practicas quimica organica 2

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Martes 19 2010 | Benjamín Raya Mendoza MANUAL LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II

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Page 1: practicas quimica organica 2

Martes 19 2010

| Benjamín Raya Mendoza

manual laboratorio de química orgánica II

Page 2: practicas quimica organica 2

Practica 1

DERIVADOS HALOGENADOS

(OBTENCION DE CLORURO DE CICLOHEXILO).

OBJETIVOS

A).- CONOCER LA PREPARACIÓN DE UN HALOGENURO DE ALQUILO SECUNDARIO A PARTIR DEL ALCOHOL CORRESPONDIENTE, MEDIANTE UNA REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA.

B).- PREPARAR CLORURO DE CICLOHEXILO POR LA REACCIÓN DE CICLOHEXANOL CON ÁCIDO CLORHÍDRICO CONCENTRADO EN PRESENCIA DE CLORURO DE CALCIO ANHIDRO, AISLAR Y PURIFICAR POR DESTILACIÓN EL PRODUCTO DE LA REACCIÓN.

FUNDAMENTO.-

LA CONVERSIÓN DE ALCOHOLES EN CLORUROS DE ALQUILO SE PUEDE EFECTUAR POR VARIOS PROCEDIMIENTOS. CON ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS SE USAN FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO Y HALOGENUROS DE FÓSFORO; TAMBIÉN SE PUEDE OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON ÁCIDO CLORHÍDRICO CONCETRADO Y CLORURO DE CALCIO ANHÍDRO. LOS ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN EN HALOGENUROS DE ALQUILO CON ÁCIDO CLORHÍDRICO EN ALGUNOS CASOS SIN CALENTAMIENTO.

EL CICLOHEXANOL ES ALGO ESPECIAL EN SU REACTIVIDAD. ES UN ALCOHOL SECUNDARIO Y SE CONVIERTE FÁCILMENTE AL CLORURO CALENTÁNDOLO EN PRESENCIA DE ÁCIDO CLORHÍDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE CALCIO ANHÍDRO.

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MECANISMO DE REACCIÓN

Propiedades físicas

Ciclohexanol Cloruro de ciclohexiloV= 6 ML V= 6.7 ML

Ρ= 0.963 G/ML Ρ= 1.000 G/MLM= 5.778 G M=6.761 G

PM= 100.16 G/MOL PM= 118.61 G/MOLN= 0.057 MOL N= 0.057 MOL

P. EB.= 160-161 °C P. EB.= 142 °C

Reacciones química:

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(CAMBIO QUÍMICO) PROCESO MEDIANTE EL CUAL UNA O MÁS SUSTANCIAS (ELEMENTOS O COMPUESTOS) DENOMINADAS REACTIVOS, SUFREN UN PROCESO DE TRANSFORMACIÓN O COMBINACIÓN PARA DAR LUGAR A UNA SERIE DE SUSTANCIAS (ELEMENTOS O COMPUESTOS) DENOMINADAS PRODUCTOS. EN UNA REACCIÓN QUÍMICA SE PRODUCE DESPRENDIMIENTO O ABSORCIÓN DE CALOR O DIVERSAS FORMAS DE ENERGÍA; PRESENTAN 3 TIPOS DE CAMBIOS QUE SE DESARROLLAN CUANDO LOS REACTANTES SE TRANSFORMAN EN DIFERENTES PRODUCTOS:

•Cambio de propiedades físicas y químicas

•Cambio de composición porcentual de los átomos de cada compuesto

•Cambio de energía que se verifica durante la reacción al desprender calor y luz

ECUACIÓN QUÍMICA ES UNA DESCRIPCIÓN SIMBÓLICA DE UNA REACCIÓN QUÍMICA. MUESTRA LAS SUSTANCIAS QUE REACCIONAN O REACTIVOS, LAS QUE SE OBTIENEN O PRODUCTOS Y NOS INDICAN ADEMÁS LAS CANTIDADES RELATIVAS DE LAS SUSTANCIAS QUE INTERVIENEN EN LA REACCIÓN. LAS FÓRMULAS QUÍMICAS A LA IZQUIERDA DE LA FLECHA REPRESENTAN LAS SUSTANCIAS DE PARTIDA DENOMINADAS REACTIVOS, A LA DERECHA DE LA FLECHA ESTÁN LAS FORMULAS QUÍMICAS DE LAS SUSTANCIAS PRODUCIDAS DENOMINADAS PRODUCTOS. LOS NÚMEROS AL LADO DE LAS FORMULAS SON LOS COEFICIENTES (EL COEFICIENTE 1 SE OMITE)

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REACCIONES REVERSIBLES

LOS PRODUCTOS PUEDEN REACCIONAR ENTRE SÍ PARA FORMAR DE NUEVO LAS SUSTANCIAS QUE REACCIONARON INICIALMENTE PARA OBTENER EL PRODUCTO(SE INDICAN CON UNA DOBLE FECHA)

REACCIONES IRREVERSIBLES:

SE REALIZAN EN UN SOLO SENTIDO Y SE INDICAN CON UN SOLA FLECHA

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MECANISMO DE REACCIÓN

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MATERIALES.-

AGITADOR DE VIDRIO.(1) ANILLO METÁLICO.(1) COLECTOR.(1) EMBUDO DE FILTRACIÓN

RÁPIDA.(1) EMBUDO DE SEPARACIÓN CON

TAPÓN.(1) ESPÁTULA.(1) MATRAZ ERLENMEYER DE 125

ML.(1) MATRAZ ERLENMEYER DE 50

ML. (2) MATRAZ PERA DE DOS BOCAS.

(1) PARRILLA DE CALENTAMIENTO Y

AGITACIÓN.(1) PINZAS DE TRES DEDOS CON

NUEZ.(3) VIDRIO DE RELOJ.(1)

PORTA TERMÓMETRO.(1) PROBETA GRADUADA DE 25 ML.

(1) REFRIGERANTE CON

MANGUERAS. “T” DE DESTILACIÓN. TAPÓN DE CORCHO

MONOHORDADO. TERMÓMETRO DE -10 A 400°C. TRAMPA PARA HUMEDAD. TUBO DE GOMA DE 30 CM DE

LARGO. TUBO DE VIDRIO CON TAPÓN DE

HULE. VASO DE PRECIPITADO DE 400

ML. VASO DE PRECIPITADO DE 250

ML.

REACTIVOS.-

CICLOHEXANOL (6.0 ML). ACIDO CLORHÍDRICO (18.0 ML). CLORURO DE CALCIO ANHÍDRO

(10.0 GR).

SOLUCIÓN SATURADA DE NACL (10.0 ML).

SOL. SATURADA DE NAHCO3 (10.0 ML).

NAOH (40 ML).

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PROCEDIMIENTOEN UN MATRAZ PERA DE 50 ML, DE UNA BOCA, COLOQUE 6 ML DE CICLOHEXANOL, AGREGUE 18 ML DE ÁCIDO CLORHÍDRICO CONCENTRADO Y 4.0 G DE CLORURO DE CALCIO ANHIDRO. AGREGUE VARIOS CUERPOS DE EBULLICIÓN Y CONECTE AL MATRAZ UN REFRIGERANTE DE AGUA EN POSICIÓN DE REFLUJO.

A LA SALIDA DEL REFRIGERANTE COLOQUE UNA TRAMPA DE GASES COMO SE INDICA EN LA FIGURA. CALIENTE LA MEZCLA A TRAVÉS DE UNA TELA DE ASBESTO, USANDO UN BAÑO DE AIRE Y LLEVE A UN REFLUJO SUAVE POR UN PERÍODO DE 60 MINUTOS. ENFRÍE LA MEZCLA DE REACCIÓN A TEMPERATURA AMBIENTE Y TRANSFIÉRALA A UN EMBUDO DE SEPARACIÓN.

DEJE QUE SE SEPARE LA MEZCLA EN DOS FASES Y DESECHE LA FASE INFERIOR ACUOSA. LAVE LA FASE ORGÁNICA SUCESIVAMENTE CON:

A) 10 ML DE SOLUCIÓN SATURADA DE CLORURO DE SODIO,

B) 10 ML DE SOLUCIÓN SATURADA DE BICARBONATO DE SODIO Y,

C) 10 ML DE SOLUCIÓN SATURADA DE CLORURO DE SODIO.

SEQUE LA FASE ORGÁNICA CON CLORURO DE CALCIO ANHIDRO. COLOQUE LA FASE ORGÁNICA SECA EN UN MATRAZ DE DESTILACIÓN, ENSAMBLE UN SISTEMA DE DESTILACIÓN SIMPLE, DESTILE Y COLECTE LA FRACCIÓN CON PUNTO DE EBULLICIÓN 128-130O C. REGISTRE SUS

RESULTADOS Y CALCULE EL RENDIMIENTO DEL PRODUCTO PURO.

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ObservacionesEL FLUJO DE AIRE NO SE LLEVÓ A CABO PARA OBTENER UNA MAYOR CANTIDAD DE REACTIVOS, ASÍ PUES EN EL REFLUJO SE OCUPÓ EL FLUJO DE AGUA FRÍA EN EL REFRIGERANTE.

ResultadosSE OBTUVIERON APROXIMADAMENTE 7 MILILITROS DE CLORURO DE CICLOHEXILO

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FOTOS

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BIBLIOGRAFIA.-

1. D. PAVIA, G.M. LAMPMANN Y G.S.KRIZ JR. INTRODUCCION TO ORGANIC LABORATORY TECHNIQUES. W.B. SAUNDERS CO. PHILADELPHIA U.S.A. (1976) PAG. 181-186.

2. VOGEL A.I. A TEXTBOOK OF PRACTICAL ORGANIC CHEMISTRY. 4a EDICION, LONGMANS LONDON (1978).

3. R.Q. BREWSTER Y C.A. VANDER WERF. CURSO PRACTICO DE QUIMICA ORGANICA. 2ª EDICION EDITORIAL ALHAMBRA. ESPAÑA (1970).

4. K.D. ROBERTS Y M.C. CASERIO. MODERN ORGANIC CHEMISTRY, W.A. BENJAMIN INC. U.S.A. (1976).

5. N.L. ALLINGER ET ALL. QUIMICA ORGANICA, EDITORIAL REVERTE S.A. ESPAÑA (1975).6. R.T. MORRISON Y R.N. BOYD. QUIMICA ORGANICA, 2a EDICION, FONDO EDUCATIVO

PANAMERICANO. MEXICO (1985).

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PRACTICA 2

OBTENCION DE BROMURO DE N-BUTILO

Objetivos

OBTENER UN HALOGENURO DE ALQUILO PRIMARIO A PARTIR DE UN ALCOHOL PRIMARIO MEDIANTE UNA REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFILICA.

Fundamento

LA CONVERSIÓN DE ALCOHOLES EN HALUROS DE ALQUILO SE PUEDE EFECTUAR POR VARIOS PROCEDIMIENTOS. CON ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS QUE USAN FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO O HALOGENUROS DE FÓSFORO; TAMBIÉN SE PUEDE OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON ÁCIDO CLORHÍDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE ZINC ANHÍDRO, O USANDO ACIDO SULFÚRICO CONCENTRADO Y BROMURO DE SODIO. LOS ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN AL HALOGENURO DE ALQUILO CON ÁCIDO CLORHÍDRICO SOLO Y EN ALGUNOS CASOS SIN CALENTAMIENTO.

