Universidad Veracruzana FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS CAMPUS COATZACOALCOS – MINATITLÁN EXPERIENCIA EDUCATIVA QUÍMICA ORGÁNICA II NRC: 13976 FACILITADOR AGUILAR YE MIRTHZA IB-301 INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA PRELABORATORIO PRÁCTICA: QUÍMICA DE LOS ALCOHOLES EQUIPO: BARRERA TORRES ABRAHAM GIOVANI HERNÁNDEZ LORENZO HARUMI MENDOZA MARTÍNEZ VENUS PITALÚA PÉREZ KEVIN JAVIER VARGAS AGUILERA OSCAR PERIODO AGOSTO 2022 – ENERO 2023 FECHA: 30/09/22 PRÁCTICA No.3 QUIMICA DE LOS ALCOHOLES OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA Conocer e identificar a los diferentes tipos de alcoholes de acuerdo a su estructura y propiedades que manifiestan Comprender el comportamiento ácido-base que presentan los alcoholes. Analizar y comprender las diferencias estructurales que originan que los alcoholes no presenten las mismas velocidades de reacción. Analizar y comprender los mecanismos que se presentan en las reacciones a efectuar. TOXICIDAD DE LOS REACTIVOS Y PRODUCTOS Alcohol etílico absoluto Inflamable Provoca irritación ocular grave Usar equipo de protección personal al utilizarlo Alcohol n-propílico Toxicidad aguda Nocivo en caso de ingestión Irritación cutánea leve Lesiones oculares graves Inflamable Alcohol n-butílico Inflamable Riesgo por inhalacion menor Puede generar irritacion en la piel Puede generar lesiones graves en los ojos Alcohol s-butílico Lesiones o irritación ocular grave Toxicidad especifica en órgano blanco (única exposición) Inflamable Alcohol t-butílico Toxicidad aguda por inhalacion Lesiones o irritacion ocular grave Toxicidad especifica en órgano blanco (única exposición) Alcohol n-amílico Inflamable Toxicidad especifica en determinados organos Irritación de las vías respiratorias Sodio metálico: Puede causar dificultad respiratoria Causa quemaduras severas e incluso ceguera al estar en contacto con los ojos Al estar en contacto con la piel causa quemaduras térmicas y causticas Nocivo en caso de ingestión Sol. De dicromato de potasio Corrosivo al estar en contacto con ojos, piel y el tracto respiratorio Ácido acético glacial Corrosivo Combustible Puede causar daños por inhalación La exposición repetida puede causar el aumento del espesor de la piel y la formación de grietas. Ácido salicílico sólido Toxicidad aguda Nocivo en caso de ingestión Provoca lesiones oculares graves Sol. Saturada de acetato de calcio Puede generar lesiones oculares Irritante al estar en contacto con la piel Nocivo en caso de ingestión Ácido clorhídrico concentrado Altamente corrosivo Ocasiona quemaduras graves al entrar en contacto con la piel Puede generar ceguera Ácido sulfúrico concentrado y al 10% Puede producir graves quemaduras de la piel y los ojos Puede producir agujeros en el estómago si se ingiere Puede irritar la nariz y la garganta, Dificultar la respiración si se inhala. Cloruro de zinc sólido Toxicidad aguda Puede causar quemaduras del tracto gastrointestinal si se traga. Corrosión/irritación cutánea grave Puede causar daños profundos en los tejidos. Lesión grave/irritación ocular DIAGRAMA DE BLOQUES Para PRACTICA N° 3 "Quimica de los alcoholes" las propiedades fisícas: Examinar el olor y la solubilidad en agua de los alcoholes metílico, etílico, propilico, n-butilico y namílico. añadir 1.5 mL de agua y ensaye frente al tornasol la solucion resultante. (observar el olor y formular las reacciones que han tenido lugar). Cuando haya concluido la reaccion pasar la solucion a un vidrio de reloj y dejar que se evapore el exceso de acohol, (observar el aspecto del residuo). En tres tubos de ensaye añadir 2 mL de los alcoholes n-butílico, sbutílico y t-butílico, añadir a cada tubo un trozo de sodio. (se compara las velocodades de reaccion). En caso de ser necesario para completar la reaccion, colocar los tubos en agua caliente. (anotar observaciones). Ponerlos en un vaso con agua hirviendo durante 10 min. (observar si ocurre algun cambio). seleccionar los tubos en las que las soluciones sean aun