de tres átomos, muy tensionado, por lo que reacciona fácilmente de distintas formas.

El enlace entre el átomo de oxígeno y los dos carbonos se forma a partir de los correspondientes orbitales híbridos sp³. En el átomo de oxígeno quedan dos pares de electrones no enlazantes.

Los dos pares de electrones no enlazantes del oxígeno pueden interaccionar con otros átomos, actuando de esta forma los éteres como ligados, formando complejos.
Un ejemplo importante es el de los éteres corona, que pueden interaccionar selectivamente con cationes de elementos alcalinos o, en menor medida, alcalinotérreos.

Propiedades químicas

Los éteres tienen muy poca reactividad química, debido a la dificultad que presenta la ruptura del enlace C—O. Por ello, se utilizan mucho como disolventes inertes en reacciones orgánicas. En contacto con el aire sufren una lenta oxidación en la que se forman peróxidos muy inestables y poco volátiles. Estos constituyen un peligro cuando se destila un éter, pues se concentran en el residuo y pueden dar lugar a explosiones. Esto se evita guardando el éter con hilo de sodio o añadiendo una pequeña cantidad de un reductor (SO4Fe, LiAIH4) antes de la destilación.

Reacciones

Los éteres no son reactivos a excepción de los epóxidos. Las reacciones de los epóxidos pasan por la apertura del ciclo. Dicha apertura puede ser catalizada por ácido o apertura mediante nucleófilo.

Apertura catalizada por ácido

El nucleófilo ataca al carbono más sustituido.

Apertura por nucleófilo

El nucleófilo ataca al carbono menos sustituido.

Material y Equipo:

Material
1 Equipo Corning
1 Probeta de 25 ml.
1 Embudo Buchner
1 Agitador
1 Vaso de Precipitado de 250 ml.
1 Vaso de Precipitado de 100 ml.
1 Vaso de Precipitado de 50 ml.
1 Cristalizador
1 Soporte universal. ‘
1 Mechero
1 Anillo de fierro
1 Pinzas para matraz
1 Pinzas para refrigerante.
1 Matraz kitasato. ……….
Fig. 1. Equipo Corning Armado1 Termómetro de 110° 0
1 Vidrio de reloj
2 Mangueras

Reactivos
Beta naftol 5gr.
Metanol25ml.
H2SO4 5ml.
Etanol 30ml.
NaOH al 10%
Carbón activado. 0.1gr
Hielo
Agua destilada
1 Espátula.
1 Papel Filtro

Observaciones:

· El beta naftol nos lo proporcionaron en forma de laminas su color era café claro, lo colocamos en el matraz y le agregamos el metanol el cual es un liquido incoloro; el beta naftol es soluble en el metanol.
· Agregamos ácido sulfúrico y metanol para que se formara sulfato de metilo y después este reaccionará con el beta naftol formando un éter.
· Al momento que estamos reflujando durante una hora cuidamos que la temperatura no pasara el punto de ebullición del metanol para que no se escapara y obtener el máximo rendimiento, por lo cual observamos la punta del tubo refrigerante el cual debe tener una apariencia opaca si no es así, esto indica que había demasiada perdida de metanol.
· Al agregarle la solución de éter, al agua helada esta se puso de color blanco con grumos.
· Filtramos la solución de éter y esta se lavó 2 veces con agua destilada, para eliminar impurezas.
· Se disolvió el éter con el papel filtro en 30 ml. de etanol caliente, al cual le agregamos 0.1 g de carbón activado, y notamos que la solución empezó a tornarse de color café.
· Posteriormente se filtró la mezcla en un embudo buchner con papel filtro para eliminar el carbón activado y por tanto obtener la solución de éter purificada que se tornó de un color café. Volvimos a filtrar el carbón activado se quedo arriba en el papel filtro y el filtrado era de color café.
· El filtrado lo depositamos en un vasito de precipitado y lo pusimos en baño de hielo por 15 min. raspando las paredes para la cristalización inducida y el color cambio a beige, y notamos que empezaron a formarse cristales muy pequeños e indefinidos.
· Esta solución la redisolvimos, aplicando calor a una temperatura no mayor a 50 °C para disolver los cristales, tornándose el líquido de color café, lo etiquetamos para su posterior uso.