MUCHAS REACCIONES TIENEN LUGAR MEDIANTE MECANISMOS SN. LA REACCIÓN DE UN HALURO DE ALQUILO, COMO EL YODURO DE METILO, CON ION HIDRÓXIDO DA LUGAR A LA FORMACIÓN DE UN ALCOHOL. OTROS NUCLEÓFILOS CONVIERTEN A LOS HALUROS DE ALQUILO EN UNA AMPLIA VARIEDAD DE GRUPOS FUNCIONALES.

Nü:- + R—X Nü—R + X-

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TANTO EL NUCLEÓFILO COMO EL SUSTRATO (EL HALURO DE ALQUILO) SON IMPORTANTES, ASÍ COMO EL TIPO DE DISOLVENTE QUE SE UTILICE.

LA NATURALEZA DEL NUCLEÓFILO AFECTA FUERTEMENTE A LA VELOCIDAD DE LAS REACCIONES SN2. UN NUCLEÓFILO FUERTE ES MUCHO MAS EFECTIVO QUE UNO DÉBIL CUANDO ATACA A UN ÁTOMO DE CARBONO ELECTRÓFILO: POR EJEMPLO EL METANOL (CH3OH) Y EL ION METOXIDO (CH3O-) TIENEN PARES DE ELECTRONES NO ENLAZANTES, PERO EL ION METOXIDO REACCIONA CON LOS ELECTRÓFILOS EN LAS REACCIONES SN2 APROXIMADAMENTE UN MILLÓN DE VECES MAS RÁPIDO QUE EL METANOL. GENERALMENTE ES CIERTO QUE UNA ESPECIE CON CARGA NEGATIVA ES UN NUCLEÓFILO MÁS FUERTE QUE UNA ESPECIE NEUTRA SIMILAR.

PODRÍAMOS PENSAR QUE EL METOXIDO ES MUCHO MEJOR NUCLEÓFILO POR QUE ES MUCHO MÁS BÁSICO. ESTO SERIA UN ERROR, YA QUE LA BASICIDAD Y LA NUCLEOFILIA SON PROPIEDADESDIFERENTES;

LA BASICIDAD VIENE DETERMINADA POR LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO PARA ABSTRAER UN PROTÓN. LA NUCLEOFILIA SE DEFINE POR LA VELOCIDAD DE ATAQUE SOBRE UN ÁTOMO DE CARBONO ELECTROFÍLICO PARA DAR SUSTITUCIONES O ADICIONES. EN AMBOS CASOS EL NUCLEÓFILO O BASE FORMA UN NUEVO ENLACE, O FORMA UN PROTÓN, HA REACCIONADO COMO UNA BASE, SI EL NUEVO ENLACE LO FORMA CON EL CARBONO, HA REACCIONANDO COMO UN NUCLEÓFILO. LA MAYORÍA DE LOS BUENOS NUCLEÓFILOS (PERO NO TODOS) TAMBIÉN SON BASES FUERTES Y VICEVERSA.

Sustitución nucleofílica bimolecular (SN2).

EN ESTE CASO LA REACCIÓN TRANSCURRE EN UNA SOLA ETAPA PRODUCIÉNDOSE SIMULTÁNEAMENTE EL ATAQUE DEL REACTIVO Y LA EXPULSIÓN DEL GRUPO SALIENTE. EN ESTE CASO, SI EL ATAQUE TIENE LUGAR SOBRE UN CARBONO QUIRAL SE PRODUCE UNA INVERSIÓN EN LA CONFIGURACIÓN, AUNQUE PUEDE NO PASAR DE R A S O VICEVERSA, PUESTO QUE EL SUSTITUYENTE PUEDE ALTERAR EL ORDEN DE PRIORIDADES.

La esencia de la reacciónSN2

RADICA EN EL DESPLAZAMIENTO DE UN GRUPO SALIENTE POR UN NUCLEÓFILO. PUEDEN SUPONERSE DOS GEOMETRÍAS PARA ESTE PROCESO: ATAQUE FRONTAL O DESDE ATRÁS, DE LA UNIÓN C-X. EL ATAQUE DESDE ATRÁS ES EL PREFERIDO, POR QUE EL NEUTRÓFILO PUEDE ENLAZARSE POR MEDIO DEL LÓBULO POSTERIOR DEL ORBITAL MOLECULAR PERTINENTE EN EL MOMENTO EN QUE EL GRUPO SALIENTE SE ALEJA. EL ESTADO DE TRANSICIÓN RESULTANTE SE ASEMEJA A UN CARBONO CON HIBRIDACIÓN SP2, CUYO ORBITAL P SE ENCUENTRA PERPENDICULAR AL PLANO

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DEFINIDO POR EL CARBONO CENTRAL Y SUS TRES SUBSTITUYENTES. EL CARBONO CENTRAL SUFRE UNA ESPECIE DE TRANSTOCAMIENTO, LLAMADO INVERSIÓN DE WALDEN, QUE EXIGE QUE, SI PARTIMOS CON UN MATERIAL ÓPTIMAMENTE ACTIVO, CON UN PRODUCTO TAMBIÉN ACTIVO PARO DE CONFIGURACIÓN OPUESTA.

La velocidad de una reacción SN2

DEPENDE DEL NÚMERO Y TIPO DE SUBSITUYENTES UNIDOS AL CARBONO CENTRAL COMO EN LA TABLA, LA CUAL INDICA LAS VELOCIDADES REACCIÓN DE ALGUNOS BROMUROS DE ALQUILO CON EXCESO DE ION CLORURO EN ACETONA. LA JUSTIFICACIÓN MAS EVIDENTE DE ESTOS VALORES ES QUE LOS GRUPOS ALQUILO IMPIDEN EL ACERCAMIENTO DEL NUCLEÓFILO A LA PARTE POSTERIOR DEL CARBONO REACTIVO. ESTE EFECTO ESTÉRICO SE TRADUCE EN EL SIGUIENTE ORDEN DE REACTIVIDAD SN2 PARA LOS HALOGENUROS DE ALQUILO; METILO> PRIMARIO>SECUNDARIO>TERCIARIO. POR SUPUESTO QUE LAS MAGNITUDES DE LAS VELOCIDADES RELATIVAS, COMO LAS INDICADAS ANTES, DEPENDEN DE LA REACCIÓN ESPECÍFICA QUE SE ESTUDIE. EN PARTICULAR CUANDO MAS GRANDE SEA EL NUCLEÓFILO, TANTO MAS SEAL NUMERO DE SUBSTITUCIÓN SERÁ SU VELOCIDAD DE REACCIÓN. CUALESQUIERA QUE SEA LAS CONDICIONES DE REACCIÓN, O EL TAMAÑO DEL NUCLEÓFILO, LOS HALOGENUROS DE METILO Y ALQUILO PRIMARIOS CASI SIEMPRE SE SUBSTITUYEN CON UN MECANISMO SN2 MIENTRAS QUE LOS HALOGENUROS TERCIARIOS REACCIONAN EXCLUSIVAMENTE POR MEDIO DE LA RUTA ALTERNA, SEA, EL MECANISMO SN1.

Influencia del grupo saliente en el sustrato

UN GRUPO SALIENTE TIENE DOS OBJETIVOS EN LAS REACCIONES SN2: POLARIZA EL ENLACE C—X (HACIENDO ELECTROFÍLICO AL ÁTOMO DE CARBONO) Y DESPRENDERSE CON EL PAR DE ELECTRONES CON EL QUE ESTABA ENLAZADO AL ÁTOMO DE CARBONO ELECTROFÍLICO. PARA LLEVAR ACABO ESTAS MISIONES, UN BUEN GRUPO SALIENTE DEBERÍA SER:

1.Aceptor de electrones, para polarizar el átomo de carbono.

2.Estable (no una base fuerte) una vez que ha salido.

3.Polarizable, para estabilizar el estado de transición.

°EL GRUPO SALIENTE DEBE SER EL ACEPTOR DE ELECTRONES PARA CREAR UNA CARGA POSITIVA PARCIAL EN EL ÁTOMO DE CARBONO, HACIENDO AL CARBONO ELECTROFÍLICO. UN GRUPO SALIENTE ACEPTOR DE ELECTRONES TAMBIÉN ESTABILIZA EL ESTADO DE TRANCISION CARGANDO NEGATIVAMENTE. °EL GRUPO SALIENTE DEBE ESTAR ESTABLE UNA VEZ QUE E HA DESPRENDIDO CON EL PAR DE

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MECANISMO DE REACCIÓN

ELECTRONES QUE LO UNÍAN AL CARBONO. SE NECESITA UN GRUPO SALIENTE ESTABLE PARA QUE LOS VALORES ENERGÉTICOS SEAN FAVORABLES. EL GRUPO SALIENTE SE DESPRENDE EN EL ESTADO DE TRANSICIÓN. °FINALMENTE, UN BUEN GRUPO SALIENTE DEBERÍA SER POLARIZABLE, PARA MANTENER UN ENLACE PARCIAL CON EL ÁTOMO DE CARBONO EN EL ESTADO DE TRANSICIÓN. ESTE ENLACE AYUDA A ESTABILIZAR EL ESTADO DE TRANSICIÓN Y REDUCE LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

MATERIALES.-

AGITADOR DE VIDRIO (1). COLUMNA DE VIGREAUX (1). EMBUDO DE ADICIÓN CON

TAPÓN (1) ESPÁTULA (1). MANGUERA DE HULE PARA

CONEXIÓN (1). MATRAZ KITASATO (1).

MATRAZ DE ERLENMEYER 50 ML (2).

MATRAZ DE ERLENMEYER 125 ML (1).

MATRAZ DE BOLA QF 25 ML (1).

MATRAZ PERA DE DOS BOCAS (1).

PARRILLA DE CALENTAMIENTO.

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PINZAS DE TRES DEDOS CON NUEZ (4).

VIDRIO DE RELOJ (1). PORTA TERMÓMETRO (1). PROBETA GRADUADA 25 ML

(1). RECIPIENTE DE PELTRE (1). REFRIGERANTE CON

MANGUERAS (1). “T” DE DESTILACIÓN (1).

TAPÓN PARA ERLENMEYER 50 ML (1).

TERMÓMETRO -10 A 400°C (1).

TUBO DE VIDRIO 20 CM (1), VASO DE PRECIPITADO 250 ML

(1). VASO DE PRECIPITADO 400 ML

(1). “T” DE VACIO (1). COLECTOR (1).

REACTIVOS.- BROMURO DE SODIO (14.0 GR). SOLUCIÓN DE NAOH AL 5% (10.0

ML). NAOH (20.0 GR). ALCOHOL N-BUTÍLICO (10.0 ML). ÁCIDO SULFÚRICO CONCENTRADO

(10.0 ML). SULFATO DE SODIO ANHÍDRO

(10.0 GR).