transparentes y homogeneas despues de haber permanecido cinco min a temperatura ambiente. Anotar los resultados. Lavar, secar y entregar los materiales. FIN A 1 mL de agua contenido en un tubo de ensayo se le añadira 0.5 mL de alcohol, gota a gota, esta prueba se repite con los alcoholes s-bitílico y t-butílico. Para determinar propiedades ácidas: las Añadir un trozo de sodio (del tamaño de una lenteja) a 2.5 mL de alcohol con tenido en un tubo de ensayo. Velocidades relativas de reaccion con HCl: Añadir 1 mL de alcohol nbutilico, s-butilico y tbutilico, respectivamente en 3 tuvos de ensaye, añadir a cada tubo 3 mL de HCl concentrado. (observar la reaccion). La diferencia en las velocidades de reaccion de los alcoholes primarios, secundarios y teciarios con el HCl se acentua al añadir cloruro de zinc que actua como catalizador. MEDIDAS DE SEGURIDAD Portar adecuadamente la bata de laboratorio, guantes y lentes de seguridad. Para detectar el olor de una sustancia, no se debe colocar directamente sobre el recipiente: utilizando la mano abierta como pantalla, es posible hacer llega una pequeña cantidad de vapor hasta la nariz. Los frascos deben cerrarse inmediatamente después de su uso. Cuando se caliente una sustancia en un tubo de ensayo, el extremo abierto del tubo no debe dirigirse a ninguna persona cercana a fin de evitar accidentes. Extremar las precauciones en el encendido de los mecheros, manteniendo la llama encendida durante el tiempo estrictamente necesario. PROCEDIMIENTO PARTE 1. Propiedades Físicas Examine el olor y la solubilidad en agua de los alcoholes metílico, etílico, n-propílico, n-butílico y n-amílico (añadiendo 0.5 ml del alcohol, gota a gota, a 1 ml de agua contenido en un tubo de ensayo). Repita la prueba con los alcoholes s-butílico y t-butílico. PARTE 2. Propiedades ácidas de los alcoholes Añada un trozo de sodio del tamaño de una lenteja, a 2.5 ml de alcohol etílico absoluto contenido en un tubo de ensayo. Cuando haya concluido la reacción pase la solución a un vidrio de reloj y deje que evapore el exceso de alcohol. Observe el aspecto del residuo. Añada 1.5 ml de agua y ensaye frente al tornasol la solución resultante. Observe el olor y formule las reacciones que han tenido lugar. Ponga en tres tubos de ensaye 2 ml de los alcoholes n-butílico, s-butílico y tbutílico anhidros, respectivamente. Añada a cada tubo un trocito de sodio y compare las velocidades de reacción. Caliente si es necesario para completar la reacción, colocando los tubos en un vaso con agua caliente. Anote sus observaciones. PARTE 3. Velocidades relativas de reacción con ácido clorhídrico Ponga 1 ml de alcohol n-butílico, s-butílico y t-butílico, respectivamente en tres tubos de ensaye. Añada a cada tubo 3 ml de HCI concentrado. Observe cualquier síntoma de reacción. La diferencia en las velocidades de reacción de los alcoholes primarios, secundarios y terciarios con el HCI se acentúa al añadir cloruro de zinc que actúa como catalizador PARTE 4. Comparación de alcoholes primarios, secundarios y terciarios Prepare una solución oxidante añadiendo 1 ml de ácido sulfúrico concentrado a 6 ml de una solución de dicromato de potasio al 10%. Enfríe la solución y vierta 2 ml de esta solución en un tubo de ensayo y añada 0.5 ml de alcohol n-butílico. Agite el tubo y observe cualquier cambio. Repita el ensayo con alcohol s-butílico y finalmente con alcohol t-butílico. Anote los resultados encontrados. PARTE 5. Alcohol sólido Mezcle 9 ml de alcohol etílico con 1 ml de una solución saturada de acetato de calcio, vertiendo ambas soluciones simultáneamente en un vaso pequeño. Deje estar la mezcla hasta que se gelifique. Examínela entonces. Ponga una pequeña muestra en una cápsula e ínflamela. Este es un ejemplo de alcohol sólido o calor en conserva. PRELABORATORIO 1. Investigar los tipos generales de reacción que presentan los alcoholes Las reacciones de alcoholes son aquellas reacciones que son específicas para el grupo funcional alcohol. Se clasifican: Oxidaciones: La oxidación