33
ANALISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS ALCOHOLES Y FENOLES CALLEJAS, C. Gina Vanessa 1 ; MONTAGUT, M. Jorge Augusto 1 ; SUAREZ, T. Johan Javier 1 [email protected]; [email protected]; [email protected] 1 Universidad Santiago de Cali, Facultad de ciencias básicas, Programa de Química, Laboratorio de Orgánica II. Cali-2010 ABSTRACT Based on a kind of experiments, there were determined some physical and chemical properties of alcohols and phenols. Solubility test was made for ethanol (C 2 H 5 OH), n-butanol (C 4 H 9 OH), sec-butanol (C 4 H 9 OH), t-butanol (C 4 H 9 OH), phenol (Ar- OH), o-nitrophenol (Ar-NO 2 OH), p- bromophenol (Ar-BrOH), 2,4- dinitrophenol (Ar-(NO 2 ) 2OH) y β-naftol (2AR-OH) in water (H 2 O), clorhidric acid (HCl) at 5%, sodium hydroxide (NaOH) at 5%, sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) at 5%, sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) at 5% and ethylic ether (C 2 H 6 O), It was observed that ethanol was solubilized in all mentioned compounds, instead n-butanol it was only soluble in ethylic ether (polar solvent), this is due to low molecular weight alcohols are very soluble, in the way the carbonated chainlowers its solubility. T-buthilic alcohol is a little bit soluble than sec-butanol, it is due an increase of ramifications in an alcohol, decreases attraction intramolecular forces, so it will be easy to this solvent to break the bonds of compound. A test was made of alcohol ignition with ethanol (C 2 H 5 OH) and t-butanol (C 4 H 9 OH), it was observed a higher intensity of the glow in the tertiary. Lucas reactive test with n-butanol (C 4 H 9 OH), sec-butanol (C 4 H 9 OH) and t-butanol (C 4 H 9 OH), based o reaction speed, showed reactivity order for these three

Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

  • Upload
    johinis

  • View
    1.533

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

ANALISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS ALCOHOLES Y FENOLES

CALLEJAS, C. Gina Vanessa1; MONTAGUT, M. Jorge Augusto1; SUAREZ, T. Johan Javier1

[email protected]; [email protected]; [email protected]

1Universidad Santiago de Cali, Facultad de ciencias básicas, Programa de Química, Laboratorio de Orgánica II.

Cali-2010

ABSTRACT

Based on a kind of experiments, there were determined some physical and chemical properties of alcohols and phenols. Solubility test was made for ethanol (C2H5OH), n-butanol (C4H9OH), sec-butanol (C4H9OH), t-butanol (C4H9OH), phenol (Ar-OH), o-nitrophenol (Ar-NO2OH), p- bromophenol (Ar-BrOH), 2,4-dinitrophenol (Ar-(NO2) 2OH) y β-naftol (2AR-OH) in water (H2O), clorhidric acid (HCl) at 5%, sodium hydroxide (NaOH) at 5%, sodium carbonate (Na2CO3) at 5%, sodium bicarbonate (NaHCO3) at 5% and ethylic ether (C2H6O), It was observed that ethanol was solubilized in all mentioned compounds, instead n-butanol it was only soluble in ethylic ether (polar solvent), this is due to low molecular weight alcohols are very soluble, in the way the carbonated chainlowers its solubility. T-buthilic alcohol is a little bit soluble than sec-butanol, it is due an increase of ramifications in an alcohol, decreases attraction intramolecular forces, so it will be easy to this solvent to break the bonds of compound. A test was made of alcohol ignition with ethanol (C2H5OH) and t-butanol (C4H9OH), it was observed a higher intensity of the glow in the tertiary. Lucas reactive test with n-butanol (C4H9OH), sec-butanol (C4H9OH) and t-butanol (C4H9OH), based o reaction speed, showed reactivity order for these three alcohols were 3 °> 2 °> 1 °, due to carbonium ions stability, made to get alkyl halogenure. In Metallic sodium test, based in reaction time, it was identified that alcohols acidity was 1 °> 2 °> 3 °. In ethanol oxidation reaction with potassium permanganate at 2% at different pH values, it was observed a color change (reaction happens) : Basic pH, occurs MnO4

- reaction (VII) to MnO2 (IV), it is showed by a brown color; otherwise at an acid pH, KMnO4 is a strong oxidant agent, due this ethanol oxidation wouldn’t stop in aldehyde production, until get the appropriate carboxylic acid, because of this in acid dissolution MnO4

- (VII) was reduced until manganese (II); and in a neutral dissolution a neutral reduction of MnO4

- (VII) was only made to the manganese oxide (IV). Another oxidation was made with potassium dichromate, where n-butanol was oxidized forming an aldehyde, sec-butanol formed a ketone and t-butanol didn’t show any reaction, due to its low hydrogen lack. To finish, one of the

Page 2: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

most phenol identification test, was the reaction with ferric chloride, characterized by an intense color obtained from the solution.

OBJETIVOS

Identificar la influencia del grupo funcional OH en las propiedades físicas y químicas de los alcoholes y fenoles.

Observar la solubilidad y velocidades de reacción de algunos alcoholes y fenoles en diferentes solventes.