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PROCEDIMIENTO

1. COLOQUE EN UN MATRAZ DE DOS BOCAS UN AGITADOR MAGNÉTICO.

2. POSTERIORMENTE EN EL MISMO MATRAZ DE DOS BOCAS COLOCAR 2.5 ML DE AGUA, AÑADIR 3.5 GR DE BROMURO DE SODIO.

3. COLOCAR EL MATRAZ EN UN SISTEMA DE REFLUJO, ACTIVAR LA AGITACIÓN, UNA VEZ HECHO ESTO ADICIONAR 2.5 ML DE N-BUTANOL.

4. SEGUIR MEZCLANDO Y ADICIONAR POR LA BOCA LATERAL 2.5 ML DE ÁCIDO SULFÚRICO CONCENTRADO LENTAMENTE, COLOCAR UN TAPO DE HULE EN LA ENTRADA DE LA BOCA. DEJAR QUE SE SIGA MEZCLANDO DURANTE 15 – 20 MIN.

5. COLOCAR AL FINAL DEL EQUIPO DE REFLUJO UNA TRAMPA DE NAOH PARA NEUTRALIZAR LOS GASES RESULTANTES DE LA REACCIÓN EN UN MATRAZ DE ERLENMEYER CON 30 ML DE NAOH (TENER CUIDADO DE QUE NO SE ABSORBA EL NAOH POR MEDIO DE LA TRAMPA).

6. UNA VEZ PASADO EL TIEMPO DE MEZCLADO DESMONTAR EL EQUIPO DE REFLUJO Y ARMAR EL EQUIPO DE DESTILACIÓN SIMPLE.

7. CALENTAR LA MEZCLA DE REACCIÓN SUAVEMENTE EMPLEANDO EN EL REFRIGERANTE AGUA FRÍA. COLOCAR ALREDEDOR DEL MATRAZ DE DOS BOCAS

PAPEL ALUMINIO A MANERA DE CUBRIRLO PERFECTAMENTE.

8. SE EMPIEZA A NOTAR EL PROGRESO DE LA REACCIÓN POR LA APARICIÓN DE DOS FASES SIENDO LA INFERIOR LA QUE CONTIENE EL BROMURO DE N-

BUTILO.

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9. RECIBIR EL DESTILADO EN UN RECIPIENTE, ENFRIANDO EN UN BAÑO DE HIELO.10.CONTINÚE EL CALENTAMIENTO HASTA QUE EL DESTILADO ES CLARO Y NO

CONTIENE GOTAS ACEITOSAS.11.PASE EL DESTILADO A UN EMBUDO DE SEPARACIÓN Y LAVE CON 5 ML DE AGUA

(EL BROMURO ES LA CAPA INFERIOR), AGITE VIGOROSAMENTE, VERIFIQUE EL PH QUE NO SEA ACIDO, EN CASO DE SER NECESARIO HAGA OTRO LAVADO CON 5 ML DE AGUA.

12.TRANSFIERA EL BROMURO DE N-BUTILO HÚMEDO A UN MATRAZ DE ERLENMEYER Y SEQUE CON SULFATO DE SODIO ANHÍDRO.

Resultados• SE OBTUVO 6.78 MILILITROS DE BROMURO DE N-BUTILO, DESPUÉS DE TODO EL RPOCEDIMIENTO.

• SE DESECHARON 26 MILILITROS TANTO DE LAVADOS COMO DE RECIDUOS DE REACCIÓN.

Conclusiones:POR MEDIO DE ESTA PRÁCTICA SE OBSERVÓ Y APRENDIÓ A REALIZAR LA OBTENCIÓN DE UN HALOGENURO DE ALQUILO (BROMURO DE N-BUTILO) A PARTIR DE UN ALCOHOL PRIMARIO MEDIANTE UNA REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA BIMOLECULAR, ASÍ COMO TAMBIÉN SE LOGRÓ COMPRENDER EL POR QUE DE UTILIZAR CIERTO TIPO DE DISOLVENTES PARA FAVORECER LA REACCIÓN PARA LA MEJOR SALIDA DE LOS GRUPOS SALIENTES Y AL MISMO TIEMPO EL ATAQUE DEL REACTIVO NUCLEÓFILO EN ESTE TIPO DE REACCIONES YA QUE LAS REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA DEPENDEN DE VARIO FACTORES COMO EL TIPO DE DISOLVENTE, LA ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS REACTIVOS, LA TEMPERATURA( QUE ES UN MEDIO), ETC. Y EN EL CASO DE LAS REACCIONES NUCLEOFÍLICAS POR EL MECANISMO SN2 SIEMPRE SE LLEVAN A CABO EN ALCOHOLES PRIMARIOS, NUNCA POR SN1 YA QUE FORMAN ESTRUCTURAS MUY INESTABLES POR LA SN1, EN CAMBIO POR LA SN2 DA EL PASO APROPIADO PARA LLEVAR A CABO LA REACCIÓN

IMÁGENES.-

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BIBLIOGRAFIA.-

7. D. PAVIA, G.M. LAMPMANN Y G.S.KRIZ JR. INTRODUCCION TO ORGANIC LABORATORY TECHNIQUES. W.B. SAUNDERS CO. PHILADELPHIA U.S.A. (1976) PAG. 181-186.

8. VOGEL A.I. A TEXTBOOK OF PRACTICAL ORGANIC CHEMISTRY. 4a EDICION, LONGMANS LONDON (1978).

9. R.Q. BREWSTER Y C.A. VANDER WERF. CURSO PRACTICO DE QUIMICA ORGANICA. 2ª EDICION EDITORIAL ALHAMBRA. ESPAÑA (1970).

10. K.D. ROBERTS Y M.C. CASERIO. MODERN ORGANIC CHEMISTRY, W.A. BENJAMIN INC. U.S.A. (1976).

11. N.L. ALLINGER ET ALL. QUIMICA ORGANICA, EDITORIAL REVERTE S.A. ESPAÑA (1975).12. R.T. MORRISON Y R.N. BOYD. QUIMICA ORGANICA, 2a EDICION, FONDO EDUCATIVO

PANAMERICANO. MEXICO (1985).

Practica 3

DERIVADOS HALOGENADOS

(OBTENCION DE CLORURO DE TERBUTILO)

OBJETIVOS

OBTENCIÓN DE UN HALURO DE DE ALQUILO TERCIARIO A PARTIR DE UN ALCOHOL TERCIARIO MEDIANTE UNA REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA.INVESTIGAR EL MECANISMO Y LAS REACCIONES COMPETITIVAS QUE OCURREN DURANTE LA REACCIÓN.

FUNDAMENTO

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LA CONSERVACIÓN DE ALCOHOLES EN HALUROS DE ALQUILO SE PUEDE EFECTUAR POR VARIOS PROCEDIMIENTOS. CON ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS SE USAN FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO O HALUROS DE FOSFORO; TAMBIÉN SE PUEDE OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON ACIDO CLORHÍDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE ZINC ANHIDRO, O USANDO ACIDO SULFÚRICO CONCENTRADO Y BROMURO DE SODIO. LOS ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN AL HALURO DE ALQUILO CORRESPONDIENTE SOLO CON ACIDO CLORHÍDRICO Y EN ALGUNOS CASOS SIN NECESIDAD DE CALENTAR.

Propiedades Terbutanol Cloruro de terbutiloVolumen (mL) 6

Densidad (G/mol) 0.786 0.851Masa molar (g/mol) 74.12 92.57

Punto de ebullición (ºc) 83 51-52

Fundamento

LA CONVERSIÓN DE ALCOHOLES EN CLORUROS DE ALQUILO SE PUEDE EFECTUAR POR VARIOS PROCEDIMIENTOS. CON ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS SE USAN FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO Y HALOGENUROS DE FÓSFORO; TAMBIÉN SE PUEDEN OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON ÁCIDO CLORHÍDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE ZINC ANHÍDRO.

LOS ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN AL HALOGENURO DE ALQUILO CON ÁCIDO CLORHÍDRICO SOLO Y EN ALGUNOS CASOS SIN CALENTAMIENTO.

A) UNA REACCIÓN QUÍMICA COMPRENDE LA CONVERSIÓN DE REACTIVOS A PRODUCTOS.

B) LAS REACCIONES PUEDEN SER BIMOLECULARES O UNIMOLECULARES.

C) UN MECANISMO DE REACCIÓN ES LA DESCRIPCIÓN PASO POR PASO, DEL PROCESO QUE OCURRE CUANDO LOS REACTIVOS SE CONVIERTEN A PRODUCTOS.

D) LA CINÉTICA DE REACCIONES SE REFIERE AL ESTUDIO DETALLADO DE LA VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS. PERMITE ESTUDIAR UN MECANISMO, YA QUE PROPORCIONA UNA MEDIDA DE LAS VELOCIDADES DE REACCIÓN, Y UNA INDICACIÓN SOBRE EL NÚMERO Y LA NATURALEZA DE LAS MOLÉCULAS QUE INTERVIENEN EN LA REACCIÓN. LOS EXPERIMENTOS SE LLEVAN A CABO A TEMPERATURAS Y CONCENTRACIONES DE REACTIVOS CONTROLADAS. CON PRECISIÓN. CONFORME TRANSCURRE LA REACCIÓN SE PUEDEN DETERMINAR LA

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DISMINUCIÓN O EL AUMENTO DE UN REACTIVO O PRODUCTO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO TRANSCURRIDO.

E) LA INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES, JUNTO CON UNA EXPRESIÓN MATEMÁTICA,CONDUCE A UNA MEJOR COMPRENSIÓN DE LOS MECANISMOS DE REACCIÓN.

Cinética Química LA CINÉTICA ES EL ESTUDIO DE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN, DETERMINADA QUE PRODUCTOS SE FORMAN MAS RÁPIDAMENTE.

LA CINÉTICA TAMBIÉN AYUDA A PREDECIR COMO CAMBIA LA VELOCIDAD SI SE CAMBIAN LAS CONDICIONES DE REACCIÓN1. LA CUESTIÓN RELATIVA A LA RAPIDEZ SE ENCUENTRA EN EL CAMPO DE LA CINÉTICA, UNA RAMA DE LA QUÍMICA EN LA QUE SE HACEN ESFUERZOS PARA RELACIONAR LAS VELOCIDADES DE LAS REACCIONES CON LAS PROPIEDADES DE LOS REACTIVOS Y ASPECTOS TALES COMO EL VOLUMEN, LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN; DEBEMOS SUPONER QUE EXISTEN LOS ÁTOMOS Y LAS MOLÉCULAS Y QUE LA TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES, LOS LÍQUIDOS, LOS SÓLIDOS Y LAS SOLUCIONES, ES SUSTANCIALMENTE CORRECTA.

ANALIZANDO LAS VELOCIDADES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS, DE ACUERDO CON LO QUE SE CREE QUE LOS ÁTOMOS Y LAS MOLÉCULAS SON CAPACES DE HACER Y LO QUE SE CREA QUE HACEN VERDADERAMENTE. PRIMERO SE INTERPRETAN LOS DATOS, Y ESTOS EXPRESARLOS EN FORMA ÚTIL. ESTE ENFOQUE SE DEBE, EN GRAN PARTE, EN UN CAMBIO QUÍMICO.