de grupos hidroxilos es una reacción orgánica importante. Los alcoholes primarios (R-CH2-OH) pueden ser oxidados a aldehídos (R-CHO) o ácidos carboxílicos (R-COOH), mientras que la oxidación de alcoholes secundarios (R1R2CH-OH), normalmente termina formando cetonas (R1R2C=O). Los alcoholes terciarios (R1R2R3C-OH) son resistentes a la oxidación. a) La oxidación directa de los alcoholes primarios a ácidos carboxílicos: normalmente transcurre a través del correspondiente aldehído, que luego se transforma por reacción con agua en un hidrato de aldehído (RCH(OH)2), antes de que pueda ser oxidado a ácido carboxílico. A menudo es posible interrumpir la oxidación de un alcohol primario en el nivel de aldehído mediante la realización de la reacción en ausencia de agua, de modo que no se puedan formar hidratos de aldehído. b) Oxidación de alcoholes a aldehídos: c) Oxidación de alcoholes a cetonas: Entre los reactivos útiles para la oxidación de alcoholes secundarios a cetonas, pero por lo general ineficaces para la oxidación de alcoholes primarios a aldehídos, se incluyen el trióxido de cromo (CrO3) en una mezcla de ácido sulfúrico y acetona (oxidación de Jones), y ciertas cetonas, como por ejemplo la ciclohexanona, en presencia de isopropóxido de aluminio (oxidación de Oppenauer). Otro método es la oxidación catalizada por oxoamonio. d) Oxidación de alcoholes a ácidos carboxílicos: e) Oxidación a dioles: Formación de halogenuros de alquilo a partir de alcoholes Deshidratación de alcoholes Es el proceso químico que consiste en la transformación de un alcohol para poder ser un alqueno por procesos de eliminación. Para realizar este procedimiento se utiliza un ácido mineral para extraer el grupo hidroxilo (OH) desde el alcohol, generando una carga positiva en el carbono del cual fue extraído el Hidroxilo el cual tiene una interacción eléctrica con los electrones más cercanos (por defecto, electrones de un hidrógeno en el caso de no tener otro sustituyente) que forman un doble enlace en su lugar. Por esto, la deshidratación de alcoholes es útil, puesto que fácilmente convierte a un alcohol en un alqueno. 2. Indicar las diferencias estructurales de los alcoholes. Se aprecia es que todos los tipos de alcoholes tienen un grupo OH que se encuentra pegado al carbono, la diferencia que existe en estos 3 tipos de alcoholes son sus radicales y los H+ que existen, es decir, en el alcohol primario hay un radical (R) Y 2 H+, en el alcohol secundario hay 2 radicales y 1 H+ mientras que en el alcohol terciario existen 3 radicales. 3. Investigar cómo se prepara el reactivo de Lucas. Para diferenciar experimentalmente alcoholes se utiliza el reactivo de Lucas, constituido por HCl y ZnCl2. Los alcoholes secundarios y terciarios reaccionan generalmente con el reactivo de Lucas por un mecanismo SN1. Se Disuelven 68 g (0,5 ml) de cloruro de zinc anhidro en 52,5 g de ácido clorhídrico concentrado, enfriando para evitar pérdidas del ácido, utilizando 1 ml del alcohol en un tubo de ensayos y agregar 6 ml de reactivo de Lucas, Tapando y dejando reposar durante 5 minutos. El reactivo de Lucas reacciona con los alcoholes primarios, secundarios y terciarios con velocidades bastante predecibles, y dichas velocidades se pueden emplear para distinguir entre los tres tipos de alcoholes. Cuando se agrega el reactivo al alcohol, la mezcla forma una fase homogénea. La solución concentrada de ácido clorhídrico es muy polar, y el complejo polar alcohol-zinc se disuelve. Una vez que ha reaccionado el alcohol para formar el halogenuro de alquilo, el halogenuro no polar se separa en una segunda fase. La prueba de Lucas implica la adición del reactivo de Lucas a un alcohol desconocido para observar si se separa de la mezcla de reacción una segunda fase. Los alcoholes terciarios reaccionan casi instantáneamente, porque forman carbocationes terciarios relativamente estables. Los alcoholes secundarios tardan más tiempo, entre 5 y 20 minutos, porque los carbocationes secundarios son menos estables que los