Sesión extra-clase
· Se empezó por observar los cristales formados en la solución previamente guardada, los cristales eran de un tono blanco y de un tamaño muy pequeño.
· Posteriormente se procedió a filtrar el éter (Nerolina) en un embudo Buchner con papel filtro, apoyados con una bomba de vacío. Repitiendo este procedimiento tres ocasiones lavando con agua fría para evitar la pérdida del éter, teniéndolo en el papel filtro como una masa pastosa de color blanco-rosa y hasta que el contenido del matraz se volviera solo agua transparente mientras se realizaba cada lavado.
· Después para secar el vidrio de reloj junto con el papel filtro y el éter, lo colocamos en un horno de cocina, durante 2 horas aproximadamente a 40°C., a casi sequedad.
· Pesamos el vidrio de reloj, para realizar los cálculos correspondientes, y el rendimiento obtenido.








Cristales de Éter Formados Sembrado (cultivado) de cristales










Cálculos y Resultados.

CH3



+ CH3OH H2SO4
+ H2O
144.16 g/mol 158.1868 g/mol

144.16 g/mol à 158.1868 g/mol
5 g à X1

X1=5.4865 g = 100%

Peso final=
Peso Inicial= 50.8462 g

5.4865 g à 100% X2=
à X2

Conclusiones:

En esta práctica utilizamos el método de deshidratación bimolecular de alcoholes para la obtención de éteres, para obtener el - metoxinaftaleno, a partir del - naftol








Bibliografía:

*Perry R.H., Don W. Green, “Manual del Ingeniero Químico”
Mc Graw Hill / Interamericana, 7° edición, vol.1, España 2003.

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

“Éter” disponible en línea en: http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89ter_(qu%C3%ADmica), Abril 2008

“Éteres” disponible en línea en:
http://html.rincondelvago.com/eteres.html, Abril 2008


Cuestionario:

1.- Investigue los mecanismos de deshidratación de alcoholes y de la síntesis de williamson, (método para sintetizar éteres)

Mecanismo en cadena iónico deshidratación de alcoholes

R – OH H2SO4/ 140° R – O – R + H2O


1. - H2SO4 140° H+ + HSO4-

2. - R – OH + HSO4- à R - O- + H2SO4
H+
3. - R – OH + RO R – O – R + H2O


- Mecanismo iónico en cadena (síntesis de williamson)

R – X + R´ - ONa à R – O – R´ + NaX

1.- R´- ONa à R´- O- + Na+

Na+ 2.- R – X + R´- O- SN2 R – O – R´ + NaX

2.- Escriba ejemplos de reactivos donde se pueda observar la síntesis de williamson vía SN1 y vía SN2.

CH3 – CH2 – Cl + CH3 – CH2 – ONa Via SN2


CH3- CH2 - (CH3)2C – Cl + CH3 – CH2 – ONa Via SN1

3.- Proponga el mecanismo para la reacción llevada a cabo para sintetizar la nerolina
CH3



+ CH3OH H2SO4 + H2O

Beta - metoxinaftaleno
Mecanismo en cadena iónico

1. - H2SO4 à H+ + HSO4-

2. - CH3 – OH + HSO4- à CH3 – O - + H2SO4
OH-
CH3

H+
-OCH33. + CH3O- à + H2O

practica 5

Objetivo:
Demostrar las propiedades químicas de los alcoholes.

Fundamento Teórico:

Los alcoholes son los derivados hidroxilados de los hidrocarburos, al sustituirse en éstos los átomos de hidrógeno por grupos OH. Según el número de grupos OH en la molécula, unido cada uno de ellos a distinto átomo de carbono, se tienen alcoholes mono, di, tri y polivalentes. Los alcoholes alifáticos monovalentes son los más importantes y se llaman primarios, secundarios y terciarios, según que el grupo OH se encuentre en un carbono primario, secundario o terciario.

El alcohol es el término aplicado a los miembros de un grupo de compuestos químicos del carbono que contienen el grupo OH. Dicha denominación se utiliza comúnmente para designar un compuesto específico: el alcohol etílico o etanol. Proviene de la palabra árabe al-kuhl, o kohl, un polvo fino de antimonio que se utiliza para el maquillaje de ojos. En un principio, el término alcohol se empleaba para referirse a cualquier tipo de polvo fino, aunque más tarde los alquimistas de la Europa medieval lo utilizaron para las esencias obtenidas por destilación, estableciendo así su acepción actual.

