quimica 2

FIA -

Informe de Laboratoriode Química

EXPERIMENTO Nº06: COMPUESTOS OXIGENADOS

Curso:

QUIMICA

Profesor:

ING.MASGO CESAR

Integrantes

-Gamarra Gomez, Stalin Mersheli

-Espinoza Soto, Grover

-Hilario Albiño,Kenyi

Universidad Nacional de IngenieríaFacultad de Ingeniería Ambiental

COMPUESTOS OXIGENADOS

I. OBJETIVOS:

Identificar mediante ensayos cualitativo los principales grupos oxigenados tales como aldehídos y cetonas.

II. MARCO TEORICO

Éteres

Los éteres son compuestos que tienen un átomo de oxígeno unido a dos radicales hidrocarbonados. Se les puede considerar el resultado de sustituir el hidrógeno del grupo OH de los alcoholes por un radical hidrocarbonado. Según el tipo de estos radicales, los éteres pueden ser:

o Alifáticos, R—O—R (los dos radicales alquílicos).

o Aromáticos, Ar—O—Ar (los dos radicales arílicos).

o Mixtos, R—O—Ar (un radical alquílico y otro arílico).

Los éteres se llaman simétricos cuando los dos radicales son iguales y, asimétricos, si son distintos.

Obtención

a) Deshidratación de alcoholes

Los éteres alifáticos simétricos pueden obtenerse por deshidratación de alcoholes , mediante la acción del ácido sulfúrico. Este es uno de los métodos comerciales de preparación del éter ordinario, dietiléter, por lo que se llama frecuentemente éter sulfúrico.Se lleva a cabo tratando el alcohol con ácido sulfúrico a 140°. La deshidratación es intermolecular:

CH3—CH2OH

CH3—CH2OH

H2SO4

140º

H2O + CH3—CH2—O—CH2CH3

etanol dietiléter

Este proceso se ve fácilmente afectado por reacciones secundarias, como la formación de sulfatos de alquilo (especialmente si baja la temperatura), y la formación de olefinas (especialmente si sube la temperatura).

La deshidratación de alcoholes puede también realizarse en fase vapor, sobre alúmina a 300°, aunque este procedimiento sólo es satisfactorio con alcoholes primarios, ya que los secundarios y los terciarios dan lugar a la formación de olefinas.

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b) A partir de alcoholatos (Síntesis de Williamson)

Los alcoholatos dan lugar a la formación de éteres al ser tratados con halogenuros de alquilo según:

R—ONa + IR' R—O—R' + NaI

alcoholatohalogenurode alquilo

éter

Aldehídos y cetonas

Métodos de obtención

Entre los métodos de obtención de compuestos carbonílicos unos son comunes a aldehídos y cetonas, mientras que otros son propios de cada una de estas series, por lo que es conveniente estudiarlos por separado.

1.° Métodos de obtención comunes a aldehídos y cetonas

a) Oxidación de alcoholes

La oxidación de alcoholes primarios produce en una primera etapa, aldehídos; mientras que la oxidación de alcoholes secundarios conduce a cetonas.

Las cetonas son resistentes a la oxidación posterior, por lo que pueden aislarse sin necesidad de tomar precauciones especiales. En cambio, los aldehídos se oxidan fácilmente a los ácidos carboxí1icos correspondientes. Para evitar esta oxidación es necesario separar el aldehído de la mezcla reaccionante a medida que se va formando, lo que se consigue por destilación, aprovechando la mayor volatilidad de los aldehídos inferiores respecto a los correspondientes alcoholes. Así se obtiene, por ejemplo, el propanal:

CH3—CH2—CH2OH

Cr2O7Na2 + SO4H2

60-70 ºC

CH3—CH2—CHO

1-propanol propanal

2.º Métodos de obtención de cetonas

a) Reacción de nitrilos con reactivos de Grignard

Los reactivos de Grignard o magnesianos, R—MgX, se adicionan fácilmente a los enlaces múltiples polares, formando compuestos de adición que se hidrolizan con gran facilidad. Este es el fundamento de la gran variedad de aplicaciones de los magnesianos en síntesis orgánica. En el caso de los nitrilos, R—CN, la reacción de adición y posterior hidrólisis (en medio ácido), puede representarse esquemáticamente mediante la ecuación:

R—C (RR')C=N—MgX 2H2O R—CO—R' + XMgOH + NH3

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N + R'—MgX

b) Síntesis de Friedel-Crafts

Se pueden obtener cetonas a partir de hidrocarburos, empleando como reactivo atacante un halogenuro de acilo, R—CO—X , según la siguiente reacción:

Ar—H + X—CO—R

Cl3Al

Ar—CO—R + XH

Si R es un radical alifático, se obtiene una cetona mixta, mientras que si es aromático la cetona será también aromática.

Modernamente, la acetona se obtiene industrialmente en el proceso de obtención de fenol por oxidación catalítica de isopropilbenceno (cumeno).

c) Adición de CNH

Aldehídos y cetonas adicionan cianuro de hidrógeno para dar lugar a la formación de cianhidrinas (hidroxinitrilos).

R—CHO + HCN R—CHOH—CN

R—CO—R' + HCN

R—COH(CN)—R'

cetona cianhidrina

E) Oxidación

Las cetonas son muy resistentes a la acción de los agentes oxidantes, y cuando se oxidan lo hacen dando lugar a una mezcla de ácidos carboxílicos con menos átomos de carbono cada uno de ellos que la cetona que se oxida.

Los aldehídos se oxidan con facilidad incluso bajo la acción de oxidantes suaves para dar lugar a un ácido carboxílico (o sus sales) con el mismo número de átomos de carbono que el aldehído sometido a oxidación.

o Reacción de Tollens:

R—CHO + 2AgOH + NH4OH R—COONH4 + 2 H2O + 2Ag

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aldehídohidróxidoamónico

sal amoniacal delácido carboxílico

el reactivo es una disolución amoniacal de nitrato de plata. Con frecuencia la plata se deposita sobre el vidrio del recipiente originando un espejo.

Reacción de Fehling:

R—CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH R—COONa + 3 H2O + Cu2O

aldehídohidróxidosódico

sal amoniacal delácido carboxílico

los reactivos son: una disolución de sulfato cúprico y otra de hidróxido sódico y tartrato sodopotásico (que evita la precipitación del hidróxido cúprico).

Ácidos carboxílicos y ésteres

El grupo funcional de los ácidos orgánicos o carboxílicos se denomina carboxilo:

Su propiedad más importante es su carácter ácido, debido a que el grupo CO atrae fuertemente a los electrones del enlace O—H, con lo cual aumenta la polaridad de este grupo. Al ser tan polar el enlace O—H, el protón H+ se desprende fácilmente.

Carácter ácido del grupo carboxilo

ion carboxilato

Los ácidos orgánicos de la serie normal son débiles, siendo su constante de acidez del orden de 10-5.

Reacciones

Reacciones ácido-base

Los ácidos carboxílicos, al igual que los ácidos inorgánicos, reaccionan con metales desprendiendo hidrógeno y conbases inorgánicas produciendo sales.

R—COOH + Na R—COONa + 1/2 H2

Ácido Sal

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También reaccionan con otras bases, como el amoniaco o las aminas, dando sales amónicas que por deshidratación dan amidas, y éstas, por posterior deshidratación dan nitrilos.

Reacciones de esterificación. Ésteres

Los ácidos reaccionan con los alcoholes formando ésteres (R—COO—R') y agua. La reacción similar a la de la neutralización (en química inorgánica), se denomina esterificación:

2 R—OH + HO—SO3H R—O—SO2—O—R + 2 H2O

Alcohol Ácido inorgánico(ácido sulfúrico)

Éster inorgánico

R'—OH + R—COOH R—CO—O—R' + H2O

Alcohol Ácido inorgánico Éster carboxílico

Ésta es la reacción de sustitución más importante del grupo —OH de los ácidos orgánicos.

