Quimica organica – alcoholes

Enviado por anderson mendoza ventura

En primera instancia es para hacer llegar mis saludos cordiales hacia su persona a Ud. Ing. quien está a cargo del curso de Química Orgánica, en el informe siguiente se realizó las combinaciones de los materiales que utilizamos por la cual hemos realizado ciertas investigaciones y además se realizó en el laboratorio.

Introducción

Los alcoholes son una serie de compuestos que poseen un grupo hidroxilo, -OH, unido a una cadena carbonada; este grupo OH está unido en forma covalente a un carbono con hibridación. Cuando un grupo se encuentra unido directamente a un anillo aromático, los compuestos formados se llaman fenoles y sus propiedades químicas son muy diferentes.

En el laboratorio los alcoholes son quizá el grupo de compuestos más empleado como reactivos en síntesis.

Los alcoholes tienen uno, dos o tres grupos hidróxido (-OH) enlazados a sus moléculas, por lo que se clasifican en monohidroxílicos, dihidroxílicos y trihidroxílicos respectivamente. El metanol y el etanol son alcoholes monohidroxílicos. Los alcoholes también se pueden clasificar en primarios, secundarios y terciarios, dependiendo de que tengan uno, dos o tres átomos de carbono enlazados con el átomo de carbono al que se encuentra unido el grupo hidróxido. Los alcoholes se caracterizan por la gran variedad de reacciones en las que intervienen; una de las más importantes es la reacción con los ácidos, en la que se forman sustancias llamadas ésteres, semejantes a las sales inorgánicas. Los alcoholes son subproductos normales de la digestión y de los procesos químicos en el interior de las células, y se encuentran en los tejidos y fluidos de animales y plantas.

OBJETIVOS.

Enseñar a conocer a los alumnos el uso de los alcoholes en la metalurgia.
Dar el resultado de los alcoholes en la flotación de minerales.
Obtener mejores resultados de la práctica ya sea para el manejo de los reactivos.
Determinar la capacidad crítica de los estudiantes de ingeniería metalúrgica para aplicar las propiedades físicas como también las propiedades químicas de los hidrocarburos.

Fundamento teórico

LOS ALCOHOLES

Los alcoholes son el grupo de compuestos químicos que resultan de la sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno (H) por grupos hidroxilo (-OH) en los hidrocarburos saturados o no saturados.

Alcoholes primarios, secundarios y terciarios.

Un alcohol es primario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) primario:

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Es secundario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) secundario:

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Finalmente, es terciario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) terciario:

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La función alcohol puede repetirse en la misma molécula, resultando monoles, o alcoholes monovalentes; dioles, o alcoholes bivalentes; trioles, o alcoholes trivalentes, etc.

Fórmula	Nombre	Clasificación
	1-propanol	monol
	1,2-propanodiol(propilen glicol)	diol
	1,2,3-propanotriol(glicerina)	triol

Ensayos de solubilidad

Técnica. Se añaden 10 ml de alcohol etílico de 95 % a 10 ml de agua contenidos en un tubo de ensayos. Se satura la solución con carbonato de potasio y se observa el resultado. Des pues se determina, aproximadamente, la cantidad en peso de alcohol n-butílico, alcohol sec-butílico y alcohol ter-butílico que pueden disolverse en 5 ml de agua, anotándose todas las observaciones y resultados.

Observaciones

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Interpretación

Los alcoholes de pocos átomos de carbono son solubles en todas las proporciones. La solubilidad del alcohol reside en el grupo -OH incorporado a la molécula del alcano respectivo.

Las uniones puente de hidrógeno también se manifiestan entre las moléculas de agua y el alcohol

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Asociación de metanol con agua

Esta asociación explica la solubilidad del alcohol metílico y etílico con el agua forman semicombinaciones.

La solubilidad de los alcoholes disminuye con el aumento del número de átomos de carbono, pues el grupo hidroxilo constituye una parte cada vez más pequeña de la molécula y el parecido con el agua disminuye a la par que aumenta la semejanza con el hidrocarburo respectivo.

A partir del exanol (incluido) son prácticamente insolubles. Los miembros superiores de la serie son solamente solubles en solventes polares.

Se puede explicar de una manera similar la causa de insolubilidad en presencia de carbonato: la posibilidad de formar uniones puente de hidrógeno disminuye y con ello la solubilidad.El carbonato impide que se efectivicen estas fuerzas de unión.

Se pueden disolver cantidades apreciables de compuestos iónicos como el cloruro de sodio con alcoholes inferiores. Se dice que el grupo hidroxilo es hidrofílico, lo cual significaamigo del agua, debido a su afinidad por esta y otras sustancias polares.

Al grupo alquilo del alcohol se le llama hidrofóbico, lo cual significa que odia el agua porque funciona como un alcano: rompe la red de atracciones dipolo-dipolo y los puentes de hidrógeno de un solvente polar como el agua. El grupo alquilo hace que el alcohol sea menos hidrofílico, pero confiere solubilidad en solventes orgánicos no polares. Muchos alcoholes son miscibles con una gran variedad de solventes no polares.

