SINTESIS Y DIFERENCIACION DE ALDEHIDOS Y CETONAS

Eduard Alejandro Carrascal S (189521) y Oscar Andrés Díaz (190053)Facultad de Ingeniería Ambiental, Universidad Pontificia Bolivariana

km 7 autopista a Piedecuesta, Floridablanca - Colombia

Realizado: 27-04-2011 Entregado: 28-04-2011

Resumen

Los aldehídos se caracterizan porque una de las valencia del carbono carbonilico estas sustituida por un átomo de hidrogeno. Las cetonas poseen en su estructura grupos sustituyentes alquílicos. Los aldehídos presentan el grupo carbonilo en posición terminal mientras que las cetonas lo presentan en posición intermedia.

Esta práctica estará dirigida al reconocimiento del grupo funcional carbonilo, en aldehídos, cetonas, a diferenciarlos, en fin comprobar experimentalmente las principales propiedades y reacciones químicas que presentan ellos, luego de realizada la prueba se puede evidenciar como los aldehídos reaccionan fácilmente mediante el reactivo de tollens y del calentamiento fehling, a diferencia de las cetonas que no presentaron cambios tan notables como con los aldehídos.

Introducción

En el curso de química orgánica, teóricamente se manejan muchas reacciones, las cuales son el centro de manejo de esta asignatura. En esta práctica se manejaran características que rodean o que poseen los aldehídos y las cetonas, las cuales sé varan o saldrán a relucir al ponerlos a reaccionar con compuestos que hacen evidente estas propiedades.

Los aldehídos y las cetonas contienen el grupo carbonilo, pero diferenciándose por la presencia de radicales, en el caso de las cetonas un el radical es un grupo alquílico y en los aldehídos se encuentra el hidrógeno.

Marco Teórico.

Los aldehídos y cetonas se encuentran entre los compuestos de mayor importancia, tanto en bioquímica como en la industria química. En el laboratorio, los aldehídos normalmente se elaboran por ruptura oxidativa de alquenos, por oxidación de alcoholes

primarios o por reducción parcial de cloruros de ácidos o ésteres. Las cetonas se producen de manera similar por ruptura oxidativa de alquenos, por oxidación de alcoholes secundarios, o por adición de diorganocupratos a cloruros de ácido.

La reacción de adición nucleofílica es la reacción más importante de los aldehídos y las cetonas, siendo posible elaborar una gran cantidad de productos por adición nucleofílica. Las reacciones son aplicables a cetonas y aldehídos, pero en general estos últimos son más reactivos por razones tanto estéricas como electrónicas.

En el presente capítulo abordaremos la forma de obtención de cetonas y aldehídos y a continuación las reacciones más significativas de ellos, mostrándose en forma de resumen.

ALDEHÍDOS Y CETONAS:

Los aldehídos y cetonas se encuentran entre los compuestos de más importancia tanto en la naturaleza como en la industria química. En la naturaleza, muchas de las sustancias necesarias para los sistemas vivos son aldehídos y cetonas. En la industria química se sintetizan grandes cantidades de tales compuestos, que se usan como solventes o como materias primas para una multitud de otros productos.

Propiedades de Aldehídos y Cetonas.-

El doble enlace carbono-oxígeno de los grupos carbonilos es similar en muchos aspectos al doble enlace carbono-carbono de los alquenos. El átomo de carbono carbonílico tiene hibridación sp2 y tres enlaces sigma. El cuarto electrón de valencia permanece en un orbital p del carbono, y por superposición con un orbital p del oxígeno forma con él un enlace pi. El átomo de oxígeno tiene otros dos pares de electrones no compartidos, que ocupan los dos orbitales restantes.

Como los alquenos, los compuestos carbonílicos son planares respecto al doble enlace, y tienen ángulos de enlace de 120º aproximadamente. Como podría esperarse, el doble enlace carbono-oxígeno es más corto (1.22 Aº contra 1.43 Aº) y más fuerte (175 kJ/mol contra 92 kJ/mol) que un enlace sencillo carbono-oxígeno. Los dobles enlaces carbono-oxígeno se encuentran polarizados debido a la elevada electronegatividad del oxígeno respecto a la del carbono.

La consecuencia más importante de la polarización del grupo carbonilo es la reactividad química del doble enlace carbono-oxígeno. En vista de que el carbono carbonílico tiene carga parcial positiva, éste es un sitio electrófilo y es atacado por nucleófilos. A la inversa, el oxígeno carboxílico tiene carga parcial negativa y es un sitio nucleófilo (básico).