Comparar el comportamiento de un alcohol primario, secundario y terciario al reaccionar a través de pruebas como el ensayo con el reactivo de Lucas, la reacción con sodio metálico y la prueba con el reactivo de cerio.

Analizar la acidez de algunos alcoholes por medio de la reacción con NaOH al 10%.

METODOLOGIA

Los procedimientos se llevaron a cabo de la siguiente manera en las instalaciones de la universidad Santiago de Cali en el laboratorio de inorgánica:

1) PRUEBA DE SOLUBILIDAD

Se utilizaron cuatro alcoholes diferentes, cuatro fenoles diferentes; se les probó la solubilidad en seis solventes. Los cuales se muestran a continuación1.

ALCOHOLESY FENOLES SOLVENTES

Etanol Agua

n- butanol HCl 5%

Sec- butanol NaOH 5%

T-butanol Na2CO3 5%

Fenol NaHCO3

O- nitrofenol éter etílico

P- bromofenol

β - nitrofenol

A cada alcohol o fenol se le probó la solubilidad con cada uno de los disolventes mencionados

Page 3: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

En cada caso de agregó 20 gotas si era liquido ó 0.20g si era solido de alcohol ó fenol en tubo de ensayo y se le adiciona a cada uno 1.0 ml de disolvente. Se observo registrándolas solubilidades como soluble, parcialmente soluble o insoluble.

1) PRUEBA DE IGNICION

Se agregaron10 gotas de etanol en un vidrio reloj, al cual se le acerco un fosforo, se observo la inflamabilidad del compuesto y el carácter de la llama, este procedimiento se repitió sustituyendo el etanol por el t-butanol.

2) ENSAYO REACTIVO DE LUCAS

En tres tubos de ensayo se adicionó 0.3ml n-butanol, sec-butanol, ter-butanol, cada uno en un tubo respectivamente; sé le agregó a cada uno 1.56ml de reactivo de Lucas (ZnCl2 en HCl concentrado), se agito cada tubo de ensayo y se dejó en reposo por 30minutos. Se observo lo ocurrido y se registro quien reacciono y quién no.

3) REACTIVO CON SOLIDO METALICO

Se adiciono 10 gotas de etanol en un tubo de ensayo limpio y seco, posteriormente se la agrego un trozo pequeño se sodio metálico, se registro el tiempo que dura el sodio en desaparecer y velocidades de reacción; este proceso se repitió con n-butanol, sec-butanol. T-butanol, sustituyendo el etanol en cada uno.

4) OXIDACION CON PERMANGANATO DE POTASIO A VALORES DIFERENTES DE pH.

Se agrego 1ml de metanol en 9 ml de agua, simultáneamente se secaron tres tubos para agregar la solución. De la solución se sustrajo 1ml para cada tubo de ensayo. Al primer tobo se le adicionaron 2 gotas de hidróxido de sodio al 10%, al segundo se le adicionaron 2 gotas de acido sulfúrico 10% y el tercer tubo se dejo neutro. A cada tubo se le adicionaron 3 gotas de permanganato de potasio al 2%, se dejo reposar la muestra 2 minutos, se calentó las que no reaccionaron a temperatura ambiente, se observo el orden en el cual ocurrió la reducción del permanganato de potasio.

5) OXIDACION CON EL DICROMATO DE POTASIO DE ALCOHOLES PRIMARIOS, SECUNDARIOS Y TERCIARIOS.

En un tubo de ensayo se adiciono 1.5ml de dicromato de potasio 10%,2 gotas de acido sulfúrico concentrado y 1.5ml de n-butanol, se agito y se

Page 4: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

registro cualquier elevación de temperatura, cambio d color y olor de la solución; se repito el proceso con sec-butanol y t-butanol.

6) PRUEBA CON REACTIVO DE CERIO

En un tubo de ensayo se adiciono 0.5ml de reactivo de nitrato cerio y 3.0ml de agua, esta solución se mezcló muy bien, posteriormente adiciono 5 gotas de etanol, se agito y se repitió la prueba sustituyendo el etanol por fenol, n-butanol. Β-naftol, respectivamente en cada ensayo. Se observo atentamente cualquier indicio de reacción.

7) PRUEBA DE ESTERIFICACION

En un tubo de ensayo se adiciono 1.0ml de n-butanol y 1.0ml de acido acético glacial, se mezclo bien y posteriormente se le adicionó 0.5ml de acido sulfúrico concentrado, se mezclo nuevamente, se registro lo observado; se calentó y se registro nuevamente.

8) REACCION COLOREADA CON EL CLORURO FERRICO

Se adiciono 0.1 gramos de fenol, con 2.0ml de agua, posteriormente se le adiciono 3 gotas de cloruro férrico al 3%, se registro lo observado. El anterior proceso se repitió con o-nitrofenol, p-bromofenol, β-naftol.