A+ B - C→ A– B + C

EN EL QUE A REACCIONA CON B – C, PARA PRODUCIR A – B Y C MEZCLANDO ESTE TIPO DE MUESTRA EN CUALQUIER EXPERIMENTO ESTÁN INVOLUCRADOS DECENAS O CIENTOS DE MILES DE BILLONES DE MOLÉCULAS DE AMBOS TIPOS. NO TODAS ELLAS SE MUEVEN EN LA MISMA DIRECCIÓN, YA QUE LA DISTRIBUCIÓN DE LAS DIRECCIONES DE MOVIMIENTOS ES AL AZAR; NI SE MUEVEN TAMPOCO TODAS A LA VELOCIDAD, YA QUE LA DISTRIBUCIÓN DE LAS VELOCIDADES ES TAMBIÉN AL AZAR.

VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN ES LA RAPIDEZ CON LA QUE APARECEN LOS PRODUCTOS Y DESAPARECEN LOS REACTIVOS.

LA VELOCIDAD SE PUEDE DETERMINAR MIDIENDO EL AUMENTO DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS PRODUCTOS CON EL TIEMPO, BIEN, LA DISMINUCIÓN DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS CON EL TIEMPO. LAS VELOCIDADES DE REACCIÓN DEPENDEN DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS. CUANTO MAYORES SEAN LAS CONCENTRACIONES, CON FRECUENCIA CHOCARAN LAS MOLÉCULAS DE LOS REACTIVOS Y MAYOR SERÁ LA PROBABILIDAD DE QUE SE

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PRODUZCA LA REACCIÓN. UNA ECUACIÓN DE VELOCIDAD (ALGUNAS VECES LLAMADA LEY DE VELOCIDAD) ES LA REACCIÓN ENTRE LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS Y LA VELOCIDAD DE REACCIÓN OBSERVADA. CADA REACCIÓN TIENE SU PROPIA REACCIÓN DE VELOCIDAD, DETERMINADA EXPERIMENTALMENTE MODIFICANDO LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS Y MIDIENDO EL CAMBIO EN LA VELOCIDAD.

POR EJEMPLO CONSIDERARSE LA REACCIÓN GENERAL:

A + B→ C + D.LA VELOCIDAD DE REACCIÓN GENERALMENTE ES PROPORCIONAL A LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS ([A] Y [B]) ELEVADAS A LOS COEFICIENTESA YB. SE UTILIZARA UNA EXPRESIÓN DE VELOCIDAD GENERAL PARA REPRESENTAR ESTA RELACIÓN COMO:

VELOCIDAD= KR [A]A[B]B

DONDE KR ES LA CONSTANTE DE VELOCIDAD. LOS VALORES DE LOS EXPONENTES (A YB) DEBEN SER DETERMINADOS EXPERIMENTALMENTE. NO SE PUEDE ADIVINAR O CALCULAR LA ECUACIÓN DE VELOCIDAD A PARTIR DE LA ESTEQUIOMETRÍA DE LA REACCIÓN. LA ECUACIÓN DE VELOCIDAD DEPENDE DEL MECANISMO DE REACCIÓN Y DE LA VELOCIDAD DE LOS PASOS INDIVIDUALES EN EL MECANISMO. EN LA ECUACIÓN DE VELOCIDAD GENERAL, EL EXPONENTE A SE CONOCE COMO ORDEN DE LAREACCIÓN CON RESPECTO AL REACTIVO A, Y B ES EL ORDEN DE LA REACCIÓN CON RESPECTO A B. LA SUMA DE LOS EXPONENTES (A + B) SE CONOCE COMO ORDEN TOTAL DE LA REACCIÓN.

EJEMPLO: LA SIGUIENTE REACCIÓN TIENE UNA ECUACIÓN DE VELOCIDAD SENCILLA:

EXPERIMENTALMENTE SE COMPRUEBA QUE CUANDO SE DUPLICA LA CONCENTRACIÓN DE BROMURO DE METILO,[CH3BR] SE DUPLICA LA VELOCIDAD DE REACCIÓN. CUANDO SE DUPLICA LA REACCIÓN ION HIDRÓXIDO,[OH-] TAMBIÉN SE DUPLICA LA VELOCIDAD, POR LO TANTO, LA VELOCIDAD ES PROPORCIONAL TANTO A LA CONCENTRACIÓN DE CH3BR COMO A LA DE OH-, POR LO QUE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN TIENE LA SIGUIENTE EXPRESIÓN:

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CINÉTICA QUÍMICA

OBTENCIÓN DE CLORURO DE TERBUTILO

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MATERIAL

AGITADOR MAGNÉTICOBAÑO DE AGUA ELÉCTRICOBARRA DE AGITACIÓN MAGNÉTICACOLECTOREMBUDO DE SEPARACIÓNEMBUDO DE FILTRACIÓN RÁPIDAESPÁTULA DE ACERO INOXIDABLEMANGUERAS P/REFRIGERANTEMATRAZ DE BOLA 25MLMATRAZ ERLENMEYER 50MLTERMÓMETRO -10 A 400 °C

MATRAZ ERLENMEYER DE 125MLPINZAS DE TRES DEDOS CON NUEZPORTA TERMÓMETROPROBETA GRADUADA DE 25MLRECIPIENTE DE PELTREREFRIGERANTEVASO DE PP DE 250MLT DE DESTILACIÓNTAPÓN DE CORCHO (NO.5)TAPÓN ESMERILADO 14/23

SUSTANCIAS

ACIDO CLORHÍDRICO CONCENTRADO 18MLALCOHOL TERBUTILICO 6MLCLORURO DE CALCIO 2GRSOLUCIÓN DE CARBONATO DE SODIO AL 10% 10MLSULFATO DE SODIO ANHIDRO 1GR

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Montaje del equipo

PROCEDIMIENTO1. EN UN MATRAZ ERLENMEYER DE 125ML CON TAPÓN COLOQUE: 6ML DE

TERBUTANOL, 18ML DE ACIDO CLORHÍDRICO CONCENTRADO, 2GR DE CLORURO DE CALCIO Y MÉZCLELOS CON AGITACIÓN VIGOROSA POR MEDIO DE UN AGITADOR MAGNÉTICO DURANTE 15 MIN.

2. TRANSFIERA EL CONTENIDO DEL MATRAZ A UN EMBUDO DE SEPARACIÓN.3. DEJE REPOSAR HASTA LA SEPARACIÓN DE FASES Y ELIMINE LA CAPA

INFERIOR (NOTA 1).4. LAVE DOS VECES EL CLORURO DE TER-BUTILO FORMADO CON UNA

SOLUCIÓN DE CARBONATO DE SODIO AL 10% (5ML CADA VEZ/NOTA 2).5. SEQUE EL CLORURO DE TER-BUTILO CON SULFATO DE SODIO ANHIDRO Y

PURIFÍQUELO POR DESTILACIÓN SIMPLE (NOTA 3).6. RECOJA LA FRACCIÓN QUE DESTILA ENTRE 42 – 45 °C.

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OBSERVACIONES*LA FASE INFERIOR CORRESPONDE AL HCL RESIDUAL.

*DURANTE LOS LAVADOS EL CLORURO DE TERBUTILO QUEDA EN LA FASE SUPERIOR.

*CONSULTE LA DENSIDAD DEL CLORURO DE TERBUTILO.

*EMPLEÉ UN SISTEMA DE DESTILACIÓN SENCILLA, CALIENTE EL MATRAZ SUMERGIDO EN UN BAÑO MARÍA.

*RECIBA EL DESTILADO EN UN MATRAZ CON UN BAÑO DE HIELO.

*PARA OBTENER DATOS CORRECTOS SE NECESITA QUE EL MATERIAL EMPLEADO ESTE LIMPIO Y SECO.

*DESDE EL MOMENTO QUE AGREGA LA MEZCLA DE ETANOL-AGUA EMPIECE A CONTAR EL TIEMPO DE DOS MINUTOS PARA HACER LA PRIMERA TITULACIÓN.

*UTILICE 1 Ó 2 GOTAS DE FENOFTALEÍNA.

*EL PUNTO FINAL DE LA TITULACIÓN ES CUANDO SE PRODUCE EL VIRE AL COLOR ROSA TENUE Y ESTE PERSISTE POR UN MINUTO.

*PARA OBTENER MEJOR DETECCIÓN DEL PUNTO DE EQUIVALENCIA, SUMERJA EL MATRAZ, QUE CONTIENE LA ALÍCUOTA, EN UN BAÑO DE HIELO

RESULTADOS

LA MEZCLA INICIAL ERA UNA SOLUCIÓN TURBIA QUE AL SER CALENTADA SE TORNO TRANSPARENTE.RENDIMIENTO.-PESO DEL MATRAZ: 51.546 GRPESO DEL MATRAZ CON SOLUCIÓN: 66.643 GRPESO DE MATRAZ CON DESTILADO: 60.788 GR -------------------- 5.855 GR

ConclucionPOR MEDIO DE ESTA PRÁCTICA SE LOGRÓ COMPROBAR EXPERIMENTALMENTE EL MECANISMO DE UNA REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA UNIMOLECULAR,

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MEDIANTE LA DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN A PARTIR DE LAS CONCENTRACIONES OBTENIDAS DEL MISMO AL OBTENER UN PRODUCTO, PARA DESPUÉS AL MISMO HIDROLIZARLO Y A PARTIR DE ESTE DETERMINAR SU VELOCIDAD DE REACCIÓN Y ASÍ MISMO SU CONSTANTE; TAMBIÉN SE DETERMINÓ EL MISMO MEDIANTE LA DETERMINACIÓN DEL MÉTODO GRÁFICO PARA LA COMPROBACIÓN DEL ORDEN EN EL QUE SE LLEVO A CABO LA REACCIÓN. POR LO TANTO, SE PUEDE COMPROBAR UNA REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA EXPERIMENTALMENTE CON LOS DATOS NECESARIOS PARA LA MISM

BIBLIOGRAFIA- LAIDER K.J., CINÉTICA DE REACCIONES. VOL. 1, EDITORIAL ALAMBRA, MADRID, ESPAÑA, 1971, PP1-10, 19-29.

- BREWSTER, R. Q. Y VANDER, WERF C. A., CURSO PRÁCTICO DE QUÍMICA ORGÁNICA, 2ª. EDICIÓN,ALAMBRA, ESPAÑA, 1970. PP. 82-86.

- MORRISON, R. T. Y BOYD, R. N., QUÍMICA ORGÁNICA, FONDO EDUCATIVO INTERAMERICANO, MÉXICO,1976.41

- MOORE, A. J. Y DALRYMPLE, D. L., EXPERIMENTAL METHODS IN ORGANIC CHEMISTRY, 2A. ED., W. B.SAUNDERS, EU, 1976, PP. 271-275.

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Practica 4

Cálculos con constantes de equilibrio.

La CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KC) SE CALCULA SABIENDO LAS CONCENTRACIONES CONOCIDAS EN EL EQUILIBRIO. UNA VEZ QUE SEPAMOS EL VALOR DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO, SE PUEDE UTILIZAR ESTA ECUACIÓN PARA RESOLVER CONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO CONOCIDAS.

Ejemplo del cálculo de la constante de equilibrio (Kc) :

SE DA EL SIGUIENTE EQUILIBRIO A 230ºC

2NO(g) + O2(g) 2NO2

NECESITAMOS SABER LAS CONCENTRACIONES PARA PODER REALIZAR LA ECUACIÓN:

CONCENTRACIONES: [NO] = 0´0542M [O2] = 0´127 M [NO2] = 15´5M

*Resolución:

Reactivos Productos

Kc = [NO2]2 2NO(g) + O2(g) 2NO2

[NO]2 · [O2]

NOTA: LOS CUADRADOS DE LA ECUACIÓN CORRESPONDEN CON EL NUMERO QUE VAYA DELANTE DE CADA FÓRMULA. PARA CALCULAR LA ECUACIÓN SE SITÚAN LOS PRODUCTOS ARRIBA DIVIDIDO POR LOS REACTIVOS.

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Kc = (15´5) 2 = 6´44 · 105 ( El resultado se da sin unidades) (0´0542) 2 · (0´127)

KC SOLO SERÁ CONSTANTE SI NO HAY CAMBIO DE TEMPERATURA.

Usos de la constante de equilibrio:

- AYUDAR A PREDECIR LA DIRECCIÓN DE UNA MEZCLA PARA LOGRAR EL EQUILIBRIO

- CALCULAR LAS CONCENTRACIONES DE REACTIVOS Y PRODUCTOS UNA VEZ ALCANZADO EL EQUILIBRIO.

Predecir la dirección de una reacción:

EJ: LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO PARA LA SIGUIENTE REACCIÓN ES KC = 54´3 A 430ºC

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

EN EL EXPERIMENTO SE COLOCAN 0´243 MOLES DE H2, 0´146 MOLES DE I2 Y 1´98 MOLES DE HI EN UN RECIPIENTE DE 1L A 430ºC.

¿ Se llevará a cabo una reacción neta que forme mas H2 e I2 , o bien mas HI?

- Se sustituyen las concentraciones iniciales en la expresión de equilibrio

[HI]20 = (1´98)2 111 Cociente de reacción (Qc)

[H2]0 · [I2]0 (0´243)·(0´146)

El subíndice “0” se refiere a las concentraciones iniciales.

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Como el cociente [HI]20 es mayor que Kc, este sistema no esta en equilibrio.

[H2]0 · [I2]0

El HI reaccionará para formar H2 e I2, disminuyendo el valor del cociente, por tanto la reacción tendrá la dirección de derecha a izquierda H2(g) + I2(g) 2HI(g)

El cociente de reacción (Qc) sirve para determinar que dirección tomará una reacción para estar en equilibrio, si se compara con la constante de equilibrio (Kc).

Hay 3 casos posibles:

- Qc > Kc : La relación de las concentraciones iniciales de los productos entre los reactivos es demasiado grande. Para alcanzar el equilibrio, los productos se deben compartir en reactivos. El sistema avanzará de derecha a izquierda, consumiendo productos y formando reactivos, para alcanzar el equilibrio.

- Qc = Kc : Las concentraciones iniciales son concentraciones en equilibrio.- Qc < Kc : La relación de concentraciones iniciales de productos a reactivos es muy

pequeña. Para alcanzar el equilibrio los reactivos se convertirán en productos. El sistema va de izquierda a derecha, consumiendo reactivos y creando productos, para alcanzar el equilibrio.

Comparación entre Kc y Qc para una reacción :

Al comenzar una reacción hay 0´249 moles de N2, 3´21 · 10-2 moles de H2 y 6´42 · 10-4 moles de NH3

en un reactor de 3´5 litros a 200ºC.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

- Si Kc vale 0´65 a esa temperatura ¿Estará el sistema en equilibrio? - Si no lo está, ¿ A que dirección se desplazará la reacción?Resolución

1) Se calcula las concentraciones iniciales

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[N2]0 = 0´249 mol = 0´0711 M

3´5 L

[H2]0 = 3´21 · 10-2 mol = 9´17 · 10-3 M 3´5 L

[NH3]0 = 6´42 · 10-4 mol = 1´83 · 10-4

3´5 L

2) Luego calculamos Qc

[NH3]20 = [ 1´83 · 10-4]2 = 0´611 = Qc

[N2]0 · [H2]30 [ (0´0711) · (9´17 · 10-3)3]

- Como Qc es menor que Kc (0´65), el sistema no esta en equilibrio. El resultado sera un incremento del producto NH3 y disminuirán los reactivos H2 e I2 .

La reacción se efectúa de izquierda a derecha :

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Bibliografía

Raymond Chang (1997). “Química”. Ed. Mc Graw Hill

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Practica n5

Preparación de ciclohexeno

OBJETIVOS

A) PREPARAR CICLOHEXENO POR DESHIDRATACIÓN CATALÍTICA DE CICLOHEXANOL.

B) COMPRENDER LA INFLUENCIA DE FACTORES EXPERIMENTALES QUE MODIFICAN UNA REACCIÓN REVERSIBLE.

Fundamento A) LA REACCIÓN PARA OBTENER CICLOHEXENO A PARTIR DEL CICLOHEXANOL

ES REVERSIBLEB) LA REVERSIBILIDAD DE UNA REACCIÓN SE PUEDE EVITAR: SI SE ELIMINA EL

PRODUCTO DE MEDIO DE REACCIÓN A MEDIDA QUE ESTA SUCEDE; SI SE AUMENTA LA CONCENTRACIÓN DE UNA O VARIOS REACTIVOS; SI SE AUMENTA O DISMINUYE LA TEMPERATURA EN EL SENTIDO QUE SE FAVOREZCA LA REACCIÓN DIRECTA ETC.

CICLOHEXANOL CICLOHEXENO

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C) POR LO TANTO, LAS CONDICIONES EXPERIMENTALES EN LAS QUE SE EFECTÚA UNA REACCIÓN DETERMINAN LOS RESULTADOS E ESTA EN CUANTO A CALIDAD Y CANTIDAD DEL PRODUCTO

DESHIDRATACIÓN CATALÍTICA DE ALCOHOLES PARA OBTENER ALQUENOS. LA DESHIDRATACIÓN DE LOS ALCOHOLES ES UN MÉTODO COMÚN DE OBTENCIÓN DE ALQUENOS. LA PALABRA DESHIDRATACIÓN SIGNIFICA LITERALMENTE “PÉRDIDA DE AGUA”. AL CALENTAR LA MAYORÍA DE LOS ALCOHOLES CON UN ACIDO FUERTE SE PROVOCA LA PERDIDA DE UNA MOLÉCULA DE AGUA (SE DESHIDRATAN) Y FORMAN UN ALQUENO

LA DESHIDRATACIÓN ES REVERSIBLE

EN LA MAYORÍA DE LOS CASOS LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO NO ES GRANDE. DE HECHO LA REACCIÓN OPUESTA (HIDRATACIÓN) ES UN MÉTODO PARA TRANSFORMAR LOS ALQUENOS EN ALCOHOLES.

LA REACCIÓN ES UNA ELIMINACIÓN Y SE FAVORECE A TEMPERATURAS ELEVADAS;LOS ÁCIDOS MAS COMÚNMENTE USADOS SON ÁCIDOS DE BRONSTED, DONADORES DE PROTONES, COMO EL ACIDO SULFÚRICO Y EL ACIDO FOSFÓRICO. LOS ÁCIDOS DE LEWIS COMO LA ALUMINA (AL2O3) SE UTILIZAN CON FRECUENCIA EN LAS DESHIDRATACIONES INDUSTRIALES EN FASE GASEOSA. LAS REACCIONES DE DESHIDRATACIONES DE LOS ALCOHOLES MUESTRAN VARIAS CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES QUE SE EXPLICAN A CONTINUACIÓN:

1). LAS CONDICIONES EXPERIMENTALES: TEMPERATURA Y CONCENTRACIÓN DEL ACIDO SE REQUIEREN PARA LOGRAR LA DESHIDRATACIÓN Y SE RELACIONA MUY CERCA CON LA ESTRUCTURA DEL ALCOHOL INDIVIDUAL.

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LOS ALCOHOLES EN DONDE EL GRUPO HIDROXILO ESTA UNIDO A UN CARBONO PRIMARIO (ALCOHOLES PRIMARIOS) SON LOS MAS DIFÍCILES DE DESHIDRATAR, LOS ALCOHOLES SECUNDARIOS CASI SIEMPRE SE DESHIDRATAN EN CONDICIONES MENOS SEVERAS. LOS ALCOHOLES TERCIARIOS, EN GENERAL SON TAN FÁCILES DE

DESHIDRATAR, QUE PUEDEN UTILIZARSE CONDICIONES EXTREMADAMENTE SUAVES. 2). ALGUNOS ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS TAMBIÉN SUFREN REORDENAMIENTO DE SUS ESQUELETOS DE CARBONO DURANTE AL DESHIDRATACIÓN

EL ACIDO SULFÚRICO Y/O EL ACIDO FOSFÓRICO CONCENTRADO A MENUDO SE UTILIZAN COMO REACTIVOS DE DESHIDRATACIÓN, YA QUE ESTOS ÁCIDOS ACTÚAN COMO CATALIZADORES Y COMO AGENTES DESHIDRATANTES. LA HIDRATACIÓN DE ESTOS ÁCIDOS ES MUY EXOTÉRMICA, LA REACCIÓN GLOBAL (UTILIZANDO EL ACIDO SULFÚRICO) es

EL GRUPO HIDROXILO DEL ALCOHOL ES UN GRUPO SALIENTE POBRE (OH-), PERO LA PROTONACIÓN POR EL CATALIZADOR ÁCIDO LO CONVIERTE EN UN BUEN GRUPO SALIENTE (H2O). EN EL SEGUNDO PASO, LA PERDIDA DE AGUA DEL ALCOHOL PROTONADO DA LUGAR A UN CARBOCATIÓN. EL CARBOCATIÓN ES UN ÁCIDO MUY FUERTE: CUALQUIER BASE DÉBIL COMO EL AGUA O EL HSO4- PUEDEN ABSTRAERLE PROTÓN EN EL PASO FINAL PARA FORMAR EL ALQUENO

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Material:1 AGITADOR MAGNÉTICO

1 COLECTOR

1 EMBUDO DE SEPARACIONES CON TAPÓN

2 MATRAZ ERLENMEYER DE 50ML

1 MATRAZ KITAZATO

1 MATRAZ BOLA QF 25ML

1 PARRILLA ELÉCTRICA

1 T DE DESTILACIÓN

2 VASOS DE P.P. DE 250 ML

1 T DE VACIO

1 PROBETA GRADUADA DE 25 ML

1 PIPETA GRADUADA DE 5ML

1 REFRIGERANTE CON MANGUERAS

1 TERMÓMETRO -10 A 400°C

1 MATRAZ PERA DE DOS BOCAS

3 PINZAS DE 3 DEDOS CON NUEZ

1 PORTA TERMÓMETRO

2 TUBOS DE ENSAYE

ReactivosCICLOHEXANOL 10ML

ACIDO SULFÚRICO .5ML

SOL. AL 5% DE NAHCO3 15ML

SULFATO DE SODIO ANHÍDRIDO 2 G

TETRACLORURO DE CARBONO 5ML

SOL. AL .2% DE KMNO4 25ML

SOL. DE BROMO EN CCL4 1ML

CLORURO DE SODIO Q.P. 2G

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Procedimiento:POR REFLUJO DIRECTO LA REALIZACIÓN DE ESTE MÉTODO TIENE POR OBJETIVO ESTABLECER UNA COMPARACIÓN CON EL ANTERIOR EN CUANTO A LOS RESULTADOS QUE SE OBTENGAN. POR ESTA RAZÓN, SOLO UN ALUMNO PONDRÁ EN PRÁCTICA ESTE MÉTODO EN TANTO LOS DEMÁS DEBERÁN TOMAR EN CUENTA EL RESULTADO PARA HACER LA COMPARACIÓN RESPECTIVA.