R—COOH + HO—R'

esterificación

hidrólisis

R—COO—R' + H2O

Ácido + alcohol Éster + agua

Si se esterifica un diácido con un dialcohol se puede obtener un poliéster. Los poliésteres tienen un gran campo de aplicación en la síntesis de polímeros de interés industrial.

III. DIAGRAMA DE FLUJOIV. CALCULOS Y REACCIONES

EXPERIMENTO 01:COMPORTAMIENTO ACIDO DEL ALCOHOL

(Formación del alcoxido de sodio)

CH3-CH2OH+Na(s) CH3CH2ONa +1/2H2

Etoxido de sodio

El sodio desplaza al hidrogeno del grupo alcohol (OH)

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EXPERIMENTO 02:OXIDACION DEL ALCOHOL CON UNA GENTE OXIDANTE CrO3 YH2SO4 -CH3-CH2OH+1ml acetona + CrO3 /H2SO4 CH3-COOH+Cr2 (SO4)3

Acido etanoico

Suspension Verde o azul

-CH3-CHOH+1ml acetona+ CrO3 /H2SO4 CH3-CO-CH3 + Cr2(SO4)3

Propanona

Suspension Verde o azul

- CH3-COH-CH3+1ml acetona+ CrO3 /H2SO4 NO RXNA CH3

EXPERIMENTO Nº03:OXIDACION DE ALCOHOLES CON KMnO4

- KMnO4 + NaOH+CH3-CH2OH CH3COOH+Mn(OH)2+K(OH)+H20

2ml 2% 6N Acido etanoico

- KMnO4 +NaOH+CH3-CHOH-CH3 CH3-CO-CH3 +Mn(OH)2+K(OH)+H20

Acetona

- KMnO4 +NaOH+CH3 -COH-CH3 NO RXNA CH3

EXPERIMENTO Nº04:PRUEBA PARA EL GRUPO CARBONILO

Gota a gota - H-CHO +ALCOHOL ETILICO+2,4DNFH 2,4 DNF hidrazona

Formaldehido hidracina precipitado rojo o anaranjado

-CH3-CO-CH3+ALCOHOL ETILICO+2.4DNFH 2,4 DNF hidrazonaHidracina

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EXPERIMENTO Nº05:OXIDACION CON EL REACTIVO DE TOLLENS

i. Se prepara el reactivo de tollens

AgNO3+NaOH Ag2O(ac) NH3(ac) gota a gota(agitar)Ppdo oscuro hasta disolver el ppdo

Ag(NH3)+

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Reactivo de tollensLuego:

a) H-CHO+1ml Reactivo de tollens calentar en H2O hirviendo

Ag0 +H-COOH Espejo de plata acido metanoico

b) CH3-CO-CH3+1ml Reactivo de tollens calentar en H2O hirviendo

Observar si hay espejo de plata si no hay entonces no se oxidara por lo tanto no se formara como un acido carboxílico