Un grupo alquilo de cuatro carbonos es lo suficientemente grande para que algunos de sus isómeros no sean solubles en agua, aunque, el alcohol t-butílico, con su forma esférica compacta, es miscible.

PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ALCOHOLES.

Reacciones del -H de hidroxilo por ruptura del enlace.

Técnica. Un trocito de sodio del tamaño de un guisante se echa sobre 5 ml de alcohol etílico puesto en un tubo de ensayos. Cuando la reacción se ha completado, se añade un volumen igual de éter anhidro y se observa el resultado. A continuación se vierte la mezcla en un vidrio de reloj y se deja evaporar el éter y el exceso de alcohol etílico..

Interpretación

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Formación de alcoholatos.

Reaccionan con los metales alcalinos como como el Li, Na, K… y aún con los alcalino-térreos como el Ca. El hidrógeno del hidroxilo es reemplazado por el metal desprendiéndose en estado gaseoso.

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La sustancia que se forma es un alcóxido o alcoholato que en este caso se denomina etanolato o etóxido de sodio.

El alcohol en estas reacciones actúa como un ácido débil.

Como los alcanos no reaccionan con los metales alcalinos, debe admitirse que el átomo reemplazado es el de hidrógeno unido al hidroxilo, lo que prueba la polarización de la molécula de los alcoholes.

La reacción de los alcoholes con los metales alcalinos es menos enérgica que la de éstos con el agua.

La acidez de los alcoholes varía ampliamente, desde los alcoholes que son casi tan ácidos como el agua. Hasta algunos que son mucho menos ácidos. La constante de disociación ácida, Ka, de un alcohol, queda definida por el equilibrio siguiente:

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Los alcoholes más ácidos, como el etanol y el metanol, reaccionan rápidamente con sodio para formar metóxido y etóxido de sodio. Los alcoholes secundarios, como el 2-butanol, reaccionan con velocidad más moderada. Los alcoholes terciarios, como el alcohol t-butílico, reaccionan lentamente. Con los alcoholes terciarios con frecuencia se usa el potasio, K, porque es más reactivo que el sodio y la reacción puede completarse en un tiempo razonable.

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Reacciones por sustitución del grupo hidroxilo.Formación de esteres inorgánicos.

Cuando se efectúa la reacción entre un alcohol y un ácido inorgánico se produce un éster inorgánico.

En estos casos el agua se forma entre el -OH del alcohol y el protón del ácido

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Otro ejemplo es la reacción del ácido clorhídrico con alcoholes secundarios y terciarios. El alcohol ter-butílico reacciona para dar un 98 % de cloruro de ter-butilo.

Ensayo del test de Lucas.

Reactivo. El reactivo formado por HCl y ZnCl2 se llama reactivo de Lucas. Los alcoholes secundarios y terciarios reaccionan generalmente con el reactivo de Lucas por un mecanismo SN1.Preparación. Disolver 68 g (0,5 ml) de cloruro de zinc anhidro en 52,5 g de ácido clorhídrico concentrado, enfriando para evitar pérdidas del ácido. Técnica. Colocar 1 ml del alcohol en un tubo de ensayos y agregar 6 ml de reactivo de Lucas. Tapar y dejar reposar durante 5 minutos.

Oxidación de los alcoholes.

Con permanganato a distintos valores de pH. Se han desarrollado muchos métodos para la oxidación de alcoholes. Por ejemplo, con frecuencia se emplea el permanganato de potasio como alternativa más económica en comparación con los oxidantes de cromo. El permanganato oxida a los alcoholes secundarios llegando a la cetona, los alcoholes primarios a ácidos carboxílicos.

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El reactivo de Jones, que es una solución diluida de ácido crómico en acetona, es más suave que el reactivo normal de ácido crómico.

Para oxidar	A	reactivo que usa
alcohol 2°	Cetona	ácido crómico o reactivo de Jones
alcohol 1°	Aldehído	reactivo de Jones o clorocromato
alcohol 1°	Ácido	ácido crómico

ALCOHOL AMÍLICO

El alcohol amílico es un compuesto orgánico incoloro con la fórmula C5H11OH, este compuesto es conocido por tener ocho estructuras moleculares diferentes. Posee una densidad de 0,8247 g/cm3 (a 0 °C) y tiene un punto de ebullición de 131,6 °C, es poco soluble en agua, pero es más soluble en solventes orgánicos.

Isómeros

Este alcohol posee ocho isómeros:

Nombre	Fórmula	Estructura	Nomenclatura IUPAC
Alcohol amílico normal		Primario	1-pentanol
Carbinol isobutílicoo alcohol isoamílicoo alcohol isopentílico		Primario	3-metil-1-butanol
Alcohol amílico activo		Primario	2-metil-1-butanol
Carbinol butílico terciarioo alcohol neopentílico		Primario	2,2-dimetil-1-propanol
Dietilcarbinol		Secundario	3-pentanol
Carbinol metil (n) propílico		Secundario	2-pentanol
Carbinol metil isopropílico		Secundario	3-metil-2-butanol
Carbinol dimetil etílicoo alcohol amílico terciario		Terciario	2-metil-2-butanol

Tres de estos alcoholes, el alcohol amílico activo físicamente, el carbinol metil (n) propílico y el carbinol metil isopropílico, son ópticamente activos ya que contienen átomos de carbono asimétricos. El más importante es el carbinol isobutílico, siendo el principal complemento en la fermentación del alcohol amílico, y consecuentemente un componente del aceite de fusel.