DATOS Y RESULTADOS

1) PRUEBA DE SOLUBILIDAD

TABLA 1 SOLUBILIDAD DEL ETANOL

Alcohol o fenol

Estructura Compuesto Formula solubilidad pH

ETANOL CH3-CH2-OH

Agua H2O SolubleIncoloro

6

Acido clorhídrico 5%

HNO3 Soluble Incoloro

1

Éter etílico H3C-CH2-O-CH2-CH3

Soluble Incoloro

6

Hidróxido de sodio

NaOH Soluble Incoloro

12

Page 5: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Carbonato de sodio

Na2CO3 Solubleincoloro

12

Bicarbonato de sodio

NaHCO2 Solubleincoloro

10

TABLA 2 SOLUBILIDAD DEL N-BUTANOL

Alcohol o fenol

Estructura Compuesto Formula solubilidad pH

N-BUTANOL

CH3-(CH2)3-OH

Agua H2O InsolubleIncoloro

6

Acido clorhídrico 5%

HNO3 Insoluble Incoloro

1

Éter etílico H3C-CH2-O-CH2-CH3

Soluble Incoloro

7

Hidróxido de sodio 5%

NaOH Insoluble Incoloro

12

Carbonato de sodio 5%

Na2CO3 Insolubleincoloro

7

Bicarbonato de sodio 5%

NaHCO2 Insolubleincoloro

8

TABLA 3 SOLUBILIDAD DEL SEC- BUTANOL

Alcohol o fenol

Estructura Compuesto Formula solubilidad pH

SEC- CH3-CH(OH)-

Agua H2O SolubleIncoloro

6

Acido clorhídrico 5%

HNO3 Soluble Incoloro

1

Éter etílico H3C-CH2-O-CH2-CH3

Soluble Incoloro

6

Page 6: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

BUTANOL CH2CH3 Hidróxido de sodio

NaOH Insoluble Incoloro

8

Carbonato de sodio

Na2CO3 Insolubleincoloro

7

Bicarbonato de sodio

NaHCO2 Insolubleincoloro

8

TABLA 4 SOLUBILIDAD DEL T-BUTANOL

Alcohol o fenol

Estructura Compuesto Formula solubilidad pH

TERT-BUTANOL

CH3-C(CH3)(OH)-CH3

Agua H2O SolubleIncoloro

8

Acido clorhídrico 5%

HNO3 Soluble Incoloro

1

Éter etílico H3C-CH2-O-CH2-CH3

Soluble Incoloro

6

Hidróxido de sodio

NaOH Insoluble Incoloro

12

Carbonato de sodio

Na2CO3 Insolubleincoloro

10

Bicarbonato de sodio

NaHCO2 Solubleincoloro

8

TABLA 5 SOLUBILIDAD DEL FENOL

Alcohol o fenol

Estructura Compuesto Formula solubilidad pH

FENOL

Agua H2O Parcial/soluble Turbio

6

Acido clorhídrico 5%

HNO3 Parcial/ Soluble Turbio

1

Éter etílico H3C-CH2-O-CH2-CH3

Soluble Incoloro

6

Page 7: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Hidróxido de sodio

NaOH Soluble Incoloro

12

Carbonato de sodio

Na2CO3 InsolubleTurbio

10

Bicarbonato de sodio

NaHCO2 Parcial/ SolubleTurbio

8

TABLA 6 SOLUBILIDAD DEL O-NITROFENOL

Alcohol o fenol

Estructura Compuesto Formula solubilidad pH

O-NITROFENOL

Agua H2O InsolublePpt amarillo

6

Acido clorhídrico 5%

HNO3 Insoluble Ppt amarillo

1

Éter etílico H3C-CH2-O-CH2-CH3

Soluble Amarillo claro

6

Hidróxido de sodio

NaOH Soluble Amarillo → zapote fluorescente oscuro

14

Carbonato de sodio

Na2CO3 SolubleAmarillo →zapote fluorescente + claro

8

Bicarbonato de sodio

NaHCO2 SolubleAmarillo → zapote fluorescente

8

TABLA 7 SOLUBILIDAD DEL P-BROMOFENOL

Alcohol o fenol

Estructura Compuesto Formula solubilidad pH

Agua H2O InsolublePpt amarillo

6

Page 8: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

P –BROMO

FENOL

Acido clorhídrico 5%

HNO3 Insoluble Ppt amarillo

1

Éter etílico H3C-CH2-O-CH2-CH3

Soluble Incoloro

6

Hidróxido de sodio

NaOH Soluble Amarillo claro

14

Carbonato de sodio

Na2CO3 InsolublePpt. amarillo

8

Bicarbonato de sodio

NaHCO2 InsolublePpt amarillo

9

TABLA 8 SOLUBILIDAD DEL β-NAFTOL

Alcohol o fenol

Estructura Compuesto Formula solubilidad pH

β-NAFTOL

Agua H2O InsolubleIncoloro

6

Acido clorhídrico 5%

HNO3 Insoluble Incoloro

1

Éter etílico H3C-CH2-O-CH2-CH3

Soluble Amarillo oscuro

6

Hidróxido de sodio

NaOH Insoluble incoloro

14

Carbonato de sodio

Na2CO3 insolubleincoloro

14

Bicarbonato de sodio

NaHCO2 Insolubleincoloro

10

2) TABLA 9 PRUEBA DE IGNICION

Page 9: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Alcohol estructura observaciones

Etanol CH3-CH2-OH Llama poco intensa de poca duración, la parte inferior de esta azul y la punta amarilla

T-butanol CH3-C(CH3)(OH)-CH3 Llama muy intensa y duradera totalmente amarilla, más alta que la anterior.