Oxígeno nucleófilo; reacciona con ácidos y electrófilos

Carbono electrófilo; reacciona con bases y nucleófilos

Otra consecuencia de la polaridad del enlace carbonílico es que las moléculas de aldehídos y cetonas se asocian débilmente, lo cual hace que tengan puntos de ebullición mayores que los alcanos con peso molecular semejante. Sin embargo, debido a que no pueden formar puentes de hidrógeno, los aldehídos y las cetonas tienen puntos de ebullición menores que los alcoholes correspondientes. El formaldehído, el aldehído más simple, es gaseoso a temperatura ambiente, pero todos los otros aldehídos y cetonas son líquidos

La prueba de Tollens

El reactivo de Tollens, el agente de oxidación suave usado en esta prueba, es una solución alcalina de nitrato de plata, es transparente e incolora. Para evitar la precipitación de iones de plata como oxido de plata a un pH alto, se agregan unas gotas de una solución de amoniaco, que forma con los iones plata un complejo soluble en agua:

Al oxidar un aldehído con el reactivo de Tollens, se produce el correspondiente ácido carboxílico y los iones plata se reducen simultáneamente a plata metálica. Por ejemplo, el acetaldehído produce ácido acético, la plata suele depositarse formando un espejo en la superficie interna del recipiente de

reacción. La aparición de un espejo de plata es una prueba positiva de un aldehído. Si se trata el acetaldehído con el reactivo de Tollens, la reacción es la siguiente:

El aldehído se oxida a ácido carboxílico; es un agente reductor. Los iones de plata se reducen a plata metálica; son agentes oxidantes. El plateado de espejos se suele hacer con el reactivo de Tollens. En el procedimiento comercial se utiliza glucosa o formaldehído como agente reductor.

Reactivo de Fehling

El reactivo de Fehling permite determinar la presencia de aldehídos en una muestra desconocida. Se prepara de tal manera que es una mezcla de color azul que al añadirla a una muestra desconocida oxida a los grupos aldehídos y como resultado positivo de la prueba se observa un precipitado de color rojo ladrillo de óxido cuproso.

El reactivo de Fehling consta de dos soluciones A y B que se mezclan en partes iguales en el momento de usarse. La solución A es sulfato cúprico pentahidratado, mientras que la Solución B es de tartrato sódio potásico e hidróxido de sodio en agua. Cuando se mezclan las dos soluciones, se obtiene un complejo cúprico tartárico en medio alcalino, de color azul, de la siguiente manera:

El color azul de la solución cúprica del Fehling desaparece con la presencia de un Precipitado de color rojo ladrillo (el cobre se reduce de +2 a +1) y la oxidación del aldehído al correspondiente ácido carboxílico:

Parte experimental

Reactivo de tollens.

Inicial mente se debe disolver 0.25g de Nitrato de Plata en 2,5 ml de agua, adicionándole 0,13 g Hidróxido de sodio, con este resultado se añade gota a gota, hidróxido de amonio diluido (1:1), hasta que se disuelva el precipitado, hasta que se torne transparente, el reactivo debe usarse inmediatamente ya que al conservarse por más de 10 horas forma compuestos explosivos, ya obtenido el reactivo de tollens se reparte equitativamente en 4 tubos de ensayo, previamente marcados indicando que deben haber 2 para aldehídos y 2 para cetonas y luego agregar dichas sustancias, para aldehídos se adicionara benzaldehído y formaldehido, para centona se adicionara acetona y acetofenona, cada uno en cantidad de 0,5 ml.

Reactivo de fehling

Para el reactivo de fehling se deben preparar 2 soluciones A y B, la solución A se prepara adicionando 0.7g de Sulfato de cobre en 10ml de agua, y para la solución B 1,2 g de Hidróxido de sodio y 3,5 de sal de Rochelle y aforarlos en 10 ml, agregar 0,5 ml de cetona y aldehído en 2 tubos de ensayo, y caliente a baño maría.

Resultados y discusiones.

Para el reactivo de tollens se evidencio lo siguiente.

Tubo 1a (Aldehído): al adicionar gotas de formaldehido se fue formando un espejo de plata, muy mínimo ya que se situó en la parte baja del tubo y no uniformemente, la sustancia torno un color café gris.

Tubo 2a (Aldehído): al adicionar las gotas de benzaldehído, teniendo en cuenta que tuvo que agitarse ya que no son miscibles, por ser un aldehído aromático los cuales no son solubles en medio acuoso. Reacciono formando un espejo de plata más prominente que en formaldehido.

Tubo 1c (cetona): cuando se adiciono acetona que es miscible en agua, se agito y no paso nada ya que las cetonas no se oxidan, y con el paso del tiempo tampoco se noto algún cambio.

Tubo 2c (cetona): al adicionar acetofenona que no es miscible en agua por ser una cetona aromática, hubo la necesidad de agitar, para esta reacción se supone que no debía ocurrir nada pero se obtuvo un cambio de color puesto que los tubos de ensayo no estaban limpios en su totalidad, tenían impurezas, que afectaron esta reacción.

