UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)
FACULTAD DE QUIMICA INGENIERIA QUIMICA E INGENIERIA AGROINDUSTRIAL AGROINDUSTRIAL
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química (07.2) Laboratorio de Química Orgánica Semestre Académico: 2013-I
PRACTICA N°07 HIDROCARBUROS ALIFATICOS SATURADOS E INSATURADOS PROFESOR: WILFREDO HERNÁNDEZ INTEGRANTES:
QUINECHE MINAYA, CLAUDIA TORIBIO POSADAS, DARWIN ESTRADA MALLQUI, PIERO BILIVAR YACTAYO, BILLY
Ciudad Universitaria, Junio 2013
LIMA – LIMA – PERÚ PERÚ
12070194 12070052 12070145 12070023
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INTRODUCCION
Como bien sabemos, la cantidad de sustancias orgánicas en nuestro planeta es mayor a la cantidad de sustancias inorgánicas. Por ello es necesario un análisis profundo de estos. Podemos diferenciar a los compuestos químicos, clasificándolos según el grupo funcional al que pertenezcan. Ya sea alcoholes, fenoles, éteres, aldehídos, cetonas, ácido carboxílicos, o esteres, según sea el ión que presenten en su estructura. Gracias a este análisis podemos entender y predecir la forma en que reaccionan, su comportamiento y características que poseen.
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INDICE A.
INTRODUCCION
2
B.
INDICE
3
C.
RESUMEN
4
I.
FUNDAMENTO TEORICO
5
II.
DETALLES EXPERIMENTALES
8
III.
CALCULOS
11
IV.
CONCLUSIONES
12
RECOMENDACIONES
12
BIBLLIOGRAFIA
13
V.
VI.
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RESUMEN
En el presente informe se detalla el proceso del análisis funcional orgánico comenzando con el reconocimiento de alcoholes mediante el reactivo de Lucas o usando sodio metálico para su diferenciación teniendo en cuenta el grado de reactividad, también se estudia la oxidación con dicromato de potasio. Para diferenciar un alcohol de un fenol se tomaron en cuenta las reacciones con tricloruro de hierro. El grupo carbonilo se puede diferenciar con el 2,4-DNFH o el reactivo Fehling porque la reacción respectiva con cada uno de estos genera un precipitado de diferente color para un aldehído o una cetona. El grupo carboxilo al reaccionar con el bicarbonato de sodio libera dióxido de carbono. T ambién se llevó a cabo la esterificación de un ácido carboxílico.
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I.
FUNDAMENTO TEORICO Grupo funcional
En química orgánica, los grupos funcionales son estructuras submoleculares, caracterizadas por una conectividad y composición elemental específica que confiere reactividad a la molécula que los contiene. Estas estructuras reemplazan a los átomos de hidrógeno perdidos por las cadenas hidrocarbonadas saturadas. Los grupos alifáticos, o de cadena abierta, suelen ser representados genéricamente por R (radicales alquílico), mientras que los aromáticos, o derivados del benceno, son representados por Ar (radicales arílicos).
Funciones hidrogenadas
También llamados hidrocarburos, son aquellos grupos funcionales compuestos solamente por carbono e hidrógeno. Grupo funcional
Tipo de compuesto
Fórmula
Estructura
Prefijo Sufijo
Grupo alquilo Alcano o Saturado
R-CH2CH2-R'
-il-
-ano
Grupo alquenilo
Alqueno o Etilénico
R-CH=CHR'
-enil-
-eno
Grupo alquinilo
Alquino o Acetilénico
R-C≡C-R'
-inil-
-ino
Grupo fenilo
Aromático
Ar-R
fenil-
benceno
Tolueno
Ar-CH2-R
bencil- -tolueno
Ejemplo
Grupo bencilo
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Funciones oxigenadas
Presencia de uniones C-O Grupo funcional
Tipo de compuesto
Fórmula
Grupo hidroxilo
Alcohol
Grupo alcoxi (o ariloxi)
Estructura
Prefijo
Sufijo
R-OH
hidroxi-
-ol
Éter
R-O-R'
-oxi-
R-il R'-il éter
Aldehído
R-C(=O)H
carbaldehido- -al
Cetona
R-C(=O)R'
oxa-
-ona
Ejemplo
Grupo carbonilo