EXPERIMENTO Nº06OXIDACON DE ALCOHOLES CON EL DICROMATO DE POTACIO K2CrO7

-CH3-CH2OH+H2SO4+ K2CrO7 Cr2(SO4)3+ CH3CHO

Alcohol etilico etanal

-CH3-CHOH-CH3 +H2SO4+ K2CrO7 Cr2(SO4)3+ CH3-CO-CH3

Alcohol isopropilico acetone

- CH3-COH-CH3 +H2SO4+ K2CrO7 NO RXNA CH3

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V. OBSERVACIONES Y CONCLUCIONESVI. CUESTIONARIO

1. PROPIEDADES DE LOS ALCOHOLES

Los alcoholes suelen ser líquidos incoloros de olor característico, solubles en el agua en proporción variable y menos densa que ella. Al aumentar la masa molecular, aumentan sus puntos de fusión y ebullición, pudiendo ser sólidos a temperatura ambiente (p.e. el pentaerititrol funde a 260 °C). A diferencia de los alcanos de los que derivan, el grupo funcional hidroxilo permite que la molécula sea soluble en agua debido a la similitud del grupo hidroxilo con la molécula de agua y le permite formar enlaces de hidrógeno. La solubilidad de la molécula depende del tamaño y forma de la cadena alquílica, ya que a medida que la cadena alquílica sea más larga y más voluminosa, la molécula tenderá a parecerse más a un hidrocarburo y menos a la molécula de agua, por lo que su solubilidad será mayor en disolventes apolares, y menor en disolventes polares. Algunos alcoholes (principalmente polihidroxílicos y con anillos aromáticos) tienen una densidad mayor que la del agua.El hecho de que el grupo hidroxilo pueda formar enlaces de hidrógeno también afecta a los puntos de fusión y ebullición de los alcoholes. A pesar de que el enlace de hidrógeno que se forma sea muy débil en comparación con otros tipos de enlaces, se forman en gran número entre las moléculas, configurando una red colectiva que dificulta que las moléculas puedan escapar del estado en el que se encuentren (sólido o líquido), aumentando así sus puntos de fusión y ebullición en comparación con sus alcanos correspondientes. Además, ambos puntos suelen estar muy separados, por lo que se emplean frecuentemente como componentes de mezclas anticongelantes. Por ejemplo, el 1,2-etanodiol tiene un punto de fusión de -16 °C y un punto de ebullición de 197 °C.Propiedades químicas de los alcoholesLos alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases gracias a que el grupo funcional es similar al agua, por lo que se establece un dipolo muy parecido al que presenta la molécula de agua.

Por un lado, si se enfrenta un alcohol con una base fuerte o con un hidruro de metal alcalino se forma el grupo alcoxi, en donde el grupo hidroxilo se desprotona dejando al oxígeno con carga negativa. La acidez del grupo hidroxilo es similar a la del agua, aunque depende fundamentalmente del impedimento estérico y del efecto inductivo. Si un hidroxilo se encuentra enlazado a un carbono terciario, éste será menos ácido que si se encontrase enlazado a un carbono secundario, y a su vez éste sería menos ácido que si estuviese enlazado a un carbono primario, ya que el impedimento estérico impide que la molécula se solvate de manera efectiva. El efecto inductivo aumenta la acidez del alcohol si la molécula posee un gran número de átomos electronegativos unidos a carbonos adyacentes (los átomos

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electronegativos ayudan a estabilizar la carga negativa del oxígeno por atracción electrostática).Por otro lado, el oxígeno posee 2 pares electrónicos no compartidos por lo que el hidroxilo podría protonarse, aunque en la práctica esto conduce a una base muy débil, por lo que para que este proceso ocurra, es necesario enfrentar al alcohol con un ácido muy fuerte.

2. OBTENCION INDUSTRIAL DEL ALCOHOL

Los principales métodos de obtención de alcoholes son:

a) Hidratación de alquenos

Se trata de una reacción de adición electrófila, que esquemáticamente puede representarse mediante la ecuación:

R—CH=CH2 + H2O H2SO4

R—CHOH—CH3

El grupo - OH se adiciona al átomo de carbono más sustituido del doble enlace. Por ello, éste es un método muy apropiado para la obtención de alcoholes secundarios y terciarios, algunos de los cuales se preparan así industrialmente a partir de las fracciones de olefinas procedentes del craqueo del petróleo. Asimismo, éste es el método industrial más importante de fabricación de alcohol etílico, por hidratación del etileno, CH2 = CH2 en presencia de ácido sulfúrico.

b) Hidrólisis de halogenuros de alquilo

Se lleva a cabo normalmente en disolución de etanol acuoso y en presencia de catalizadores básicos, como KOH, AgOH, CO3Ca, etc.