Los alcoholes tienen uno, dos o tres grupos hidróxido (-OH) enlazados a sus moléculas, por lo que se clasifican en monohidroxílicos, dihidroxílicos y trihidroxílicos respectivamente. El metanol y el etanol son alcoholes monohidroxílicos. Los alcoholes también se pueden clasificar en primarios, secundarios y terciarios, dependiendo de que tengan uno, dos o tres átomos de carbono enlazados con el átomo de carbono al que se encuentra unido el grupo hidróxido.

Los alcoholes se caracterizan por la gran variedad de reacciones en las que intervienen; una de las más importantes es la reacción con los ácidos, en la que se forman sustancias llamadas ésteres, semejantes a las sales inorgánicas. Los alcoholes son subproductos normales de la digestión y de los procesos químicos en el interior de las células, y se encuentran en los tejidos y fluidos de animales y plantas.
Las propiedades físicas de los alcoholes están relacionados con el grupo -OH, que es muy polar y es capaz de establecen puentes de hidrógeno con sus moléculas compañeras, con otras moléculas neutras, y con aniones. Esto hace que el punto de ebullición de los alcoholes sea mucho más elevado que los de otros hidrocarburos con igual peso molecular.
El comportamiento de los alcoholes con respecto a su solubilidad también refleja su tendencia a formar puentes de hidrógeno. Así, los alcoholes inferiores, son miscibles en el agua, mientras que esta propiedad va perdiéndose a medida que el grupo lipófilo va creciendo, pues el grupo -OH deja de ser una parte considerable de la molécula.
Las propiedades químicas de un alcohol, ROH, están determinadas por su grupo funcional, el grupo hidroxilo, -OH. Cuando hayamos aprendido la química de los alcoholes, habremos aprendido una parte importante de la química del grupo hidroxilo, cualquiera que sea el compuesto en que aparezca. Sabremos qué espera, al menos en aparte, de hidroxihalogenuros, hidroxiácidos, hidroxialdehídos, etc.
Las reacciones de un alcohol pueden involucrar la ruptura de uno de dos enlaces: el enlace C-OH, con eliminación del grupo -OH, o el enlace O-H, con eliminación de -H. Los dos tipos de reacción pueden implicar sustitución, en la que un grupo reemplaza el -OH o el -H, o eliminación, en la que se genera un doble enlace.
Algunas de las propiedades químicas de los alcoholes: su acidez y basicidad, su poder nucleófilo, su conversión en halogenuros y sulfonatos de alquilo, y alquenos. El grupo -OH puede reemplazarse directamente o, lo que es más frecuente, mediante un halogenuro o sulfonato de alquilo por muchos otros grupos o eliminarse para establecer un doble enlace carbono-carbono.
La acidez de los alcoholes se demuestra por su reacción con metales activos para liberar hidrógeno gaseoso y formar alcóxidos. Los alcóxidos son reactivos muy útiles. Son bases poderosas más fuertes que el hidróxido y mediante la variación del grupo alquilo se pueden variar su grado de basicidad, sus necesidades estéricas y sus propiedades de solubilidad. Como nucleófilos, se pueden utilizar para introducir el grupo alcóxido en moléculas. Ya hemos utilizado los alcóxidos como bases y como nucleófilos, y seguiremos encontrándolos todo el estudio de química orgánica.
Material y equipo:

Material

1 Soporte universal
1 Mechero
1 Anillo metálico
1 Tela de asbesto
1 Baño María
1 Microscopio o lupa.
1 Vaso de precipitado de 50 ml
3 Vasos de precipitado de 100 ml.
12 Tubos de Ensayo dé 20 x 200 mm.
6 Tubos de ensayo de 10 x 75 mm
1 Cristalizador
1 Probeta de 50 ml.
1 Portaobjetos.
3 Pinzas para tubo de ensayo
1 Cápsula


Reactivos

Alcohol etílico
Alcohol isopropílico.
Alcohol n-amilico
Alcohol tert- amilico o tert — butílico
Sol. Al 20 % de KOH
Sodio
Octanol o Heptanol.
Glicerina.
Metanol.
H2S04
Ácido salicílico
Dis. Acuosa de NaCr2O7 al 10%
Hielo
Agua destilada
Ácido acético
Lugo
Observaciones:

Hidrógenos activos

· El sodio es un solidó de color blanco el cual agregamos a los tubos de ensayo que contenían alcoholes y observamos que en los alcoholes primarios, el tiempo de la reacción era menor desprendiendo hidrogeno que el tiempo que duraban reaccionando los alcoholes terciarios.
· Unos de los alcoholes tardaban más tiempo o no reaccionaban con el sodio debido a la capa que lo protege, que impedía la reacción.
· La glicerina no reacciona al agregarle sodio.
· Con el octanol lo que duro en reaccionar fueron 49 min, aunque es primario este es de cadena larga lo que retarda el desprendimiento de hidrogeno, con el isopropílico fue aproximadamente 59 min, con el n-amilico fueron 10 min, debido a que es un alcohol primario y el desprendimiento de hidrogeno es mas rápido. Con la glicerina no hubo reacción, y con el alcohol terbutílico el tiempo aproximado fue de 80 min.
· Al momento de poner los alcoholes con sodio a sequedad se liberaban gases de hidrógeno, que son altamente inflamables, con excepción de la glicerina.
· Con un papel tornasol, determinamos la acidez o basicidad de los alcóxidos, resultando que eran

Prueba de yodoformo

· Se mezcla el lugol que es un liquido negro opaco y el etanol que es un liquido incoloro y la solución que resulta es de color es verdoso ya incorporado el hidróxido de potasio.
· Esta solución después de estar a baño maría y dejarse enfriarse, forma cristales que estaban suspendidos en la superficie del agua, y para observarlos requerimos el uso de una lupa.

Esterificación

· Después de agregar 3ml. de acido acético y .5ml de acido sulfúrico a tres diferentes Alcoholes, los calentamos a baño maría para después vaciarlos en un vaso de precipitado con 100 ml de agua fría, para poder apreciar mejor el desprendimiento de olores.
· En la solución de etanol, no notamos un olor característico frutal, sino un olor a alcohol, como a esmalte de uñas.
· El alcohol n-amilico se torno un color amarillo/rosa y su olor era agradable, como a plátano.
· El 2-propanol se torno de color rosa, y su olor era agradable, como a manzana.
· Después hicimos una solución con metanol y 1 ml de acido sulfúrico agregándole 0.5 gr. ácido salicílico lo pusimos en baño maría, el olor característico de este fue como a producto medicinal, con olor a menta.

Oxidación

· En los tubo de ensayo siguientes colocamos una solución acuosa de dicromato de sodio el cual es color naranja y le añadimos 4 gotas de acido sulfúrico, y 3ml de los siguientes alcoholes;
· El color que adquirió el etanol, fue de verde-azulado, y al calentarlo percibimos un olor agradable.
· En el alcohol tert-butílico no hubo reacción, por lo tanto no hubo cambio de color ya que este es un alcohol terciario.
· El octanol-1 si hubo oxidación ya que este es un alcohol primario tornándose de un color café oscuro, cuyo olor era desagradable.
· El alcohol isopropílico se torno de color verde oscuro y su olor era agradable.
· El etilenglicol se puso de un color verde oscuro y su olor era desagradable.
· El alcohol n-amilico se torno de color café oscuro y su olor es desagradable.


















Reacciones:

Reacciones de hidrógenos activos.

1. CH3 (CH2)6CH2-OH + Na CH3 (CH2)6CH2-ONa + H2


2. CH3CH-OH + Na CH3CH-ONa + H2

CH3 CH3


3. CH3CH2 CH2 CH2 CH2 OH ­+ Na CH3CH2 CH2 CH2 CH2 ONa + H2


OH

4. CH2CHCH2 + Na N.R.

OH OH


CH3 CH3

5. CH3C-OH + Na CH3C-ONa + H2

CH3 CH3



Prueba de yodoformo

1. CH3-CH2-OH + 3KI I3-C-CH2-OH + KOH CH-I3 + OH-CH2K


Esterificación
H2SO4

1. CH3-CH2-OH + CH3COO-H CH3-COO-CH2CH3 + H2O

H2SO4
2. CH3-CH-CH3 + CH3COO-H CH3-CH-COO-CH-CH3 + H2O

OH CH3

H2SO4

3. CH3-(CH2)3-CH2-OH +CH3COO-H CH3-CH2-COO-CH2-(CH2)3-CH3 + H2O



H2SO4
CH2-CH3
+ CH3-CH2-OH4.