Reactivo de Fehling

Tubo 1a (aldehído): tuvo diversos cambios de colores, primero paso de azul rey a morado, luego a transparente con un leve precipitado en la parte baja del tubo, este precipitado tenía un color cobre rojizo, esto se debe debido a que se oxida a acido y se reduce a sal de cobre, la sal de cobre es la del color rojizo.

Tubo 2a (aldehído): a temperatura ambiente se mantuvo estable el color azul, pero al adicionar calor, se logro ver el precipitado rojo que se debe a la sal de cobre.

Tubo 1c (cetona): En el tubo de ensayo de la cetona, la acetona ni siquiera se mezcla con el reactivo Fehling. Pusimos a calentar todo a baño María. En este mismo tubo de ensayo el líquido comienza a burbujear. Finalmente la sustancia transparente se junta con la

celeste y luego se pone todo de un tono azulado. La acetona se evapora hasta que desaparece dado que su punto de ebullición es mucho menos que el de Fehling (el punto de ebullición de este reactivo es igual al del agua).

Tubo 2c (cetona): para este tubo de ensayo al igual que la primera cetona no hubo reacción

Temas de consulta

1. Que otras propiedades químicas se utilizan para diferenciar aldehídos y cetonas.

Reactivo de BenedictLa Prueba de Benedict tiene el mismo fundamento de la de Fehling y permite, por lo tanto, la determinación de aldehídos en una muestra desconocida. En este reactivo se emplea el citrato de sodio en reemplazo del tartrato sódico potásico y el complejo que se forma es de citrato sódico cúprico en un medio alcalino.

Reactivo de Schiff El reactivo de Schiff es clorhidrato de p-rosaanilina que se decolora con ácido sulfuroso y reacciona con los aldehídos produciendo una coloración púrpura. Permite diferenciar aldehídos y cetonas,.

2. Importancias de los aldehídos y cetonas en la industria y a nivel cotidiano

Muchos aldehídos y cetonas tienen aplicaciones importantes. Los compuestos industriales más importantes son el formaldehído, acetaldehído, llamado formalina, seusa comúnmente preservar

especímenes biológicos. El benzaldehído, el cinamaldehído, la vainilla, son algunos de los muchos aldehídos y cetonas que tienen olores fragantes. Los aldehídos y cetonas se encuentran entre los compuestos de mayor importancia, tanto en bioquímica como en la industria química.

Principalmente, se los usa como solventes orgánicos. Por ejemple la acetona se usaba como componente de los quitaesmaltes. Además, cuando trabajas en laboratorios, se usan como separadores de componentes en extracciones para identificar los componentes de una mezcla. Y también son los solventes usados para corridas de HPLC (cromatografias liquidas de alta performance), también para identificar componentes de un producto.

3. Ecuaciones químicas

Benzaldehido + reactivo de Tollens

Formaldehido + reactivo de tollens

Conclusiones

Las reacciones de los aldehídos y las cetonas hechas en la práctica fueron caracterizadas para identificarlos y corroborar con propiedades, ya que resaltan como propiedad los colores que se observan para cada uno y dependiendo de este se puede decir que tipo o que característica tiene el aldehído o cetona utilizada y analizada.

Los aldehídos y las cetonas contienen el grupo carbonilo (C=O). El carbono carbonílico de un aldehído está unido como mínimo a un hidrógeno (R-CHO), pero el carbono carbonílico

Donde R es el sustituyente.

de una cetona no tiene hidrógeno (R-CO-R). El formaldehído es el aldehído más sencillo (HCHO); la acetona (CH3COCH3) es la cetona más simple. Las propiedades físicas y químicas de los aldehídos y las cetonas están influidas por la gran polaridad del grupo carbonilo. Las moléculas de aldehídos y cetonas se pueden atraer entre sí mediante interacciones polar-polar. Estos compuestos tienen puntos de ebullición más altos que los correspondientes alcanos, pero más bajos que los alcoholes correspondientes.

Los aldehídos y cetonas son producidos por la oxidación de alcoholes primarios y secundarios, respectivamente. Por lo general, los aldehídos son más reactivos que las cetonas y son buenos agentes reductores. Un aldehído puede oxidarse al correspondiente ácido carboxílico; en cambio, las cetonas son resistentes a una oxidación posterior.

Cabe resaltar que se obtuvieron imperfecciones puesto que los tubos no estaban totalmente limpios, libres de alguna otra sustancia utilizada en ellos. Tener mas precaucion a la hora de realizar estas practicas.

Bibliografia

www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r46784.PD

www.udec.cl/quimles/.../ aldehidos _y_ cetonas .htm

www.utadeo.edu.co/.../guia_5_reconocimiento_alcoholes_ aldehidos _cetona.pdf

http://mail.solociencia.com/videos/online/identificacion-aldehidos-cetonas-/9gcOUA2IPlM&feature=youtube_gdata/