MONTE UN EQUIPO DE REFLUJO DIRECTO (FIGURA 1.1).

EN EL MATRAZ PERA DE DOS BOCAS COLOQUE 10ML DE CICLOHEXANOL, AGREGUE UNA GOTA A GOTA Y AGITANDO .5ML DE ACIDO SULFÚRICO CONCENTRADO, AGREGUE CUERPOS DE EBULLICIÓN Y ADAPTE EL RESTO DEL EQUIPO

CALIENTE EL SISTEMA CON LA PARRILLA EL SISTEMA DURANTE 45 MINUTOS.

LUEGO DÉJELO ENFRIAR UN POCO Y VIERTA LA MEZCLA DE REACCIÓN EN SU UNA SUSPENSIÓN DE 2G DE BICARBONATO DE SODIO EN 10ML DE AGUA. SEPARE ENTONCES DE LA FASE (FIGURA 1.3) ORGÁNICA, LÁVELA CON 3 PORCIONES DE 5ML DE SOLUCIÓN SATURADA DE BICARBONATO DE SODIO Y SÉQUELA CON SULFATO DE SODIO ANHÍDRIDO. PURIFIQUE POR DESTILACIÓN SIMPLE (FIGURA 1.2), EL CICLOHEXENO OBTENIDO.

MIDA EL VOLUMEN OBTENIDO Y ENTRÉGUELO AL PROFESOR Y CALCULE SU RENDIMIENTO DE LA REACCIÓN.

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Realice las siguientes

REACCIÓN CON BR2/CCL4 EN UN TUBO DE ENSAYE COLOQUE 1ML DE SOLUCIÓN DE BROMO EN TETRACLORURO DE CARBONO, AGREGUE 1ML DE CICLOHEXENO Y AGITE. OBSERVE E INTÉRPRETE LOS RESULTADOS. ESCRIBA QUE SE LLEVA A CABO.

REACCIÓN CON KMNO4 EN UN TUBO DE ENSAYE COLOQUE 1ML DE SOLUCIÓN DE PERMANGANATO DE POTASIO (ACIDULADA A PH 2 O 3), AGREGUE 1ML DE CICLOHEXENO Y AGITE. OBSERVE E INTÉRPRETE LOS RESULTADOS. ESCRIBA LA REACCIÓN QUE SE LLEVA A CABO

RESULTADOS:

Condiciones experimentales

Temperatura de la destilación

Volumen del destilado

% de la reacción

83-84°C 760mm/Hg

83°C 5.345 53.45%

CONCLUSIÓN:LA REACCIÓN POR LA CUAL SE EFECTUÓ LA OBTENCIÓN DE CICLOHEXENO NOS DIO UN RENDIMIENTO 53.45%, LAS PRUEBA DE BAEYER ES UN BUEN MÉTODO PARA LA IDENTIFICACIÓN DE COMPUESTOS DE DOBLE ENLACE EN ESA PRUEBA LO QUE OCURRES ES QUE EL MANGANESO CREÓ UN COMPUESTO DE COORDINACIÓN CON EL CICLOHEXENO LO CUAL HACE QUE CAMBIE EL COLOR PURPURA DE PERMANGANATO A COLOR CAFÉ DANDO POSITIVA LA PRUEBA DE BAEYER CONFIRMANDO LA OBTENCIÓN DE UN COMPUESTO CON DOBLE ENLACE.

Observaciones.

1) PARA AUMENTAR EL GRADIENTE DE TEMPERATURA EN LA COLUMNA CÚBRALA EXTERIORMENTE CON PAPEL ALUMINIO.

2) ENFRIE MUY BIEN EL APARATO ANTES DE DESMONTAR Y COLOQUE EL MATRAZ DE BOLA CON SU TAPÓN EN UN BAÑO DE HIELO.

3) TENGA CUIDADO DE UTILIZAR EL MATERIAL BIEN LIMPIO Y SECO.

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Bibliografías:

QUÍMICA ORGÁNICA

CABILDO MIRANDA, MARÍA PILAR ; GARCÍA FRAILE, AMELIA ; LÓPEZ, C.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA. UNED

818 PÁGINAS

IDIOMA: ESPAÑOL

1 EDICIÓN (05/2000)

QUÍMICA ORGÁNICA

NEIL E. SCHORE, K. PETER C. VOLLHARDT

EDICIONES OMEGA, S.A.

1208 PÁGINAS

IDIOMA: ESPAÑOL

2ª ED. EDICIÓN (12/1995)

QUÍMICA ORGÁNICA

CAREY, FRANCIS A.

EDITORIAL MCGRAW-HILL

1422 PÁGINAS

1 EDICIÓN (02/05/2006)

Page 41: practicas quimica organica 2

Practica 6

OBTENCIÓN DE n-BUTIRALDEHÍDO POR OXIDACIÓN DEn-BUTANOL

OBJETIVO

A) EJEMPLIFICAR LA OBTENCIÓN DE ALDEHÍDOS ALIFÁTICOS MEDIANTE LA OXIDACIÓN DE ALCOHOLES.B) FORMAR UN DERIVADO SENCILLO DEL ALDEHÍDO OBTENIDO Y CARACTERIZARLO

OXIDACIÓN DE ALCOHOLES

LOS ALCOHOLES PRIMARIOS PUEDEN SER OXIDADOS A ALDEHÍDOS Y ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DEPENDIENDO DE LAS CONDICIONES QUE SE UTILICEN. LOS ALCOHOLES SECUNDARIOS PUEDEN SER OXIDADOS A CETONAS ÚNICAMENTE. DE ENTRE LA GRAN VARIEDAD DE AGENTES OXIDANTES PARA COMPUESTOS ORGÁNICOS QUE SE HAN DESCUBIERTO, LOS MÁS COMÚNMENTE USADOS SON DERIVADOS DE CROMO HEXAVALENTE (CRVI) O MANGANESO HEPTAVALENTE

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EL REACTIVO QUE MÁS FRECUENTEMENTE SE UTILIZA PARA LA OXIDACIÓN DE ALCOHOLES A ALDEHÍDOS O CETONAS ES EL ÁCIDO CRÓMICO H2CRO4. EL ÁCIDO CRÓMICO SE PREPARA GENERALMENTE IN SITU, ADICIONANDO ÓXIDO CRÓMICO (CRO3) O DICROMATO DE SODIO (NA2CR2O7) AL ÁCIDO SULFÚRICO O ÁCIDO ACÉTICO.

EL MECANISMO MEDIANTE EL CUAL OCURRE LA OXIDACIÓN SE HA ESTUDIADO AMPLIAMENTE Y AUNQUE TODAVÍA NO SE CONOCEN LOS DETALLES COMPLETOS SE SUPONE QUE PROCEDE A TRAVÉS DE LA FORMACIÓN DE UN CROMATOÉSTER PROVENIENTE DEL ALCOHOL Y EL ÁCIDO CRÓMICO. EN ESTA ETAPA NO OCURRE NINGÚN CAMBIO EN EL ESTADO DE OXIDACIÓN. LA FORMACIÓN DEL PRODUCTO PUEDE OCURRIR POR DOS MECANISMOS ALTERNATIVOS: POR ABSTRACCIÓN DE UN PROTÓN POR UNA BASE Y ELIMINACIÓN DE UN ION HCRO3 (MECANISMO 1) O POR UN MECANISMO CONCERTADO, EN DONDE UNO DE LOS OXÍGENOS DEL CROMO ABSTRAE EL PROTÓN (MECANISMO 2).

EL CROMO IV FORMADO MEDIANTE EL MECANISMO ANTERIOR REACCIONARÁ PIDAMENTE CON CROMO VI PARA PRODUCIR DOS EQUIVALENTES DE CROMO V, EL CUAL TIENE TAMBIÉN LA CAPACIDAD DE OXIDAR ALCOHOLES A CETONAS O ALDEHÍDOS.

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Mecanismo de reacción

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Balanceo de ecuaciones orgánicas Redox

EL HECHO DE QUE UN ION INORGÁNICO SUFRA UNA OXIDACIÓN O UNA REDUCCIÓN PUEDE SER DETERMINADO AL ANALIZAR EL ESTADO DE OXIDACIÓN DE LOS ÁTOMOS: POR EJEMPLO ES FÁCIL VER QUE LA CONVERSIÓN DE FE 3+ A FE 2+ ES UNA REDUCCIÓN EN LA CUAL EL ION FE HA GANADO UN ELECTRÓN. CUANDO UN COMPUESTO ORGÁNICO ES OXIDADO O REDUCIDO, EL CAMBIO EN EL NÚMERO DE ELECTRONES NO SIEMPRE ES FÁCIL DE VER. UNA DE LAS TÉCNICAS DESARROLLADAS PARA BALANCEAR ESTE TIPO DE REACCIONES ES EL MÉTODO DE SEMIREACCIONES, UN EJEMPLO ES LA OXIDACIÓN DEL CICLOHEXANOL PARA DAR CICLOHEXANONA CON DICROMATO DE SODIO EN MEDIO ÁCIDO.