Grupo carboxilo
Ácido carboxílico R-COOH
carboxi-
Ácido -ico
Grupo acilo
Éster
-iloxicarbonil-
R-ato de R'ilo
R-COO-R'
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Funciones nitrogenadas
Amidas, aminas, nitrocompuestos, nitrilos. Presencia de uniones C-N Grupo Tipo de funcional compuesto
Fórmula Estructura
Prefijo
Sufijo
Amina
R-NR2
amino-
-amina
Imina
R-NCR2
_
_
Amida
RC(=O)N(R')-R"
amido-
alquil alcanamid a
Imida
RC(=O)N(R")C(=O) -R'
_
_
Nitrocompuest R-NO2 o
nitro-
_
Nitrilo o cianuro R-CN
ciano-
-nitrilo
Isocianuro
alquil isocianur _ o
Ejemplo
Grupo amino
Grupos amino y carbonil o
Grupo nitro
Grupo nitrilo R-NC
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Isocianato
R-NCO
alquil _ isocianato
Azoderivado
R-N=N-R'
_
_
Diazoderivado
R=N=N
diazo-
_
Sal de diazonio -N≡N
_
-diazonio
Azida
-N=N=N
azido-
-azida
_
Hidracina
R2N-NR2 _
_
-hidrazina
_
Hidroxilamina
-NOH
_
_
Grupo azo
_
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_
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Funciones halogenadas
Compuestos por carbono, hidrógeno y halógenos. Grupo funcional
Tipo de compuesto
Fórmula del compuesto
Prefijo
Sufijo
Grupo haluro
Haluro
R-X
halo-
_
Grupo acilo
Haluro de ácido
R-COX
Haloformil-
Haluro de -oílo
Grupos que contienen Azufre
Grupo funcional
Tipo de compuesto
Fórmula del compuesto
Prefijo
Grupo sulfuro
R-S-R'
Tioéter o sulfuro
alquil tio-
R-SH
Tiol
tiol
mercapto-
-tiol
R-SO-R'
Sulfóxido
_
_
_
R-SO2-R'
Sulfona
_
_
_
_
RSO3H
Ácido sulfónico
sulfo-
ácido -sulfónico
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Sufijo
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II. DETALLES EXPERIMENTALES ALCOHOLES Ensayo de Lucas:
En tres tubos de ensayo rotulados colocar 2 mL de reactivo de Lucas(HCl y ZnCl 2) Colocar los tubos en un baño de agua caliente (aprox. 27°C) Observe la aparición de una emulsión en cada tubo. Anote el tiempo de reacción. Escriba las reacciones. CH3(OH) + HCl / ZnCl 2 → CH3-Cl + H2O CH3-CH(OH)-CH3 + HCl / ZnCl2 → CH3-CH(Cl)-CH3 + CH3-C(CH3)(OH)-CH3
+ HCl / ZnCl2 → CH3-C(CH3)(Cl)-CH3
H2O + H2O
Diferenciación de alcoholes (reacción con sodio metálico):
Colocar en tres tubos 1mL de alcohol 1 rio, 2rioy 3rio respectivamente Adicione un trozo pequeño de sodio metálico de similar tamaño a cada tubo Observe la velocidad de reacción con el sodio en cada tubo Escriba las reacciones que ocurren CH3(OH) + Na → CH3 – ONa CH3-CH(OH)-CH3 + Na → CH3-CH( ONa )-CH3 CH3-C(CH3)(OH)-CH3
+ Na → CH3-C(CH3)( ONa )-CH3
Reacciones de oxidación:
A tres tubos de ensayo que contenga 1 mL de una solución de dicromato de potasio al 1% (K2Cr2O7) en cada uno. Se añade a cada tubo, una gota de ácido sulfúrico concentrado y 1 mL de alcohol problema (1rio, 2rioy 3rio) respectivamente Observe y anote sus resultados. Escriba las reacciones CH3(OH) + K2Cr2O7 / H2SO4 → H3C=O + K2Cr2O7 / H2SO4 → HC(OH)=O
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CH3-CH(OH)-CH3 + K2Cr2O7 / H2SO4 → CH3-HC=O-CH3 + Cr2O3 CH3-C(CH3)(OH)-CH3
+ K2Cr2O7 / H2SO4 → NO EXISTE REACCIÓN
FENOL
Diferenciación entre fenol y alcohol (identificación de fenoles):
Colocar en dos tubos 1 ml. de etanol y fenol respectivamente. Agregar a cada tubo 3 gotas FeCl3 al 1% Anotar las observaciones. C2H5(OH) + FeCl3 → NO EXISTE REACCIÓN C6H5(OH) + FeCl3 → C6H5(OH) - Fe3+Cl-13
GRUPO CARBONILO
Reacción general del grupo carbonilo: prueba con 2,4-dinitrifenilhidrazina (2,4-DNFH)
Colocar en dos tubos 1 ml. de formaldehido y acetona respectivamente. Adicionar gota a gota 2,4-DNFH hasta la aparición de precipitado coloreado. Los aldehídos y cetonas dan precipitado amarillo y naranja respectivamente c on este reactivo.