carbocationes terciarios. Los alcoholes primarios reaccionan muy lentamente. Como no pueden formar carbocationes, el alcohol primario activado permanece en solución hasta que es atacado por el ión cloruro. Con un alcohol primario, la reacción puede tomar desde treinta minutos hasta varios días. 4. ¿Cuáles son los métodos más importantes y empleados para la obtención de los alcoholes, tanto a nivel industrial como en el laboratorio? Hidratación de alquenos: Es un método muy apropiado para la obtención de alcoholes secundarios y terciarios, se emplea industrialmente a partir de las fracciones de olefinas procedentes del craqueo de petróleo; puede representarse con la siguiente ecuacion. 𝑅 − 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻2 + 𝐻2 𝑂 −𝐻2 𝑆𝑂4 → 𝑅 − 𝐶𝐻𝑂𝐻 − 𝐶𝐻3 Hidrolisis de Halogenuros de Alquilo: Normalmente se lleva a cabo en disolucion de etanol acuoso y en presencia de catalizadores básicos (KOH, CO3Ca, etc.) 𝑅 − 𝑋 + 𝐾 − 𝑂𝐻 −→ 𝑅 − 𝑂𝐻 + 𝐾𝑋 Reducción de compuestos carbonílicos: Puede realizarse industrialmente con hidrogeno, en presencia de catalizadores; en el laboratorio mendiante hidruro de litio y aluminio. Con aldehidos se obtienen alcoholes primarios y con cetonas alcoholes secundarios. Mediante reactivos de Grignard: La adición de un magnesiano o reactivo de Grignard a un compuesto carboxílico da lugar a un halogenuro de acloximagnesio que por hidrolisis conduce al alcohol Craking de petróleo: El craking es el rompimiento de moleculas de petroleo para obtener productos derivados, los alquenos obtenidos de este proceso pueden dar alcoholes 𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻2 + 𝐻2 𝑂 −→ 𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻 5. ¿A qué se debe el comportamiento ácido-base de los alcoholes? Se comportarán diferente según el medio en el que se encuentre. Los alcoholes se pueden comportar como bases o ácidos débiles según el medio en que se encuentre, a través de procesos de ionización, los cuales son similares a la que experimenta el agua. 6. Investigar el comportamiento de los diferentes alcoholes frente a la oxidación Alcoholes primarios La oxidación de los alcoholes primarios produce un aldehído, sin embargo, es común que los agentes oxidantes que producen aldehídos también los oxidan para producir un ácido carboxílico. Alcoholes secundarios Los alcoholes secundarios se oxidan fácilmente para producir cetonas. Alcoholes terciarios Los alcoholes terciarios ofrecen resistencia a la oxidación, ya que que el carbono C − OH no tiene enlaces con hidrógenos, en su lugar, para oxidarse deben romperse los enlaces C − C, reacciones que ocurren en difíciles condiciones. CUESTIONARIO DE POSTLABORATORIO 1. ¿Respecto a la solubilidad, es válido emplear el orden observado para cualquier serie de alcoholes isómeros, primario, secundario y terciario? Si es válido debido a que también puede tener un porcentaje mayor de reactividad. 2. ¿Qué nos indica la prueba de Lucas? Indica a los alcoholes para diferenciar los primarios de los secundarios y terciarios. 3. Explique si la reacción de un compuesto orgánico con sodio es una prueba específica para identificar alcoholes. Podría decirse que sí, sin embargo, la reacción con el sodio es lenta para el alcohol secundario y en el caso del alcohol terciario no reacciona con el sodio 4. Explique la acidez relativa de los alcoholes primarios, secundarios y terciarios. La constante de disociación acida de los alcoholes viaria según su estructura desde aproximadamente 10−16 para el metanol hasta aproximadamente 10−19 para la mayor parte de los alcoholes terciarios. La acides de los alcoholes disminuye a medida que aumenta el grado de sustitución en el resto alquílico. El pKa de los alcoholes se ve influenciado por algunos factores como son el tamaño de la cadena carbonada y los grupos electronegativos. Al aumentar el tamaño de la cadena carbonada el alcohol se vuelve menos acido. Los grupos electronegativos (halógenos), aumenta la acides de los alcoholes (bajan el pKa). 