3) TABLA 10 ENSAYO REACTIVO DE LUCAS

ALCOHOL REACCIONES TIEMPO DE REACCION N-BUTANOL ---------

SEC-BUTANOL

20´

T-BUTANOL Inmediata

4) TABLA 11 REACTIVO CON SOLIDO METALICO

Alcohol Estructura Reacción Tiempo de reacción

Observaciones

Etanol CH3-CH2-OH

58 ´´ Reacción inmediata al contacto, burbujeo intenso; consistencia final emulsión blanca.

n-butanol CH3-(CH2)3-OH

29´99´´ Reacción inmediata al contacto, burbujeo lento; consistencia final emulsión blanca

Page 10: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Sec-butanol

CH3-CH(OH)-CH2CH3

48´94´´ Reacción inmediata al contacto, burbujeo rápido; consistencia final emulsión un poco mas liquida blanca.

t-butanol CH3-C(CH3)(OH)-CH3

15´20´´ Reacción inmediata al contacto, burbujeo muy lento; consistencia final líquido un poco denso blanco.

5) Tabla 12 OXIDACION CON PERMANGANATO DE POTASIO A VALORES DIFERENTES DE pH.

SOLUCION OBSERVACIONESALCALINA Reacción inmediata, color inicial purpura, color final café oscuro.

ACIDICA Reacción inmediata, color inicial purpura, color final café claro.

NEUTRA A temperatura ambiente no se observa reacción evidente, sigue conservando el color purpura inicial, se calentó y se observo la reacción color final café oscuro partículas negras.

6) Tabla 13 OXIDACION CON EL DICROMATO DE POTASIO DE ALCOHOLES PRIMARIOS, SECUNDARIOS Y TERCIARIOS.

Alcohol Cambio de temperatura

Cambio de color

Cambio de olor

Reacción

n-butanol ---- Color inicial:Zapote claroColor final:Marrón oscuro

Olor inicial:AlcoholOlor final:Banano

Page 11: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Sec-butanol

Se calentó Color inicial:Zapote claroColor final:Negro (2 fases)

Olor inicial:AlcoholOlor final:Cetona

t-butanol ---- Color inicial:Zapote claroColor final.Zapote claro

Olor inicial:AlcoholOlor final.Alcohol

NO HAY REACCION

7) Tabla 14 PRUEBA CON REACTIVO DE CERIO

ALCOHOL O FENOL

FORMULA OBSERVACIONES

Etanol

CH3-CH2-OH

La reacción fue inmediata.Color inicial:Amarillo claroColor final:Rojo claro

Fenol La reacción fue inmediata.Color inicial:Amarillo ClaroColor final:Café oscuro ppt negro.

n-butanol

CH3-(CH2)3-OH

La reacción fue inmediata.Color inicial:Amarillo claro.Color final:Amarillo oscuro.

Β-naftol No hay reacción.Color inicial igual al color final.

8) PRUEBA DE ESTERIFICACION

Page 12: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

La reacción fue exotérmica, el olor característico es parecido al removedor de esmalte (muy sutil), se torno de un color anaranjado muy claro.

Después de calentar se formaron dos fases y el olor se torno más intenso.

9) Tabla 15 REACCION COLOREADA CON EL CLORURO FERRICO.

Fenol Coloración característica

Observación

FENOL Morado oscuro Reacción inmediata, el color duro muy poco.

O-NITROFENOL --- No reacción, quedo el precipitado amarillo

P-BROMOFENOL Morado claro Reacción inmediata, el color duro poco.

Β-NAFTOL --- No reacciono, quedo un precipitado café.

ANALISIS DE RESULTADOS

Básicamente el alcohol es un compuesto de un alcano y agua. Contiene un grupo lipófilo, del tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo, similar al agua (figura 1).

Figura 1. Estructura del agua comparada con la del alcohol.

De estas dos unidades estructurales, el grupo –OH da a los alcoholes sus propiedades físicas características, y el alquilo es el que las modifica, dependiendo de su tamaño y forma.

En el caso de la solubilidad del etanol (CH3CH2OH), es un alcohol que posee una cadena de carbonos muy corta ya que consta de tan solo dos carbonos, es decir debajo peso molecular haciendo que este alcohol sea soluble en agua en todas la proporciones, debido a que forma puentes de hidrogeno, por medio del grupo –OH (figura 2); por medio de estos es que se socializa con el agua2.

Page 13: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Figura 2 puentes de hidrogeno

De esta manera se puede explicar porque el alcohol etílico (nombre común), se puede solubilizar en agua pH 6 (tabla 1); En las demás pruebas de solubilidad se observo que el alcohol se solubilizó con todos los solventes, debido a que tienen presencia de agua y esto ocasiona que se formen los puentes de hidrogeno, con el ácido clorhídrico registro un pH 1, hidróxido de sodio pH 12, el carbonato de sodio pH12, el bicarbonato de sodio pH 10; debido que el agua es ligeramente acida, ya que presenta un pKa de 16, debido a que el ion etoxido, es muy accesible estéricamente, esto permite que se solvate mas fácilmente ya que este dona el protón a la base (NaOH)esta reacción se lleva limitadamente , ya que reaccionan con metales alcalinos y bases fuertes; y con el éter etílico pH10 (Tabla 1) se solubilizo por su parte apolar, en cada una de las pruebas se observo que presento una sola fase y fueron incoloras.