Oxidación
H2SO4
Na2Cr2O7
1. CH3CH2OH + [O] CH3CHO + H2O

Na2Cr2O7 CH3
H2SO42. CH3C-OH + [O] N.R.
CH3

H2SO4
Na2Cr2O7 OH
3. CH3CHCH3 + [O] CH3-CO-CH3 + H2O

Na2Cr2O7
H2SO44. CH3-(CH2)6-CH2OH + [O] CH3-(CH2)6-CHO + H2O

Na2Cr2O7
H2SO45. CH3-(CH2)3-CH2-OH + [O] CH3-(CH2)3-CHO + H2O

Na2Cr2O7
H2SO46. CH2 CH2OH + [O] CHO-CHO + H2O
OH






Conclusiones:

En esta práctica se pudo comprobar que los alcoholes primarios al agregarles sodio reaccionan rápidamente con el liberando hidrogeno como el octanol-1 y que los terciarios reaccionan mas lento o no tienen reacción como el tert-amilico o la glicerina.
También comprobamos que algunos alcoholes tienen características especiales como el etanol capaz de formar aloformos.
Al igual comprobamos que los alcoholes son capaces de formar esteres que tienen aromas florales o frutales, y que los alcoholes primarios reaccionan mas rápido como el etanol o alcohol amilico, que los secundarios como el propanol-2. Al hacer esta reacción aprendimos que de cualquier forma es necesario el acido sulfúrico como catalizador.
En la reacción de oxidación nos dimos cuenta de que los alcoholes primarios y secundarios reaccionan y que los terciarios no, lo cual nos ayuda a identificarlos.


Bibliografía:

*Perry R.H., Don W. Green, “Manual del Ingeniero Químico”
Mc Graw Hill / Interamericana, 7° edición, vol.1, España 2003.

“Propiedades Químicas de Alcoholes” disponible en línea en: http://html.rincondelvago.com/propiedades-quimicas-del-alcohol.html, Abril2008.

“Alcoholes” disponible en línea en:
http://www.monografias.com/trabajos13/nomen/nomen.shtml#al, Abril2008.

“Propiedades de Alcoholes” disponible en línea en:
http://html.rincondelvago.com/alcoholes_propiedades.html, Abril 2008.



Cuestionario:

1.- ¿Qué factores son determinantes para que un alcohol presente reacciones de eliminación o de sustitución?
Pues de que sean primarios, secundarios o terciarios,
Frente a eliminación la reactividad relativa es 3 º > 2 º > 1 º,
Frente a sustitución la reactividad relativa es 1 º > 2 º > 3 º,

2.- Escriba las reacciones químicas de la oxidación completa de:
a) Un alcohol primario.



b) Un alcohol secundario.



c) Un alcohol terciario.

N.R.



3. Los alcoholes por su estructura pueden comportarse con carácter ácido o básico. Explique este hecho, si es necesario use ejemplos.
Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, esto gracias al efecto inductivo, que no es más que el efecto que ejerce la molécula de –OH como sustituyentes sobre los carbonos adyacentes. Gracias a este efecto se establece un dipolo.

La estructura del alcohol está relacionada con su acidez.
Metanol > alcohol primario > alcohol secundario > alcohol terciario (>: mayor acidez)

Debido a que en el metanol y en los alcoholes primarios el hidrógeno está menos firmemente unido al oxígeno, la salida de los protones de la molécula es más fácil por lo que la acidez será mayor en el metanol y el alcohol primario.

Deshidratación: la deshidratación de los alcoholes se considera una reacción de eliminación, donde el alcohol pierde su grupo –OH para dar origen a un alqueno. Aquí se pone de manifiesto el carácter básico de los alcoholes. La reacción ocurre en presencia de ácido sulfúrico (H2SO4) en presencia de calor.




La deshidratación es posible ya que el alcohol acepta un protón del ácido, para formar el alcohol protonado o ión alquil hidronio.
El alcohol protonado pierde una molécula de agua y forma un ión alquil-carbonio:


El ión alquil-carbonio pierde un protón lo que regenera la molécula de ácido sulfúrico y se establece el doble enlace de la molécula a la cual está dando origen el alcohol.


4.- Escriba la reacción química completa ocurrida con el alcohol etílico en la prueba de yodoformo.

CH3-CH-OH + 3KI I3-C-CH2-OH + KOH CH-I3 + OH-CH2K

5.- Investigue sobre la naturaleza y existencia de los hidrógenos activos en los alcoholes y explíquelos.
Se refiere a los hidrógenos del grupo OH del alcohol que pueden ser protonables y sustituidos por un metal liberando hidrógenos, provocando su desprendimiento, siendo fácilmente observable el desprendimiento de hidrogeno.