H-HC=O + C6H3(NO2)2NHNH2 → C6H3(NO2)2NHNCHH + H2O H3C-HC=O-CH3+C6H3(NO2)2NHNH2→ C6H3(NO2)2NHNC(CH3)2+H2O
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Diferenciación con el reactivo de Fehling:
Adicionar a cada tubo 1 ml. de las soluciones de Fehling A (solución de sulfato de cobre) y Fehling B (solución alcalina de tartrato de sodio y potasio). Adicionar a cada tubo 1 ml. de formaldehido y acetona respectivamente. Calentar la solución en baño maría teniendo cuidado de que el alcohol no se evapore.
Reactivo “A”: Sulfato
de cobre cristalizado, 35 g; agua destilada, hasta 1.000
ml.
Reactivo “B”: Sal
de Seignette (Tartrato mixto de Potasio y Sodio KNaC4H4O6 · 4H2O), 150 g. de solución de hidróxido de sodio al 40%, 3; agua, hasta 1.000 ml.
H-HC=O + reactivo de Fehling → H-C(OH) + Cu2O + H2O CH3-C (CH3)=O + reactivo de Fehling → NO EXISTE REACCIÓN
GRUPO CARBOXILO
Reacción de los ácidos carboxílicos con bicarbonato de sodio:
En un tubo de ensayo colocar 1 ml. de ácido carboxílico (ácido acético). Añadir 0.2 g de bicarbonato de sodio. Anotar las observaciones. CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O
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Reacción de esterificación de ácidos carboxílicos:
En un tubo colocar 1 ml. de ácido acético.
Añadir 1 ml. de alcohol terbutílico y 2 gotas de ácido sulfúrico.
Calentar en baño caliente por aproximadamente dos minutos.
Enfriar y agregar cristales de carbonato de sodio.
Agitar y percibir en olor. CH3-C(OH)=O + (CH3)3C-OH / H2SO4→ CH3-CO-O-C(CH3)3+ H2O
III. CÁLCULOS Y RESULTADOS Alcoholes Ensayo de Lucas:
El alcohol primario no reacciona con el reactivo de Lucas.
El alcohol secundario reacciona con el reactivo de Lucas pero demora unos minutos.
El alcohol terciario reacciona con el reactivo de Lucas casi instantáneamente, luego de unos minutos la solución se enturbia.
Determinación de alcoholes (reacción con sodio metálico):
La reacción del alcohol primario fue muy rápida produciendo un fuerte burbujeo y el rápido calentamiento del tubo de ensayo.
El alcohol secundario tuvo una reacción un poco más lenta, también se produjo burbujeo y aumento de temperatura pero en menor intensidad que con el alcohol primario.
Para el alcohol terciario no hay reacción con el sodio debido a que su carácter acido es menor.
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Reacciones de oxidación:
Alcohol primario se oxida hasta acido carboxílico y la coloración de la solución se torna verde. Alcohol secundario se oxida hasta cetona y la coloración de la solución se torna verde. Los alcoholes terciarios no se pueden oxidar por lo que no reacciona con el dicromato.
Fenol Diferenciación entre fenol y alcohol (identificación de fenoles):
El alcohol no reacciona con el tricloruro de hierro.
El fenol reacciona con el tricloruro de hierro dando una solución coloreada de morado.
Grupo carboxilo Reacción general del grupo carbonilo: prueba con 2,4-dinitrifenilhidrazina (2,4-DNFH)
El formaldehido al reaccionar con el 2,4 DNFH hace que se forme un precipitado amarillo.
La acetona al reaccionar con el 2,4 DNFH hace que se forme un precipitado naranja.
Diferenciación con el reactivo de Fehling:
El aldehído al reaccionar con el reactivo Fehling y luego de calentar nos da un precipitado rojo perteneciente al oxido cuproso.
La acetona no reacciona con el reactivo Fehling.
Grupo carboxilo
Reacción de los ácidos carboxílicos con bicarbonato de sodio:
El ácido reacciona con el bicarbonato desprendiendo dióxido de carbono.
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Reacción de esterificación de ácidos carboxílicos:
Al reaccionar el ácido con el alcohol en medio ácido y calentando se forma un éster el cual se reconoce por su olor, además al reaccionar el éster con carbonato de sodio la solución se torna de color lila.
IV. DISCUSION DE RESULTADOS
Se tienen 3 diferentes tipos de alcoholes: primarios, secundarios y terciarios.
Se comprueba experimentalmente con el Ensayo de Lucas ( HCl / ZnCl2) que, es el alcohol terciario el que reacciona rápidamente. Luego el secundario, tardando entre 10 15 minutos y finalmente el primario, de quien no se observa reacción instantáneamente. En caso del alcohol terciario en el tubo de ensayo se nota claramente el turbamiento.