El n-butanol es lo opuesto al etanol, debido a que la cadena de carbonos es más larga ya no va a tener una interacción con el agua como el etanol ( puentes de hidrogeno) debido a que el grupo –OH va a formar una parte pequeña en el alcohol, presento insolubilidad con el agua pH 7(tabla 2);con el acido clorhídrico pH1,con el hidróxido de sodio pH 12, con el carbonato de sodio pH7, con el bicarbonato de sodio pH 8, con el único que se solubilizo fue con el éter etílico pH 7, debido a que este se solubiliza con la parte apolar del compuesto.

Sec-butanol, fue soluble en agua pH6 (Tabla3), debido a que entre más ramificado sea el alcohol mayor va a ser su solubilidad3; fue soluble en acido clorhídrico pH1 debido a que forma carbocationes moderadamente estables, y con el éter etílico pH 6 se solubilizo por su parte apolar, con los demás solventes fue insoluble (hidróxido de sodio pH8, y bicarbonato de sodio pH8) ya que al ser un acido débil, se disuelve en bases fuertes y con el carbonato de sodio pH7 fue insoluble porque 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.

T-butanol, fue soluble en agua pH8, de hecho de todos los isómeros es el más soluble en agua; esto debido a que la molécula es muy compacta y experimenta atracciones intermoleculares débiles y las moléculas de agua la rodean con facilidad; el t-butanol con acido clorhídrico fue soluble, formando cloruro de t-

Page 14: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

butilo.por ser un alcohol terciario forma un Carbocatión más estable como intermediario, haciendo que reaccione sin necesidad de un catalizador (Reacción 1)4.

Reacción 1 t-butanol con acido clorhídrico.

Fue in soluble en hidróxido de sodio pH12, carbonato de sodio pH 10 y bicarbonato de sodio pH 8, debido a que es un acido débil tiende a reaccionar con bases fuertes para solubilizarse, al igual que los anteriores fue soluble en éter etílico pH 6 (tabla 4) debido a su parte apolar.

Fenol debido a que posee un anillo de seis carbonos y solamente un grupo –OH, lo vuelve parcialmente soluble en agua pH6 (tabla5),la razón para que un compuesto que contenga –OH sea soluble en agua la relación entre carbonos y oxígenos no debe ser mayor de 3:1 respectivamente, por ende los demás monofenoles (o-nitrofenol pH 6, p-bromofenol pH6, y β-naftol pH6)sometidos a la prueba fueron insolubles en agua por que poseen mayor numero de carbonos o sustituyentes y solo un grupo –OH.

En éter etílico se solubilizaron en todas las proporciones el fenol pH6, o-nitrofenol pH 6, p-bromofenol pH6, y el β-naftol pH6; esto es debido a que contienen una parte lipofila muy grande comparada su parte hidrófila, esto hace que lo semejante disuelva lo semejante, ósea que se disuelva muy bien en compuestos orgánicos.

El fenol es mas acido que los alcoholes y el agua por la estabilidad que le da la resonancia del ion fenoxido, hace que se disuelva con mayor facilidad en bases como el hidróxido de sodio pH12, formando el fenoxido de sodio (reacción 2).siendo insoluble con carbonato de sodio pH10y bicarbonato de sodio pH8.

Page 15: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Reacción 2. Fenol con hidróxido de sodio.

La solubilidad del o-nitrofenol en hidróxido de sodio pH14 (Reacción 3)5 carbonato de sodio pH8 y bicarbonato de sodio pH8, fue mayor que en el fenol y por consiguiente insolubles en acido clorhídrico pH1 (tabla 6), debido a la introducción de los grupos nitro en la posición orto, ya que, por ser grupos sustituyentes electro-atrayentes aumentan la acidez, esto se debe a la estabilización del ion fenoxido a consecuencia de la distribución parcial de la carga negativa en el grupo nitro.

Reacción 3. O-nitrofenol con hidróxido de sodio.

P-bromofenol también presenta un efecto de resonancia parecido al anterior presentando un grado de acidez, siendo parcialmente soluble en hidróxido de sodio pH14 (Reacción 4), e insoluble en carbonato de sodio pH 8 y bicarbonato de sodio pH9, debido a que la estabilidad del ion fenoxido es mayor en la posición orto que en la posición para, si el anillo hubiera estado mas sustituido por el bromo se hubiera incrementado la acidez por ende la solubilidad en estos solventes (ver tabla 7).

Reacción 4. P-bromofenol con hidróxido de sodio.

En el caso del β-naftol este por poseer dos anillos, es decir, más de seis átomo de carbono aumenta su carácter apolar siendo solo soluble en el éter etílico porque lo semejante disuelve lo semejante observándose una solución de color amarillo oscuro con pH 5, además solo contiene un grupo hidroxi (-OH) disminuyendo por ende la solubilidad en el resto de solventes empleados como se observan los resultados en la tabla 8, observándose para cada una de estas la insolubilidad del β-naftol.

Prueba de igniciónEn esta prueba se comparo la inflamabilidad de un alcohol primario (etanol p ebu.78.3°C) con un alcohol terciario (t-butanol p.ebu.83°C); se observo que la

Page 16: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

llama del t-butanol fue más duradera e intensa de un color amarillo debido a que posee grupos más grandes a su alrededor que hacen que la llama perdure mas y sea más intensa a demás las fuerzas intermoleculares son más débiles que las del etanol, en cambio el etanol duro muy poco debido a que los compuestos que rodean al carbono son solo hidrógenos (muy pequeños comparados con el t-butanol) y su llama tampoco es muy intensa.(ver tabla 9).