6.- Durante la esterificación se forma agua como producto resultante. Usando una de las reacciones de esterificación que se lleve a cabo en la práctica indique como se logra la formación del agua.
CH3CH2 OH
OCH2CH3


Al mezclar el ácido y al alcohol no tiene lugar ninguna reacción, es necesaria la presencia de un ácido mineral (H2SO4, HCl) para que la reacción se produzca. Los equilibrios del mecanismo no son favorables y se desplazan hacia el producto final añadiendo exceso del alcohol o bien retirando el agua formada
El mecanismo comienza con la prolongación del oxígeno carbonílico lo que aumenta la polaridad positiva sobre el carbono y permite el ataque del metanol. Unos equilibrios ácido-base permiten la prolongación del -OH que se va de la molécula ayudado por la cesión del par electrónico del segundo grupo hidroxilo.

7.- Comente las observaciones de las reacciones de oxidación, tomando como base las reacciones químicas completas que ocurren.
- Las alcoholes primarios se oxidaron y se pudo observar por el vire de color de anaranjado a verde oscuro.
- Los alcoholes secundarios se oxidaron y se observo por el vire de anaranjado a azul.
- Los terciarios no presentan oxidación así que el color anaranjado del dicromato de potasio se conserva.

practica 4

Objetivo:
El alumno será capaz de producir el bromuro de etilo en el laboratorio e identificarlo usando pruebas químicas.

Fundamento Teórico:

Los haluros de alquilo son derivados hidrocarbonados en los que uno, o más, enlaces C-H han sido sustituidos por enlaces C-X (X= F, Cl, Br, I). El enlace C-halógeno es el resultado del solapamiento de un orbital sp3 del carbono con un orbital híbrido del halógeno. Los estudios basados en la teoría de orbitales moleculares sugieren que el híbrido correspondiente al orbital del halógeno tiene principalmente carácter p y una pequeña proporción de carácter s. En el fluoruro de metilo el orbital del flúor del enlace C-F se calcula que tiene, aproximadamente, un 15% de carácter s y un 85% de carácter p.
Esto se explica porque el solapamiento orbitálico disminuye a medida que aumenta la diferencia de energía entre los orbitales que forman el enlace.Todos los metales del Grupo 1 forman haluros con los halógenos, los cuáles son sólidos blancos. Según el átomo halógeno que forma el haluro éste puede ser un fluoruro, cloruro, bromuro o yoduro.

Los haluros metálicos son utilizados en lámparas de descarga de alta intensidad, llamadas también lámparas de haluro metálico, como las que se utilizan actualmente en el alumbrado público. Estas son más eficientes que las lámparas de vapor de mercurio, y producen un color de luz más puro que el anaranjado producido por las lámparas de vapor de sodio.

Los haluros de alquilo son compuestos orgánicos comunes del tipo R-X, que contienen un grupo alquilo (R) enlazado covalentemente a un halógeno (X).
Un ion haluro un átomo halógeno que posee una carga negativa, como el fluoruro (F-) o cloruro (Cl-). Tales iones se encuentran presentes en todas las sales iónicas de haluro.

Bromuro de Etilo

Es utilizado como refrigerante, solvente y en los combustibles. Corrosivos a la piel. Pueden causar quemaduras. Si se inhala una alta concentración en breve periodo, produce jaqueca, mareo, vértigo, náusea, debilidad; puede acompañarse de excitación mental, convulsiones, y manías agudas. Más tiempo de inhalación de más bajas concentraciones causan bronquitis y neumonía.[]

El líquido arremete la piel, produciendo picazón y enrojecimiento, y aparece ampollas durante las siguientes horas postcontacto. Tanto líquido como vapor dañan severamente los ojos.]

Los niveles de exposición para matar varían de 1.600 a 60.000 ppm, dependiendo de la duración del contacto. Los efectos respiratorios, renales, neurológicos son los más presentes en humanos. No hay casos de graves efectos sobre el sistema nervioso de exposiciones de largo término o de bajos niveles notados en gente, aunque estudios en conejos y en monos muestran moderadas a severas injurias.
Material y Equipo:

Material Reactivos

Frasco Reactivo 125 ml. Ámbar CaCl2 anhidro 1 gr.
Soportes NaBr 51.5 gr.
Pinzas para refrigerante. Etanol 40.8 gr.
Tela de asbesto H2SO4 conc 64 ml.
Cristalizador. Hielo
Mechero AgNO3 1 ml.
Tubo de ensayo dé 10 x 100 mm. HCI.
Pinzas para matraz Agua destilada.
Termómetro Alambre de cobre
Probeta de 100 ml. Sal en grano (común)
Vaso de precipitados de 250 ml.
Equipo Corning
Mangueras
Pipeta graduada
Asa de platino