R—CH2—Cl + AgOH AgCl + R—CH2OH

c) Reducción de compuestos carbonílicos

Esta reacción puede realizarse industrialmente con hidrógeno, en presencia de catalizadores, o bien en el laboratorio, mediante el hidruro de litio y aluminio, H4LiAl. Con aldehídos se obtienen alcoholes primarios y con cetonas alcoholes secundarios, según las siguientes ecuaciones:

d) Mediante reactivos de Grignard

La adición de un magnesiano o reactivo de Grignard a un compuesto carbonílico da lugar a un halogenuro de alcoximagnesio, que por hidrólisis conduce a un alcohol. Cuando se emplea

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formaldehído, H2C=O, como producto de partida, se obtiene un alcohol primario; con los restantes aldehídos se obtienen alcoholes secundarios y con las cetonas alcoholes terciarios.

e) Métodos especiales

Los dos primeros miembros de la serie de alcoholes alifáticos, metanol y etanol, se obtienen también por métodos especiales que conviene mencionar. El metanol se obtenía antiguamente por destilación seca de la madera, de donde procede el nombre de alcohol de madera con que a veces se le conoce. Modernamente, casi todo el metanol que se consume en la industria se obtiene por hidrogenación catalítica del monóxido de carbono, según la reacción:

CO + 2H2 CH3OH

Que se lleva a cabo a unos 400 °C y 200 atm, en presencia de catalizadores formados corrientemente por una mezcla de óxidos de cromo y de cinc. El alcohol metílico es muy venenoso. Por ello, el consumo humano de alcohol etílico para usos industriales, que está desnaturalizado con metanol produce graves lesiones en la vista, ceguera e incluso la muerte.

El etanol (alcohol del vino) se ha venido produciendo desde la antigüedad por fermentación de los azúcares (como glucosa), contenidos en jugos de frutos, para la fabricación de bebidas alcohólicas. La fermentación se produce por la acción de enzimas (o fermentos), que son catalizadores orgánicos complejos segregados por las células de levaduras, obteniéndose, como productos finales, etanol y CO2, según la reacción global:

C 6H12 06

2CO2 + 2CH3—CH2 OH

Glucosa Etanol

Además de la glucosa pueden también fermentar por la acción de levaduras otros azúcares más complejos y el almidón, contenido en la patata y cereales, que primero se desdoblan en azúcares simples, antes de la fermentación alcohólica propiamente dicha. Una concentración elevada de alcohol impide el proceso de fermentación, por lo que sólo pueden obtenerse concentraciones del 10 al 18 % en etanol, que son típicas de los vinos naturales. Por destilación fraccionada puede lograrse aumentar la riqueza en etanol hasta el 95 %, con 5% de agua, que es la composición que circula en el comercio y se vende en las farmacias como alcohol «puro»

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3. USOS INDUSTRIALES DEL OLCOHOL

-El etanol puede utilizarse como combustible para automóviles por sí mismo o también puede mezclarse con gasolina en cantidades variables para reducir el consumo de derivados del petróleo. El combustible resultante se conoce como gasohol (en algunos países, "alconafta"). Dos mezclas comunes son E10 y E85, que contienen el etanol al 10% y al 85%, respectivamente.

-El etanol también se utiliza cada vez más como añadido para oxigenar la gasolina estándar, como reemplazo para el metil terc-butil éter. Este último es responsable de una considerable contaminación del suelo y del agua subterránea. También puede utilizarse como combustible en las celdas de combustible.

-El etanol que proviene de los campos de cosechas (bioetanol) se perfila como un recurso energético potencialmente sostenible que puede ofrecer ventajas medioambientales y económicas a largo plazo en contraposición a los combustibles fósiles. Se obtiene fácilmente del azúcar o del almidón en cosechas de maíz y caña de azúcar, por ejemplo. Sin embargo, los actuales métodos de producción de bio-etanol utilizan una cantidad significativa de energía comparada al valor de la energía del combustible producido. Por esta razón, no es factible sustituir enteramente el consumo actual de combustibles fósiles por bio-etanol.

-El metanol, butanol, y algunos tipos de aceite vegetal son tres alternativas a ethanol. metanol y butanol pueden usarse a reemplace o extienda gasolina o combustible del diesel. Los aceites vegetales de , sin embargo, se limita a reemplazar sólo combustible del diesel hasta la investigación extensa demuestra por otra parte.