Reactivo de Lucas

El acido clorhídrico puro es poco reactivo, por eso requiere de la presencia de un catalizador para poder reaccionar con alcoholes de diferente clasificación. Una solución de acido clorhídrico y saturado con cloruro de zinc recibe el nombre de reactivo de Lucas. En esta reacción el cloruro de zinc actúa como un electrófilo que desprende el cloro de su unión con el hidrogeno formando un complejo según la Siguiente reacción5:

En el laboratorio se pudo observar el orden de reactividad 3°˃2°˃ 1°.esto se debe a la estabilidad de los carbocationes.

El t-butanol ó alcohol terciario reaccionan por el mecanismo SN1 (figura 3); este reacciono inmediatamente debido a que su Carbocatión es muy estable, para formar su correspondiente halogenuro de alquilo (Reacción 5)6.

Reacción 5. Sustitución nucleofílica (formación de t-butilo).

El sec-butanol ó alcohol secundario reacciono por el mecanismo SN1 (figura 3). También reacciono después de 20 minutos, debido a que su Carbocatión es menos estable y más lento de formarse que el terciario (Reacción 6).

Page 17: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Reacción 6. Sustitución nucleofílica (formación del halogenuro2°)

Figura 3 Mecanismo SN1

El alcohol acepta el ion hidrogeno para formar la especie protonada (paso 1), que se disocia en agua y un carbocation (paso 2); el carbocation se denomina entonces un ion halogenuro para formar el halogenuro de alquilo (paso 3)7.

Y por último se pudo observar que el alcohol primario no reacciono debido a que 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 (Reacción 7).

Reacción 7 alcoholes primarios no forman carbocationes.

Con un alcohol primario, la reacción puede tomar desde treinta minutos hasta varios días; para que la reacción hubiera dado era conveniente calentar por varias horas para que nos hubiera formado el 1-clorobutano el cual se da por medio del mecanismo de reacción SN2 (figura 4)

Figura 4 Mecanismo SN2

Page 18: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Este proceso Permite diferenciar mediante la observación de la velocidad o reacción a los alcoholes primarios, secundarios y ternarios.

Reacción con sodio metálico.

La reacción del etanol con el sodio metálico fue la más rápida, con una velocidad de reacción de 58segundos (tabla 11), debido a que es uno de los alcoholes más ácidos, además en el etanol la polaridad del enlace oxigeno-hidrógeno del alcohol hace que ésta sea lo suficiente ácida para reaccionar con los metales activos (sodio), dando hidrógeno y alcóxido de sodio o alcoholato, bases muy fuertes, que en este caso se denomina etanolato o etóxido de sodio, en donde el hidrógeno del hidroxilo fue reemplazado por el metal desprendiéndose en estado gaseoso con un burbujeo muy rápido, a demás también juega un papel importante el poco impedimento estérico presente en la molécula; (Reacción 8)8 observándose como resultado una emulsión blanca muy densa.

Reacción 8 etanol con sodio metálico.

La reacción del n-butanol con el sodio, fue un poco más lenta comparada con la del etanol, con una velocidad de reacción de 29´99´´, observándose una emulsión blanca un poco menos densa con desprendimiento de gas con un burbujeo muy lento (más lentos que los demás alcoholes), formándose el n-butanolato, pues el átomo de hidrogeno se pudo sustituir con facilidad, como se observa en la reacción 9.

Reacción 9 n-butanol con sodio metálico.

El sec-butanol, reacciono con velocidad moderada, 48´94´´, por causa de tener un poco de impedimento estérico. Lo hace que se dificulte la solvatación del ion alcóxido, dando como producto el sec-butanolato, observándose una emulsión blanca un poco menos densa que las dos anteriores, con desprendimiento de gas, el burbujeo de esta fue mucho más rápido que la del n-butanol.(reacción 10).

Reacción 10. Sec-butanol con sodio metálico.

Page 19: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

El t-butanol, reacciono muy lentamente, tomándose 15´20´´ de reacción, el desprendimiento de gas fue muy lento lo que hace que a prueba para este tipo de alcohol no sea apreciada, porque es un acido muy débil, ya que, al tener un impedimento estérico tan alto debido a los sustituyentes metilos, dificulta la solvatación del correspondiente ion alcóxido, (Reacción 11).

Reacción 11. Acido t-butílico con sodio metálico

Oxidación con permanganato de potasio a valores diferentes de pH.

En este caso la oxidación del metanol, en un medio acido, nos dio como resultado la formación de un acido carboxílico debido a que el permanganato de potasio en medio acido es un agente oxidante fuerte, dándonos como resultado el acido fórmico (Reacción 12), la solución presento un color café claro debido a que en solución acida el MnO-

4 (IV) se redujo hasta el manganeso (II). Debido a esto la solución final era de color claro ya que el manganeso es casi incoloro.

Reacción 12 oxidación del metanol en solución acidica.