Materiales

1-MATRAZ PERA DE DOS BOCAS (50ML) 1-MATRAZ ERLENMEYER 50 ML 1-REFRIGERANTE C/MANGUERAS 1-KITASATO 250 ML C/MANGUERA 1-COLUMNA VIGREAUX 1-BUCHNER C/ALARGADERA 1-EMBUDO DE SEPARACIÓN C/TAPÓN 1-EMBUDO DE VIDRIO 1-"T" DE DESTILACIÓN 1-ESPÁTULA 1-COLECTOR

2-TUBOS DE ENSAYO 1-PARILLA 2-PINZAS DE TRES DEDOS C/NUEZ 1-PROBETA GRADUADA 25ML 1-VIDRIO DE RELOJ 1-TERMÓMETRO DE -10 A 400 ºC 1-RECIPIENTE PARA BAÑO 1-VASO DE PRECIPITADOS 400 ML 1-MATRAZ ERLENMEYER 125 ML 1-VASO DE PRECIPITADOS 150 ML 1-PIPETA DE 5 ML

SUSTANCIAS

DICROMATO DE POTASIO 1.9 G ÁCIDO SULFÚRICO CONC. 1.3 MLN-BUTANOL 1.6 ML 2,4-DINITROFENILHIDRAZINA 0.5 ML

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(Dibujos)

PROCEDIMIENTO

A UN MATRAZ PERA DE 2 BOCAS ADAPTE POR UNA DE ELLAS, UN EMBUDO DE ADICIÓN Y POR LA OTRA UN SISTEMA DE DESTILACIÓN FRACCIONADA CON COLUMNA DE VIGREAUX

EN UN VASO DE PRECIPITADOS DISUELVA 1.9 G DE DICROMATO DE POTASIO DIHIDRATADO EN 10 ML DE AGUA. AÑADA CUIDADOSAMENTE Y CON AGITACIÓN 1.3 ML DE ÁCIDO SULFÚRICO CONCENTRADO (LA REACCIÓN ES EXOTÉRMICA). SI AL ENFRIAR LA SOLUCIÓN PRECIPITA EL DICROMATO, CALIENTE SUAVEMENTE Y VACÍE AL EMBUDO DE SEPARACIÓN. COLOQUE EN UN MATRAZ PERA DE DOS

BOCAS 1.6 ML DE N-BUTANOL Y PIEDRAS DE EBULLICIÓN. ADAPTE A UNA DE LAS BOCAS EL EMBUDO DE ADICIÓN CON LA MEZCLA CRÓMICA, Y POR LA OTRA BOCA UN SISTEMA DE DESTILACIÓN FRACCIONADA.

CALIENTE CON BAÑO DE AIRE EL MATRAZ PERA Y CUANDO LOS VAPORES DEL ALCOHOL LLEGUEN A LA COLUMNA DE FRACCIONAMIENTO AGREGUE GOTA A GOTA LA MEZCLA CRÓMICA (APROX. EN 15 MIN.) TENIENDO CUIDADO DE QUE LA TEMPERATURA SE ENCUENTRE EN UN INTERVALO DE 75-80 ºC. AL TERMINAR LA ADICIÓN DE LA MEZCLA CRÓMICA, CONTINÚE CALENTANDO. COLECTE EN UN RECIPIENTE QUE ESTÉ EN BAÑO DE HIELO LA FRACCIÓN QUE DESTILA A UNA TEMPERATURA MENOR DE 90 ºC. PASE EL DESTILADO A UN EMBUDO DE SEPARACIÓN LIMPIO, SEPARE LA FASE ACUOSA, SEQUE CON SULFATO DE

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SODIO ANHIDRO LA FASE ORGÁNICA Y MIDA EL VOLUMEN DE N-BUTIRALDEHÍDO OBTENIDO PARA CALCULAR EL RENDIMIENTO.

AGREGUE DOS GOTAS DEL PRODUCTO A 0.5 ML DE REACTIVO DE 2,4-INITROFENILHIDRAZINA EN UN TUBO DE ENSAYO Y AGITE VIGOROSAMENTE, DEJE REPOSAR LAMEZCLA, DESPUÉS DE UNOS MINUTOS, PRECIPITA EL DERIVADO DEL ALDEHÍDO QUE SE PUEDE PURIFICAR POR CRISTALIZACIÓN DE ETANOL-AGUA. DETERMINE EL PUNTO DE FUSIÓN DELPRODUCTO OBTENIDO.

Observaciones LA REACCIÓN ES EXOTÉRMICA. CUANDO SE ENFRIA LA SOLUCIÓN DE DICROMATO SE FORMAN CRISTALES PARA DISOLVERLOS SE CALENTÓ A FLAMA LENTA SE PUSO EN EL EMBUDO DE SEPARACIÓN

*SE AGREGARON APROXIMADAMENTE UNAS 2 GOTAS POR SEGUNDO *LA DESIDROGENACION DEL ALCOHOL SE EFECTUA EN PRODUCCIÓN DE CALOR, PERO PUEDE SER NECESARIO CALENTAR LA MEZCLA DE EVZ EN CUANDO PARA QUE NO BAJE SU TEMPERATURA.*EL MATRAZ DONDE SE RECIBIÓ EL DESTILADO DEBE DE ESTAR EN BAÑO DE HIELO

FOTOS.

Page 47: practicas quimica organica 2

BIBLIOGRAFIA

A) VOGEL A.I.TEXT-BOOK PRACTICAL ORGANIC CHEMISTRY4RD EDITIONLONGMANS, LONDON (1978).

B) R.T. MORRISON Y R.N. BOYD.QUÍMICA ORGÁNICA

2A. EDICIÓNFONDO EDUCATIVO INTERAMERICANO S.A.MÉXICO (1985).

C) BRIEGER, G.QUÍMICA ORGÁNICA MODERNACURSO PRÁCTICO DE LABORATORIOEDICIONES DEL CASTILLO, S.A.MADRID (1970

Page 48: practicas quimica organica 2

Practica 7

Identificación de aldehídos y cetonas

OBJETIVO

A) IDENTIFICAR EL GRUPO CARBONILO DE ALDEHIDOS Y CETONAS. DISTINGUIR ENTRE UN ALDEHIDO Y UNA CETONA POR MEDIO DE REACCIONES CARACTERISTICAS Y FACILES DE LLEVAR A CABO EN EL LABORATORIO.

ALDEHIDOS Y CETONAS

A) EL GRUPO CARBONILO EN ALDEHÍDOS Y CETONAS REACCIONA CON DERIVADOS DEL AMONIACO PRODUCIENDO COMPUESTOS SÓLIDOS DE PUNTO DE FUSIÓN DEFINIDO.B) EL PUNTO DE FUSIÓN DE LOS DERIVADOS DE ALDEHÍDOS Y CETONAS PERMITEN CARACTERIZARLOS CUALITATIVAMENTE.C) EL GRUPO CARBONILO DE ALDEHÍDOS SE OXIDA FÁCILMENTE Y EL DE ACETONAS NO SE OXIDA.D) LAS O-HIDROXICETONAS, ASÍ COMO LOS AZUCARES REDUCTORES, REACCIONAN DE MANERA SEMEJANTE A LOS ALDEHÍDOS.E) LAS METIL-CETONAS, LOS METIL-ALCOHOLES Y EL ACETILDEHIDO DAN UNA REACCIÓN POSITIVA EN LA PRUEBA DE HALOFORMO.RTKUI

ALDEHÍDOS Y CETONAS SE CARACTERIZAN POR TENER EL GRUPO CARBONILO

LA FÓRMULA GENERAL DE LOS ALDEHÍDOS ES

LA FÓRMULA GENERAL DE LAS CETONAS ES Nomenclaura Propiedades físicas Síntesis Reacciones Anión Enolato

Nomenclatura

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Aldehídos

EL SISTEMA DE NOMENCLATURA CORRIENTE CONSISTE EN EMPLEAR EL NOMBRE DEL ALCANO CORRESPONDIENTE TERMINADO EN -AL.CUANDO EL GRUPO CHO ES SUSTITUYENTE SE UTILIZA EL PREFIJO FORMIL-.TAMBIÉN SE UTILIZA EL PREFIJO FORMIL- CUANDO HAY TRES O MÁS FUNCIONES ALDEHÍDOS SOBRE EL MISMO COMPUESTO .EN ESOS CASOS SE PUEDE UTILIZAR OTRO SISTEMA DE NOMENCLATURA QUE CONSISTE EN DAR EL NOMBRE DE CARBALDEHÍDO A LOS GRUPOS CHO (LOS CARBONOS DE ESOS CHO NO SE NUMERAN, SE CONSIDERA QUE NO FORMAN PARTE DE LA CADENA).ESTE ÚLTIMO SISTEMA ES EL IDÓNEO PARA COMPUESTOS CON GRUPOS CHO UNIDOS DIRECTAMENTE A CICLOS.

CETONASPARA NOMBRAR LOS CETONAS TENEMOS DOS ALTERNATIVAS:

1. EL NOMBRE DEL HIDROCARBURO DEL QUE PROCEDE TERMINADO EN -ONA .COMO SUSTITUYENTE DEBE EMPLEARSE EL PREFIJO OXO-.

2. CITAR LOS DOS RADICALES QUE ESTÁN UNIDOS AL GRUPO CARBONILO POR ORDEN ALFABÉTICO Y A CONTINUACIÓN LA PALABRA CETONA.

Propiedades físicas

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LOS COMPUESTOS CARBONÍLICOS PRESENTAN PUNTOS DE EBULLICIÓN MÁS BAJOS QUE LOS ALCOHOLES DE SU MISMO PESO MOLECULAR.NO HAY GRANDES DIFERENCIAS ENTRE LOS PUNTOS DE EBULLICIÓN DE ALDEHÍDOS Y CETONAS DE IGUAL PESO MOLECULAR.LOS COMPUESTOS CARBONÍLICOS DE CADENA CORTA SON SOLUBLES EN AGUA Y A MEDIDA QUE AUMENTA LA LONGITUD DE LA CADENA DISMINUYE LA SOLUBILIDAD.SÍNTESIS

Ozonólisis de alquenos Tratamiento con KMnO4 en caliente de alquenos.Este

método sólo es válido para la preparación de cetonas. Hidratación de alquinos Hidroboración-oxidación de alquinos Acilación de Friedel-Crafts del Benceno Oxidación de alcoholes

ReaccionesLA REACCIONES DE LOS ALDEHÍDOS Y CETONAS SON ESENCIALMENTE DE TRES TIPOS; ADICIÓN NUCLEOFÍLICA, OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN.

ADICIÓN NUCLEOFÍLICA

DEBIDO A LA RESONANCIA DEL GRUPO CARBONILO

LA REACCIÓN MÁS IMPORTANTE DE ALDEHÍDOS Y CETONAS ES LA REACCIÓN DE ADICIÓN NUCLEOFÍLICA CUYO MECANISMO ES EL SIGUIENTE:

SIGUEN ESTE ESQUEMA LA REACCIÓN CON HIDRUROS ( NABH4, LIALH4 ) DONDE NU- = H- Y LA REACCIÓN CON ORGANOMETÁLICOS (RMGLI, RLI) DONDE NU- = R-.