-El metanol es la alternativa más importante. es un alcohol líquido el un átomo del carbono conteniendo ([CH.sub.3]OH). Like el etanol, se usa para reemplazar o se mezcle con la gasolina. El Metanol de se produce por un proceso químico que usa el metano como el feedstock primario. El metanol también puede producirse de carbón o biomasa. En un la balanza mundial, la industria de producción de metanol es relativamente grande, y usa el embrague electromagnético para el feedstock. La Metanol producción requiere temperatura alta, presión alta, y los catalizadores especiales.

Este proceso es mucho más complejo que la producción del etanol y es generalmente barato en sólo plantas industriales muy grandes.

-El butanol es un alcohol del cuatro-carbono. tiene dos posible químico las estructuras, dependiendo de la posición del hidróxilo,: El N butanol ([CH.sub.3] [CH.sub.2] [CH.sub.2][CH.sub.2]OH) y 2 butanol ([CH.sub.3] [OH.sub.1] [CH.sub.2] [CH.sub.3]) la Fermentación de azucares . produce butanol. NO etanol Diferente o metanol, el butanol puede sustituya para o se mezcle con el combustible del diesel en la condensación la ignición engines. de que se

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produce por la fermentación bacteriana el almidón - o azúcar-conteniendo el feedstocks y purificó por la destilación. Las bacterias producen etanol y acetona además del el producto principal, el butanol.

La producción de butanol tiene dos desventajas: (1) la fermentación de butanol es difícil comparado con eso de etanol; y (2) la fermentación del butanol produce el combustible menos-útil por la unidad de el feedstock que la fermentación del etanol con la levadura. El Butanol de ha sido producido comercialmente bajo las condiciones de tiempo de guerra. Today, sin embargo, el butanol ya no se produce comercialmente para el uso como el combustible.

-El Propanol vulgarmente se lo llama “Alcohol Propílico” (CH3-CH2-CH2-OH).-El Propanol ,se utiliza como un antiséptico aún más eficaz que el alcohol etílico; es usado como un disolvente importante, su uso ams común es en forma de quitaesmalte. Además se utiliza como desnaturalizante, generalmente mezclado con otros compuestos.

4. ¿Por qué se les denomina a ciertos alcoholes espíritu de madera y espíritu de vino?

La palabra alcohol proviene del árabe الكحول al-kukhūl 'el espíritu', de al- (determinante) y kuḥūl que significa 'sutil'. Esto se debe a que antiguamente se llamaba "espíritu" a los alcoholes. Por ejemplo "espíritu de vino" al etanol, y "espíritu de madera" al metanol.Los árabes conocieron el alcohol extraído del vino por destilación. Sin embargo, su descubrimiento se remonta a principios del siglo XIV, atribuyéndose al médico Arnau de Villanova, sabio alquimista y profesor de medicina en Montpellier. La quinta esencia de Ramon Llull no era otra cosa que el alcohol rectificado a una más suave temperatura. Lavoisier fue quien dio a conocer el origen y la manera de producir el alcohol por medio de la fermentación vínica, demostrando que bajo la influencia de la levadura de cerveza el azúcar de uva se transforma en ácido carbónico y alcohol. Fue además estudiado por Scheele, Gehle, Thénard, Duma y Boullay y en 1854 Berthelot lo obtuvo por síntesis.1

VII. APLICACIONES A LA ESPECIALIDAD

-Su principal aplicación es la síntesis de SO3. Aplicación en la industria vinícola, antioxidante, antiséptico

-Formación de ácido sulfúrico

-la fabricación de abonos, refinación del petróleo, fabricaciónde explosivos, fabricación de productos químicos, decolorantes de plásticos, de fibras textiles, pinturas, paralimpiar de herrumbre el acero, en la fabricación de pilas y acumuladores. Indicador tradicional básico de la economía de un país.

- Yeso para construcción, tratamiento de aguas, fungicida, bañoselectrolíticos

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