En la  oxidación del etanol en medio básico, nos dio como resultado un aldehído debido a que el permanganato de potasio en medio básico su poder oxidante disminuye un poco, y nos lleva nuestra reacción hasta un oxido de manganeso MnO2 (IV), que se vio evidentemente por el precipitado café, dando como resultado el formaldehido9 (reacción13).

Page 20: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Reacción 13 oxidación del metanol en solución alcalina.

En disolución neutra el etanol no se redujo a temperatura ambiente como los anteriores, esta se sometió a calentamiento por unos minutos y posteriormente reacciono; la reducción del MnO4

- (VII) sólo se llevo hacia el óxido de manganeso (IV), MnO2, este se manifestó con un precipitado color café oscuro, quedando la solución de color café oscura(reacción 14).

Reacción 14 oxidación del metano en solución neutra.

Oxidación con el dicromato de potasio de alcoholes primarios, secundarios, o terciarios.

En la oxidación de los tres tipos de alcoholes (n-butanol, sec-butanol y t-butanol) que se realizaron, se efectuaron en una vía estrechamente relacionada con la reacción de eliminación bimolecular E2, en donde la primera etapa comprendió la reacción entre el alcohol y el reactivo Cr (IV), para formar un cromato intermediario, el cual contiene le enlace O-Cr. La eliminación con expulsión del cromo como el grupo saliente produjo el compuesto carbonilico, como se observa en el figura 5.10

Figura 5 eliminación bimoecular E2

La reacción del n-butanol con el dicromato de potasio (K2Cr2O7) en medio acido, es decir, reactivo de ácido crómico (Reacción15), el cual se puede indicar que fue la especie activa en la mezcla, dio la formación del acido butílico (Reacción16), en esta reacción el buteraldehido interviene como intermediario, el cual no se puede aislar, ya que, se oxida con rapidez formando el respectivo acido carboxílico,

Reacción 15 reactivo de acido crómico.

Page 21: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Reacción 16 n- butanol con dicromato de potasio.

Esto dependió del agente oxidante y de las condiciones que se utilizaron, observándose que al agitarse la solución se noto una elevación de la temperatura, con olor característico del banano, cambiando de color la solución a café oscuro con formación de precipitado café como se observan los resultados en la tabla 13. En cuanto a la reacción del sec-butanol con el reactivo de ácido crómico, se obtuvo la formación de la sec-butanona (Reacción 17), debido a que un alcohol secundario se oxida a una cetona, llevándose a cabo el mecanismo de eliminación bimolecular E2.

Reacción 17. Sec-butanol con permanganato de sodio.

El primer paso del mecanismo es la formación del éster cromato. La desprotonación y la eliminación del éster cromato producen la cetona oxidada y las especies de cromo reducidas. En la eliminación el carbono del carbinol retiene su átomo de oxígeno pero pierde su hidrógeno y gana el segundo enlace al oxígeno. El cromo (IV) que se forma sigue reaccionando para dar la forma reducida estable, Cr (III).11 La reacción se monitoreo gracias a los cambios de color dado, ya que, el reactivo era naranja, pero la especie de cromo reducido cambio a un color casi negro, observándose dos fases (tabla 13).

Se realizo la prueba de oxidación con el t-butanol en este caso no se observo ningún cambio, debido a que es un alcohol terciario, el cual no tiene hidrógenos α, fue difícilmente oxidable, necesitándose de condiciones drásticas, por lo tanto no cambio el color anaranjado del reactivo (reacción 18).

Reacción 18 t-butanol con permanganato de sodio.

Prueba con el reactivo de nitrato de cerio.

Utilizamos una solución acuosa de color amarillo (nitrato de cerio), al adicionar un alcohol a este nitrato se oxida el cerio pasando de Ce+4 a Ce+3 de coloración

Page 22: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

naranja –roja, esta se da con compuestos con menos de 10 átomos de carbono, por esta razón el etanol y el n-butanol cambiaron de color (tabla14). Además son alcoholes primarios esto hace que la solvatación sea más fácil; para el fenol la prueba también fue favorable debido a que también contiene menos de 10 carbonos este compuesto cambio de color de amarillo claro a un café oscuro con precipitado negro, esto indica que hubo una solvatación. Se dice que hay una solvatación ya que  la solución que contiene el compuesto (oxidado  según sea su naturaleza) es incolora pero adquiere el color del solvente (Ce+3 rojo-café intenso).Con el β-naftol, la prueba fue negativa ya que por poseer más de 10 átomos de carbono y ser una molécula tan grande el cambio de color no fue aparente, por consiguiente es insuficiente para esta prueba.

Prueba de esterificación

La reacción realizada que fue de acido acético glacial con un n-butanol fue una reacción de Fisher; con una sustitución nucleofílica en el grupo acilo catalizada por el acido sulfúrico concentrado, es decir, una esterificación donde el –OH de la función carboxílica fue reemplazado por el grupo –OR´ del alcohol dando así el éster más agua y la función del H2SO4 como catalizador fue de protonar al grupo carbonilo y activarlo frente al ataque nucleofílico; La pérdida del protón dio lugar a un hidrato de éster. Después se dio lugar a la deshidratación del hidrato catalizada de nuevo por el ácido, transformándolo en un buen grupo saliente, el agua, después se forma un catión estabilizado por resonancia, la pérdida del protón (procedente del segundo grupo hidroxilo) dio lugar acetato de isobutilo (Ester), con un olor característico a removedor y se presentaron dos fases debido a que en este método también se forma agua (figura 6)12.