Observaciones:

· Armamos el equipo corning casi como siempre, solo que esta vez colocamos un refrigerante a reflujo conectado a un refrigerante en posición de destilación, con al finalidad de perder la menor cantidad de gas (Ver Fig. 1).
· En el matraz balón de 500 ml. del equipo corning colocamos 51.2 g de bromuro de sodio, el cual era un polvo blanco, y 41 ml de alcohol etílico. A esta solución le adicionamos agua y acido sulfúrico el cual es un líquido incoloro, por medio de un embudo de separación.
· Al final del aparato montado del equipo corning colocamos un matraz pequeño que contiene 40 ml de agua que esta sumergido en un baño de hielo con sal, destinado a recolectar el bromuro de etilo.
· El matraz balón de 500 ml se calienta para destilar el bromuro de etilo, que se desprendió al momento de que se genero la reacción del acido sulfúrico con la solución de alcohol etílico y bromuro de sodio, evitando y vigilando la temperatura, para que esta no aumentara por encima del punto de ebullición del alcohol que era de 38ºc.
· Cuando la gota de acido sulfúrico toco la solución de alcohol etílico con bromuro de sodio, esta empieza a reaccionar y su color empiezo a cambiar a amarillo rojizo, y conforme se le agregaba mas ácido el color se intensifico y se desprendió el bromuro de etilo el cual era incoloro.
· Después de de 50 minutos el matraz de 500 ml se puso de color café y en este se quedo el alcohol (Ver Fig. 3).
· En el matraz pequeño se encuentra el bromuro de etilo, que logramos recolectar.
· Al momento de decantar el bromuro de etilo, en la parte superior se encontraba el agua y en la parte inferior el bromuro de etilo ya que es más denso, este tenía una apariencia viscosa.
· Después lo lavamos 2 veces con agua, mediante el embudo de separación y 1 vez con carbonato de calcio que es una solución incolora (Ver Fig. 4).
· Colocamos el bromuro en un frasco ámbar, al cual también agregamos cloruro de calcio anhidro, que es un solidó de color blanco que sirve para quitar los restos de agua que pudiera contener nuestro bromuro. Y lo guardamos en el refrigerador, para su posterior uso en la segunda sesión.
· En la segunda sesión volvimos a armar el equipo corning pero esta vez, fue más sencillo (Ver Fig. 2). Destilamos el bromuro de etilo para que este saliera puro, recogiéndolo en un matraz bola pequeño del equipo corning, previamente tarado, el cual esta en un baño de hielo y sal.
· Al terminar de destilar el bromuro, lo pesamos para así poder realizar los cálculos.
· A un tubo de ensayo le agregamos 1ml de bromuro de etilo, junto con 5 ml de agua, a este mismo tubo le añadimos 1 ml nitrato de plata y lo dejamos reposar 30 minutos al resguardo de la luz, al observar que había ocurrido con el tubo notamos que presentaba opalescencia y un precipitado, que en este caso de trataba de AgBr (Ver Fig. 5)
· Tomamos un poco de haluro de alquilo en un alambre de cobre totalmente limpio, lo acercamos a la llama del mechero e hizo que cambiara la llama a color verde y violeta, lo cual indicaba la presencia de halógeno (Ver Fig. 6).

Cálculos y Resultados:

Peso Final = 41.7070 g CH3-CH2-OH + HBr à CH3-CH2-Br + H2O
Peso Inicial= 22.7340 g 46.069 g/mol 108.9707 g/mol
Peso= 18.973 g

41 ml de Alcohol 46.069g --- 108.98g
= m/v 32.349g --- x1
m=v*
m= .789*41 x1= 76.5242g à CH3-CH2-Br = 100%
m= 32.349g

76.5242 g --- 100% x2= 24.79 %
18.973 g --- x2

Reacciones:
H2SO4
* NaBr + CH3-CH2-OH CH3-CH2-Br + NaOH + H2SO4 (Reacción General)
NaBr + H2SO4 HBr + Na2SO4
CH2CH2OH + HBr CH3CH2Br

* CH3-CH2-Br + AgNO3 AgBr â + CH3-CH2-NO3 (Prueba de AgNO3)

Conclusiones:

Durante la primera sesión, gracias al trabajo en equipo, el aparato fue armado de la manera correcta y sin inconvenientes, además todos estábamos al pendiente de la emanación del gas y de regular la temperatura.
El objetivo de la practica, el cual fue producir el bromuro de etilo e identificarlo usando pruebas químicas, fue realizado en su totalidad.
Nos dimos cuenta que es muy importante mantener la temperatura constante durante todo el proceso; para la obtención del bromuro de etilo, al igual en la segunda sesión, ya que esto es un factor muy importante para el rendimiento esperado.
Cuando se seca el bromuro de etilo con 1g de CaCl2 anhidro, éste sólido no debe de disolverse, ya que esto implicaría la presencia de agua y por tanto, estaría mal efectuada nuestra práctica.
En la prueba de identificación del halógeno con nitrato de plata, este, se utiliza precisamente este pues es un reactivo muy utilizado para precipitar, por lo que al momento de dejar reposar la mezcla, se observó opalescencia y un precipitado blanco, el cual era el AgBr.
La segunda prueba de identificación, Bleistein, se podría explicar con el espectro que los halógenos proporcionan, y por tanto, se puede apreciar esos colores al momento de acercar el asa de platino a la flama, lo que nos indicaba que si había presencia del halógeno.

Bibliografía:

*Perry R.H., Don W. Green, “Manual del Ingeniero Químico”
Mc Graw Hill / Interamericana, 7° edición, vol.1, España 2003.

“Haluros de Alquilo”, disponible en línea en: http://es.geocities.com/qo_15_haluros/, Abril 2008.

“Bromuro de Etilo” disponible en línea en: http://www.ubp.edu.ar/todoambiente/empresasyambientes/tratamiento_de_residuos/liquidos/bromuro_de_etilo.htm, Abril 2008.

“Haluros” disponible en línea en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Haluro Abril 2008







Cuestionario:

1.- La reacción para obtener el bromuro de etilo es la siguiente:

CH3-CH2-OH + HBr à CH3-CH2-Br + H2O

2.-Durante el experimento no se agregó HBr ¿Como fue que ocurrió la reacción anterior?
Lo que paso fue que primero tuvimos que obtener el HBr a partir del acido sulfúrico y el bromuro de sodio, es ahí en ese momento cuando ya obtenido el HBr pudo reaccionar con el alcohol en presencia de calor.
NaBr (s) + H2SO4 (l) → HBr (g) + NaHSO4 (s)

3.- Escriba el mecanismo de la reacción entre el alcohol y el ácido bromhídrico, indicando a que tipo de reacción pertenece.

CH3-CH2-OH + HBr à CH3-CH2-Br + H2O

H Br à H+ + Br –


SN H+
CH3CH2OH + Br - CH3CH2Br + OH- CH3CH2Br+H2O


SN= Sustitución Nucleofílica.

4.- Durante esta reacción se monta un aparato con un refrigerante a reflujo conectado a un refrigerante en posición de destilación, ¿que cree usted que ocurriría si no usáramos el refrigerante a reflujo?
La cantidad de gas que se liberaría seria mayor ya que no alcanzaría a condensarse, además el refrigerante lo usamos para evitar que el alcohol se destilara junto con el haluro.

5.- Durante la reacción hay bastante desprendimiento del haluro de alquilo sin condensarse, por lo que, deberá checarse que todas las condiciones del aparato estén debidamente embonadas para evitar mayores perdida del haluro, además es recomendable efectuar esta reacción en la campana extractora.
¿Sería conveniente evitar la fuga del haluro tapando con el dedo las salidas que tiene la conexión del equipo Corning? ¿Porque?
No, Por que si tapamos todas las salidas del gas pues por dentro la presión llegaría a ser tan alta que provocaría que el equipo se rompiera, por eso si el desprendimiento del haluro es alto, es conveniente que exista alguna salida de gas.

6.- ¿Porque cree que la reacción se deba suspender cuando el termómetro marca la temperatura de ebullición del alcohol?
Por que el producto que nos interesa obtener es el bromuro de etilo que tiene una temperatura de ebullición de 38ºC mientras que la del alcohol es mayor, por lo tanto si la temperatura llega al punto de ebullición del alcohol entonces lo que estaríamos obteniendo seria el alcohol y no el bromuro de etilo el cual es uno de los objetivos de la practica.

7.- ¿Que reacción química ocurre al hacer reaccionar el haluro de alquilo con el nitrato de plata?
Una reacción de sustitución, dando un precipitado de AgBr