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ADICIÓN NUCLEOFÍLICA DE ALCOHOLES

Adición de amina primaria

Adición de Hidroxilamina

Adición de hidracinas

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Adición de Ácido Cianhídrico

Oxidación

Reducción

Hidruro

Hidrogenación

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Reducción de Clemmensen

Reacción de Wolff-Kishner

Materiales1 MATRAZ ERLENMEYER DE 50ML 1 VASO DE PP. DE 50ML 1 PROBETA GRADUADA 1 PINZA DE TRES DEDOS CON NUEZ1 PIPETA DE 10 ML1 RESISTENCIA ELÉCTRICATUBOS DE ENSAYE1 ESPÁTULA1 GRADILLA BUCHNER CON ALARGADERA1 AGITADOR DE VIDRIO1 KITASATO CON MANGUERAPINZAS P/TUBO DE ENSAYE1 EMBUDO DE VIDRIO1 VIDRIO DE RELOJ1 RECIPIENTE DE PELTRE

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SUSTANCIAS

SOL. 2,4-DINITROFENILHIDRAZINA

ETANOL

SOL. DE NAOH AL 10%HNO3 CONC.SOL. DE ACIDO CRÓMICO

YODURO DE K2-BUTANONA

ACETONA DESTILADA/KMNO4

ACETOFENONA

10ML

20ML

10ML

5ML

1ML

15ML

1GR

1ML

1GR

SOL. DE AGNO3 AL 5%NH4OH AL 5%H2SO4 CONCENTRADO

DIOXANO

BENZALDEHÍDO

PROPIONALDEHIDO

FORMALDEHIDO

2ML

5ML

5ML

3ML

1ML

1ML

1ML

PROCEDIMIENTO

1. REACCIÓN DE IDENTIFICACIÓN DE GRUPO CARBONILO.PREPARACIÓN DE 2,4-DINITROFENILHIDRAZONAS DE ALDEHÍDOS Y CETONAS.

1. DISUELVA 0.2 GR O 0.2ML (4 GOTAS) DEL COMPUESTO EN 2 ML DE ETANOL, ADICIONE 2ML DE SOLUCIÓN DE 2,4-DINITROFENILHIDRAZINA Y CALIENTE EN BAÑO DE AGUA DURANTE 5MIN.

2. DEJE ENFRIAR E INDUZCA CRISTALIZACIÓN AGREGANDO UNA GOTA DE AGUA Y ENFRIANDO SOBRE HIELO. (LA APARICIÓN DE UN PRECIPITADO INDICA PRUEBA POSITIVA Y PRESENCIA DE CARBONILO).

3. FILTRE EL PRECIPITADO Y RECRISTALICE DE ETANOL O ETANOL-AGUA.4. DETERMINE PUNTO DE FUSIÓN O DESCOMPOSICIÓN Y CONSULTE LAS TABLAS DE

DERIVADOS.

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2. ENSAYO CON ÁCIDO CRÓMICO.REACCIÓN POSITIVA CON ALDEHÍDOS E HIDROXICETONAS Y NEGATIVA PARA CETONAS.

1. DISUELVA 3 GOTAS O 150 MG DE ALDEHÍDO EN 1 ML DE ACETONA (NOTA 1).2. AÑADA 0.5 ML DE LA SOLUCIÓN DE ACIDO CRÓMICO RECIÉN PREPARADA. (UN

RESULTADO POSITIVO SERÁ INDICADO POR LA FORMACIÓN DE UN PRECIPITADO VERDE O AZUL DE SALES CROMOSAS)

CON LOS ALDEHÍDOS ALIFÁTICOS, LA SOLUCIÓN SE VUELVE TURBIA EN 5 SEGUNDOS Y APARECE UN PRECIPITADO VERDE OBSCURO EN UNOS 30 SEGUNDOS. LOS ALDEHÍDOS AROMÁTICOS REQUIEREN POR LO GENERAL DE 30 A 90 SEGUNDOS PARA LA FORMACIÓN DEL PRECIPITADO.

3. REACCIÓN DE TOLLENS PARA IDENTIFICACIÓN DE ALDEHÍDOS.

REACCIÓN POSITIVA PARA ALDEHÍDOS, NEGATIVA PARA CETONAS. SE EFECTÚA SOLAMENTE EN CASO DE OBTENER PRUEBA POSITIVA CON ACIDO CRÓMICO PARA EVITAR FALSAS POSITIVAS.PREPARACIÓN DEL REACTIVO DE HIDRÓXIDO DE PLATA AMONIACAL.

1. EN UN TUBO DE ENSAYE LIMPIO COLOQUE 2ML DE SOLUCIÓN DE NITRATO DE PLATA AL 5%, 1 – 2 GOTAS DE SOSA AL 10% Y GOTA A GOTA CON AGITACIÓN, UNA GOTA DE HIDRÓXIDO DE AMONIO AL 5%, JUSTO HASTA EL PUNTO EN QUE SE DISUELVA EL OXIDO DE PLATA QUE PRECIPITÓ, EVITANDO CUALQUIER EXCESO.(ESTE REACTIVO DEBE USARSE RECIÉN PREPARADO)

2. AL REACTIVO RECIÉN PREPARADO AGREGUE 0.1 GR Ó 2 GOTAS DE LA SUSTANCIA, AGITE Y CALIENTE EN BAÑO DE AGUA BREVEMENTE. (LA APARICIÓN DE UNA LAMINA DE PLATA INDICA PRUEBA POSITIVA)

3. UNA VEZ TERMINADA LA PRUEBA, EL TUBO DE ENSAYE DEBERÁ SER LIMPIADO CON ÁCIDO NÍTRICO.

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4. PRUEBA DEL YODOFORMO.

REACCIÓN POSITIVA PARA METILCETONAS Y ALCOHOLES PRECURSORES DEL TIPO ESTRUCTURAL R-CH(OH)-CH3, R=H, ALQUILO Ó ARILO). EL ÚNICO ALDEHÍDO QUE DA POSITIVO ES EL ACETALDEHÍDO.

1. EN UN TUBO DE ENSAYE COLOQUE 0.1 Ó 2 – 3 GOTAS DE LA MUESTRA, AGREGUE 2ML DE AGUA Y SI LA MUESTRA NO ES SOLUBLE EN ELLA, ADICIONE 3ML ÉTER.

2. AÑADA 1ML DE SOLUCIÓN DE NAOH AL 10% Y DESPUÉS AÑADA GOTA A GOTA (4-5ML) Y CON AGITACIÓN, UNA SOLUCIÓN DE YODO/YODURO DE POTASIO, JUSTO HASTA QUE EL COLOR DEL YODO PERSISTA.

3. CALIENTE LA MEZCLA EN BAÑO DE AGUA DURANTE DOS MINUTOS. (SI DURANTE ESE TIEMPO EL COLOR CAFÉ DESAPARECE, AGREGUE UNAS GOTAS MÁS DE LA SOLUCIÓN YODO/YODURO DE POTASIO HASTA LOGRAR QUE EL COLOR NO DESAPAREZCA DESPUÉS DE DOS MINUTOS DE CALENTAMIENTO)

4. DECOLORE LA SOLUCIÓN AGREGANDO 3-4 GOTAS DE SOSA AL 10%, DILUYA CON AGUA HASTA CASI LLENAR EL TUBO.

5. DEJE REPOSAR EN BAÑO DE HIELO, LA FORMACIÓN DE UN PRECIPITADO AMARILLO CORRESPONDIENTE AL YODOFORMO INDICA QUE LA PRUEBA ES POSITIVA. (NOTA 2)

ADAPTE POR UNA DE ELLAS, UN EMBUDO DE ADICIÓN Y POR LA OTRA UN SISTEMA DE DESTILACIÓN FRACCIONADA CON COLUMNA DE VIGREAUX

EN UN VASO DE PRECIPITADOS DISUELVA 1.9 G DE DICROMATO DE POTASIO DIHIDRATADO EN 10 ML DE AGUA. AÑADA CUIDADOSAMENTE Y CON AGITACIÓN 1.3 ML DE ÁCIDO SULFÚRICO CONCENTRADO (LA REACCIÓN ES EXOTÉRMICA). SI AL ENFRIAR LA SOLUCIÓN PRECIPITA EL DICROMATO, CALIENTE SUAVEMENTE Y VACÍE AL EMBUDO DE SEPARACIÓN. COLOQUE EN UN MATRAZ PERA DE DOS BOCAS 1.6 ML DE N-BUTANOL Y PIEDRAS DE

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EBULLICIÓN. ADAPTE A UNA DE LAS BOCAS EL EMBUDO DE ADICIÓN CON LA MEZCLA CRÓMICA, Y POR LA OTRA BOCA UN SISTEMA DE DESTILACIÓN FRACCIONADA.

CALIENTE CON BAÑO DE AIRE EL MATRAZ PERA Y CUANDO LOS VAPORES DEL ALCOHOL LLEGUEN A LA COLUMNA DE FRACCIONAMIENTO AGREGUE GOTA A GOTA LA MEZCLA CRÓMICA (APROX. EN 15 MIN.) TENIENDO CUIDADO DE QUE LA TEMPERATURA SE ENCUENTRE EN UN INTERVALO DE 75-80 ºC. AL TERMINAR LA ADICIÓN DE LA MEZCLA CRÓMICA, CONTINÚE CALENTANDO. COLECTE EN UN RECIPIENTE QUE ESTÉ EN BAÑO DE HIELO LA FRACCIÓN QUE DESTILA A UNA TEMPERATURA MENOR DE 90 ºC. PASE EL DESTILADO A UN EMBUDO DE SEPARACIÓN LIMPIO, SEPARE LA FASE ACUOSA, SEQUE CON SULFATO DE SODIO ANHIDRO LA FASE ORGÁNICA Y MIDA EL VOLUMEN DE N-BUTIRALDEHÍDO OBTENIDO PARA CALCULAR EL RENDIMIENTO.

AGREGUE DOS GOTAS DEL PRODUCTO A 0.5 ML DE REACTIVO DE 2,4-INITROFENILHIDRAZINA EN UN TUBO DE ENSAYO Y AGITE VIGOROSAMENTE, DEJE REPOSAR LAMEZCLA, DESPUÉS DE UNOS MINUTOS, PRECIPITA EL DERIVADO DEL ALDEHÍDO QUE SEPUEDE PURIFICAR POR CRISTALIZACIÓN DE ETANOL-AGUA. DETERMINE EL PUNTO DE FUSIÓN DELPRODUCTO OBTENIDO.

Observaciones

INDICACIONES DE IMPORTANCIA

1. ES IMPORTANTE QUE ANTES DE LLEVAR A CABO CADA PRUEBA, LOS TUBOS DE ENSAYE Y EL MATERIAL A EMPLEAR ESTE LIMPIO.

2. DEBERÁ TENER CUIDADO DE NO CONTAMINAR LOS REACTIVOS AL UTILIZARLOS.3. EL ALUMNO DEBERÁ USAR LAS CANTIDADES DE REACTIVOS Y PROBLEMAS

ESPECIFICADOS EN CADA PRUEBA, PUES UN EXCESO LO PUEDE LLEVAR A UNA INTERPRETACIÓN FALSA.

NOTA1. LA ACETONA QUE SE USA DEBE DE SER PURA PARA EL ANÁLISIS, Ó DE

PREFERENCIA ACETONA QUE HA SIDO DESTILADA SOBRE PERMANGANATO DE POTASIO.

2. EL PRECIPITADO SE FILTRARA Y SE DETERMINARA PUNTO DE FUSIÓN (119 °C) SOLO EN CASO DE PRUEBA DUDOSA.

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FOTOS.

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BIBLIOGRAFIA

A) D. BASAVAIAH, P. D. RAO, R. S. HYMA, TETRAHEDRON 1996, 52, 8001–8062.

B) E. CIGANEK, ORG. REACT. 1997, 51, 201–350