5. ¿A qué se debe que el alcohol se solidifique? Las razones para ser líquidos, aunque sean de bajo peso molecular estriban en: enlaces de hidrógeno y fuerzas dipolo dipolo. 6. ¿Escriba las reacciones de los ensayos efectuados y desarrolle los mecanismos de reacción? Alcohol n-butílico + Na CH3-CH2-CH2-CH2-OH + Na CH3-CH2-CH2-CH2-ONa + H2 Alcohol s-butílico + Na OH ONa Lenta CH3-CH2-CH2-CH3 + Na CH3-CH2-CH2-CH3 + H2 Alcohol t-butílico + Na CH3 H3C C CH3 + Na CH3 Alcohol n-butílico + HCl Alcohol s-butílico + HCl No reacciona Alcohol t-butílico + HCl 7. Investigar en forma general los usos más frecuentes de los alcoholes Los alcoholes se utilizan como productos químicos intermedios y disolventes en las industrias de textiles, colorantes, productos químicos, detergentes, perfumes, alimentos, bebidas, cosméticos, pinturas y barnices. RESULTADOS: Propiedades físicas: Alcohol Metílico Etílico n-Propílico n-Amílico n-Butílico s-Butílico t-Butílico Presencia de olor ✅ Ligero olor a látex ✅ Olor a alcohol clinico (IMSS) ✅ Olor en menor cantidad ✅ Olor a alcohol de caña ✅ Ligero olor a plumón ✅ Olor a plumón ✅ Olor a plástico quemado Solubilidad ✅ Soluble en H2O ✅ Soluble en H2O ✅ Soluble en H2O ✅ Medio soluble ❎ El H2O presenta mayor densidad ✅ Solubilidad turbia ✅ Soluble en H2O Propiedades ácidas TUBO OBSERVACIONES DE REACCIÓN RESIDUO Alcohol etílico + Na El Na comenzó a reaccionar de una forma rápida. Su aspecto era claro Alcohol n- Reacciono a una butílico + velocidad media Na Alcohol S-butilico +Na Reacciono lento Alcohol tbutílico+ Na Reacciono lento Se logró solubilizar por completo. Se veía transparente Su consistencia se volvió amarillo gelatinoso AL AÑADURLE AGUA... Se volvió de un color lechoso Seguía transparente La parte amarilla subió y el agua quedó abajo, es decir, lo de arriba era oleoso. La sustancia Siguió turbia se volvió turbia TORNASOL Cambió a color azul (pasó de ácida a básica) Cambió a color azul. (pasó de ácida a básica). Cambió a color azul. (pasó de ácida a básica) Cambió a color azul (pasó de ácida a básica) Velocidades relativas de reacción con ácido clorhídrico: Alcohol butílico + HCl: Primario (n): Completamente soluble Secundario (s): Completamente soluble Terciario: No se solubilizó completamente Alcohol butílico y HCl + Cloruro de zinc Ningún alcohol presentó un cambio distinto que cuando de agregó HCl; a excepción del Primario (n), presentó un ligero precipitado. Oxidación de los alcoholes: Comparación de alcoholes primarios, secundarios y terciarios Tubo 1. Solución oxidante+ alcohol nbutílico 2. Solución oxidante+ alcohol sbutílico 3. Solución oxidante + alcohol tbutílico. Observaciones Cambió su aspecto de color anaranjado a verde. Tras esta reacción la sustancia y el tubo se calentaron, siendo esta una reacción exotérmica. El cromo cambió a otro tipo de oxidación. Cambió su aspecto de color anaranjado a verde. Tras esta reacción la sustancia y el tubo se calentaron, siendo esta una reacción exotérmica. El cromo cambió a otro tipo de oxidación. No reaccionó. Su temperatura era normal. Hubo 2 fases ya que el alcohol terbutilico no es tan soluble por la densidad Ensayo para diferenciar los alcoholes metílico y etílico (Alcohol sólido): No se realizó,solo observamos la reacción. BIBLIOGRAFÍA Acosta, L. (2014, 15 agosto). Métodos de obtención de alcoholes. Prenzi. Recuperado 29 de septiembre de 2022, de https://prezi.com/afkmegk7gk9i/metodos-de-obtencion-de-alcoholes/ Bethesda (MD): Biblioteca Nacional de Medicina (EE. UU.); [actualizado 28 ago. 2019; consultado 29 sep. 2022] Desconocido. (2017, 6 mayo). Alcoholes. Recuperado 29 de septiembre de 2022, de https://www.insst.es/documents/94886/162038/2.+Alcoholes++Aldeh%C3%ADdos+y+cetales+-+Materiales+alcalinos Desconocido. (s/f). Reacciones de alcoholes. Wikipedia, The Free Encyclopedia. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Reacciones_de_alcoholes&oldid= 146267601 Grisales, J. (S/f). Propiedades químicas de los alcoholes. 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