La reacción de diferenciación de alcoholes con sodio metálico, nos da como resultado un alcóxido. El sodio se une al oxígeno del grupo hidroxi. El alcohol primario reacciona bruscamente emitiendo calor, el alcohol secundario reacciona lento y en el alcohol terciario no se diferencia a simple vista la reacción.
Los alcoholes pueden oxidarse con agentes oxidantes fuertes. Los alcoholes primarios llegan a aldehídos e incluso hasta ácido carboxílicos. Los alcoholes secundarios llegan hasta cetonas. Los alcoholes terciarios no se oxidan debido a que el carbono no está unido a ningún hidrógeno.
El alcohol primario al reaccionar con el dicromato de potasio, vira de color amarillo a color verde, esto indica la presencia de Cr 2O3 -
El alcohol secundario al reaccionar con el dicromato de potasio, vira de color amarillo a color verde, esto indica la presencia de Cr 2O3 -
Se difiere de la experiencia de reacción de oxidación que los monoles terciarios
El alcohol terciario al agregarle el dicromato de potasio no se observa reacción.
A diferencia de los alcoholes, los fenoles reaccionan con cloruro férrico forma el tricloruro férrico de fenilo. Que es un precipitado negro rojizo (oscuro).
El grupo carbonilo reacciona con el 2-4-dinitrofenilhidrazina precipitando el fenilhidrazona.
El formaldehído reacciona con el 2-4-DNFH formando un precipitado amarillo.
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La acetona reacciona con el 2-4-DNFH formando un precipitado naranja.
Para diferenciar entre el aldehído y la cetona utilizamos el reactivo de Fehling, este reacciona solo con el aldehído, formando una sal de ácido carboxílico y el Cu 2O. precipitando con un color rojo ladrillo.
La cetona no se oxida. La reacción del ácido acético con el bicarbonato de sodio, nos da como resultado el acetato de sodio (sal) y desprendimiento de CO 2.
La reacción de ácido acético con alcohol terbutílico nos da como resultado el metiloato de terbutilo. Esto significa que un ácido carboxílico más un alcohol nos da un éster.
Se agrega carbonato de sodio para bajar la acidez del éster.
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V. CONCLUSIONES
Para la determinación de un alcohol es necesario la aplicación de reactivos que nos indiquen mediante la variación de la reacción si se trata de un alcohol primario, secundario o terciario.
Cuando se agrega sodio a un alcohol se desprende gran cantidad de energía y se libera hidrogeno formando alcóxidos, las facilidad con la que se forman estos compuestos se debe a la acidez. Un alcohol primario libera mayor cantidad de hidrógenos que uno secundario o terciario.
Los alcoholes primarios se pueden oxidar hasta ácidos carboxílicos, los alcoholes secundarios hasta cetonas pero los alcoholes terciarios ya no se pueden oxidar porque no tienen ningún hidrogeno para donar o sea que este alcohol está unido a 3 átomos de carbono, por ello es muy difícil deshacerse de un carbono para obtener un producto de oxidación.
El grupo hidroxilo que está unido al anillo aromático, para este caso fenol, forma un complejo con el Fe (III) lo que da la coloración verde.
La identificación del grupo carbonilo se lleva a cabo mediante una reacción muy selectiva, que es la de condensación con compuestos nitrogenados conteniendo un nitrógeno primario. Resumiendo, la condensación tiene lugar entre un hidrazina y grupo carbonilo del aldehído o cetona.
El Cu(II) que se encuentra en medio básico y acomplejado por el ion tartrato es reducido por el aldehído, lo que evita su precipitación como hidróxido. El producto final de la reacción es oxido cuproso de color rojizo.
Los ácidos carboxílicos reaccionan rápidamente con soluciones acuosas de bases fuertes como el bicarbonato de sodio formando sales de sodio solubles.
Al mezclar el ácido y al alcohol no tiene lugar ninguna reacción, es necesaria la presencia de un ácido mineral (H 2SO4, HCl) para que la reacción se produzca.
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VI. RECOMENDACIONES
Cuando terminemos de utilizar las pastillas de sodio y queramos eliminarlas, agregar un exceso de alcohol para diluirla, o vaciarla en la arena.
Evitar en todo momento el contacto del sodio con el agua (reacción violenta).
Tener sumo cuidado al trabajar con los reactivos.
Tener una pipeta y su respectiva propipeta para cada reactivo.
Cuando utilicemos el reactivo de Fehling, en el momento de calentar en baño maría la solución, tener cuidado de no evaporar las muestras.
En la reacción de esterificación de ácidos carboxílicos, agregar cuidadosamente los cristales de carbonato de sodio.
En la reacción de esterificación de ácidos carboxílicos, en el momento del baño caliente, tener cuidado de que no se evapore el alcohol.
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