Figura 6 mecanismos de reacción de Fisher.

El mecanismo de esterificación de fischer puede parecer largo y complicado al principio, pero se puede simplificar dividiendo (figura7).

Page 23: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

Figura 7 mecanismo de Fisher dividido en dos.

Reacción coloreada de cloruro férrico

En esta prueba se usaron diferentes fenoles, ya que la prueba es para la identificación de grupos fenolicos en una solución, en el caso del fenol y el p-bromofenol, la prueba dio positiva dando un cambio de color morado intenso que evidencia la presencia de fenoles en el compuesto ya que se forma un complejo de hierro-fenol(III), en cambio para él o-nitro fenol y para el β- naftol la prueba dio negativa ya que, la solución no se torno de un color definido, debido a que los fenoles forman un complejo con Fe(III), que es intensamente coloreado, pues este viraje de color confirma que la prueba dio positiva (reacción 19).13

Reacción 19. Fenol con cloruro férrico.

Page 24: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

CONCLUSIONES

Se determinó que la influencia del grupo OH en las propiedades físicas y químicas de los alcoholes y fenoles es debido a la formación de enlaces de puentes de hidrogeno entre el hidrógeno presente en el alcohol y el oxigeno de otra molécula que contiene un grupo OH. Esto se pudo observar mediante las pruebas de solubilidad en agua, en ácido clorhídrico por las reacciones de sustitución ácido-base, o con el fenol por la formación de ion fenóxido.

Se identificó la reactividad y cinética de los alcoholes primarios, secundarios y terciarios, por medio del ensayo con reactivo de Lucas, infiriendo que los alcoholes terciarios reaccionan con mayor velocidad (casi instantáneamente), debido a la formación de carbocationes relativamente más estables, mientras que el alcohol secundario tardó aproximadamente 20 minutos y en el primario no se observó reacción. La evidencia de estas reacciones se pudo observar por la formación de dos fases en los tubos de ensayo. Esto también se pudo apreciar en la experiencia con el sodio metálico, donde se libera hidrógeno gaseoso.

Se comprobó la reactividad de los alcoholes primarios, secundarios y terciarios frente a agentes oxidantes como el dicromato de potasio, observándose un cambio de coloración en los alcoholes primario y secundario, evidencia de la formación de un aldehído y una cetona respectivamente. En el alcohol terciario no se observó cambio de coloración, por lo tanto, y de acuerdo con la literatura, no se presenta reacción alguna.

Se determinó que los fenoles son mucho más ácidos que los alcoholes, debido a que reaccionan con mucha más facilidad con bases. Entre más grupos desactivantes posea el anillo, mayor será su acidez; esto se debe al efecto inductivo que tienen estos grupos sobre el anillo, deshabilitando su densidad electrónica y haciéndolo más acido.

Page 25: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

BIBLIOGRAFIA

1) CISNEROS C., PEREZ R. L. Guías de laboratorio de Química Orgánica II: propiedades físicas y química de alcoholes y fenol: Universidad Santiago de Cali facultad de ciencias básicas, Cali, Valle.

2) GUARDADO J.C., OSUNA M.E., AVILA G. y HERNANDEZ A. Química Orgánica nomenclatura y aplicaciones: Alcoholes: Universidad autónoma de Sinaloa, 2006. 89 p.

3) SHRINER, R. L., FUSON, R. C. y CURTIN, Y. D. Identificación sistemática de compuestos orgánicos: comportamiento de solubilidad. México: Editorial Limusa S. A. 1982. 90 p.

4) MORRISON, R.T. y BOYD, R.N. Química orgánica: alcohole II; fenoles. 5ed.México: Addison Wesley Longman de México S.A., 1990. p 652-665, 986-994.

5) HART, H., HART, J. D., CRAINE, L. E. y HADAD, M. C. Química Orgánica: Alcoholes, fenoles y tioles. 12 ed. México: McGraw-Hill., 2007. p 219.

6) Ibid., p. 220.

7) Ibid., p. 221.

8) YUFERA, E.P. Química Orgánica Básica y Aplicada: de la molécula a la industria. Barcelona: Reverte, S.A. 1996 pp.313-315.

9) REACCIONES DE OXIDACIÓN DE ALCOHOLES. Visto el 24 octubre 2010. Disponible en internet: <http: //www.scribd.com/doc/99331/alcoholes-informe>.

10) OXIDACION DE ALCOHOLES. Visto el 24 octubre 2010.Disponible en internet: <http://galeon.hispavista.com/melaniocoronado/ALCOHOLES.pdf oxidanteshttp://materias.fi.uba.ar/7218/Oxidacion.pdf>.

11)ALCOHOLES. Visto el 25 de octubre 2010. Disponible en internet: <http://web.usal.es/~frena/MoberlyQFS/documents/tema16.pdf>.

12)CAREY, F. Química Orgánica. 3ed Madrid: Concepción Fernández Madrid., 1999. p 544-549.

Page 26: Analisis de Las des de Los Alcoholes y Fenoles

13)CLORURO FERRICO. Visto el 25 de Octubre 2010.Disponible en internet: <http://www.pandeo.com/cache.asp?IDRes=508>.