Relación de materiales y reactivos

Tubos de ensayos.
Vaso precipitado.
Agua.
Alcohol amílico.
Alcohol isoamilico.
Sodio metálico.
Ácido sulfúrico (H2SO4).
Otros.

CALCULO, REACCIONES Y RESULTADOS.

PROPIEDADES FISICAS

1. Agua más sodio.

El sodio en contacto con el agua se va volatizando

2H2O + 2Na ( 2NaOH + H2

2. Alcohol amílico más agua.

No se combinan y el agua se va en la parte baja. al agitarlo se separa rápidamente que el alcohol isoamilico.

No hay reacción

3. Alcohol isoamilico más agua.

No se mezclan. El agua está en la parte alta, al agitarlo se separan lentamente a diferencia del alcohol amílico.

No hay reacción.

PROPIEDADES QUIMICAS

1. Alcohol amílico con sodio.

Reacciona rápido y el sodio sale a la superficie. Y la temperatura en el tubo de ensayo aumenta.

2C5H11OH + 2Na ( 2C5H11ONa + H2

2. Alcohol isoamilico con sodio.

Reacciona lentamente y el sodio tarda un tiempo en salir a la superficie. En el tubo de ensayo demora en tener calor.

2C5H11OH + 2Na ( 2C5H11ONa + H2

3. Alcohol amílico con ácido sulfúrico.

El ácido sulfúrico está en la parte baja. Y no llegan a juntarse por lo tanto no hay reacción. Pero al agitarlo el alcohol amílico toma un color anaranjado claro.

C5H11OH + H2SO4 ( C5H11-SO4H + H2O

4. Alcohol isoamilico con ácido sulfúrico.

El ácido sulfúrico se mezcla con el alcohol isoamilico y el tubo de ensayo tiene una determinado temperatura.

C5H11OH + H2SO4 ( C5H11-SO4H + H2O

5. Alcohol amílico más H2SO4 más Na.

No hay reacción, el sodio se mantiene en la superficie.

C5H11OH + H2SO4 + Na ( C5H11-SO4HNa + H2O

6. Alcohol isoamilico mas H2SO4 mas Na.

No hay reacción, el sodio se mantiene en la superficie.

C5H11OH + H2SO4 + Na ( C5H11-SO4HNa + H2O

7. Alcohol amílico mas H2SO4 mas agua.

Es un poco soluble en el agua. Se torna viscosa la composición.

8. Alcohol isoamilico mas H2SO4 mas agua.

El H2SO4 se va en la parte baja de tubo de ensayo y al agitarlo se forman burbujas que haciende a la superficie del tubo de ensayo. Es más soluble en agua.

9. Alcohol amílico mas H2SO4 mas agua y Na.

El sodio se evapora lentamente, el agua se encuentra en la parte baja y es menos soluble en el agua. En esta reacción se libera hidrogeno.

10. Alcohol isoamilico mas H2SO4 mas agua y Na.

El sodio se evapora, el agua se encuentra en la parte baja del tubo de ensayo, también libera hidrogeno. Reacciona rápidamente que el alcohol amílico.

OBSERVACIONES A LA PRÁCTICA

a. En la práctica realizada del alcohol amílico y el alcohol isoamilico observamos que el compuesto orgánico a la que pertenece estos alcoholes no llegan a unirse o combinarse bien con el agua.
b. El sodio metálico al contacto con el agua es muy volátil, ya que puede explosionar si lo echamos en grandes proporciones el sodio.
c. El sodio con el ácido sulfúrico (H2SO4) no es muy volátil y su reacción es un poco lenta.
d. Siempre cuando echábamos agua en el alcohol amílico, el agua se depositaba en la parte baja del tubo de ensayo.

Conclusiones

a. En esta práctica las reacciones que hicimos en el laboratorio arrojaron que el alcohol amílico no se pueden unir o juntar con el agua ya que presentan distintas densidades y por eso no son tan hidrofilicos.
b. También no llegan a juntar fácilmente con el ácido sulfúrico, tal vez porque el ácido sulfúrico es un compuesto inorgánico y los alcoholes son orgánicos.
c. El alcohol isoamilico es más soluble en agua que el alcohol amílico.

Recomendaciones

a. Es recomendable el uso obligatorio de los guardapolvos, ya que podemos estar expuestos a salpicaduras de reactivos en nuestras vestimentas, por eso el ingeniero de turno tiene que exigir al alumno si en caso contrario el alumno no lo trae en la siguiente clase de lo dicho por el ingeniero, tiene todo el derecho de retirarlo de su clase de práctica.
b. Dejar limpio y ordenado el laboratorio después de la práctica realizada.