Obtencion de Acido Benzoico y Alcohol Bencilico a partir de Benzaldehido e Hidroxido de Sodio

Jennifer Riao Ortiz; Jorge Luis Acosta

Escuela de Qumica, Universidad Tecnologica de pereira, Colombia

20/Febrero/2015

Resumen: En esta practica realizamos la obtencion de Acido Benzoico fundamentandonos en la reaccion de canizzarro realizada a microescala; utilizando como reactivos Benzaldehido e Hidroxido de Sodio; la base se pulverizo en su totalidad, la cual se mezclo con benzaldehido por la tecnica de triboquimica, formandose un gel blanco que daria lugar al Acido Benzoico; posteriormente se separo la fase organica de la acuosa utilizando Acetato de Etilo, realizando cuatro estracciones de la fase organica, a la cual se realizo una destilacion para separar el Alcohol Bencilico del Acetato de Etilo. La fase acuosa se trato con Acido Clorhidrico concentrado hasta precipitacion total del Acido Benzoico; finalmente se realizo la filtracion y secado del solido para determiner sup unto de fusion.

Introduccin: En el anterior reporte se mostraron las tendencias del valor absoluto de las energas de los orbitales HOMO y LUMO obtenidas con clculos MP2 comparadas con el modelo PKP para distintas estructuras apiladas de molculas de benceno (2, 3, 4, 5, 6, 8 y 10 molculas) a la distancia de equilibrio intermolecular (3.8 ) segn lo reportado por Sinnokrt, Valeev y Sherill1. Los resultadosmostraron buen acuerdo para estos orbitales, con desviaciones inferiores a 4.0 kcal/mol. De este hecho surge que los valores obtenidos con el modelo PKP para las brechas energticas conserven la misma tendencia2.

Discusin: El objetivo de realizar el estudio de los mismos sistemas apilados (2, 3, 4, 5, 6, 8 y 10 molculas de benceno) del reporte anterior pero a una menor distancia intermolecular era comprobar el efecto de este acercamiento sobre la brecha energtica ( ). Al mismo tiempo se podran comprobar las tendencias de los resultados obtenidos en el anterior informe.

La tabla 1 muestra la comparacin de las brechas energticas entre el HOMO y el LUMO para los distintos arreglos obtenidos mediante clculos realizados con MP2/6-311++G** y el modelo PKP.

Tabla 1. Valores de las brechas energticas ( ) y desviacin de los mtodos MP2 vs PKP.

Nmero de bencenos apiladosBrecha calculada conMP2/6-311++G**(eV)Brecha calculada con el modelo PKP (eV)Desviacin absoluta entre los mtodos (gapPKP-gapMP2) (eV)

210.29910.3020.003

39.4979.5620.065

49.0799.1970.118

58.8368.9940.158

68.6828.8690.187

88.5078.7310.224

108.4148.6600.246

La ltima columna de la tabla 1 muestra que a medida que crece el sistema apilado la desviacin del valor de la brecha tambin crece. Tambin se comprueba que a mayor cantidad de molculas apiladas en el sistema, la brecha tiende a un valor mnimo. Sin embargo, por la imposibilidad de ejecutar clculos con MP2 para secuencias mayores a 10 molculas de benceno, ese valor mnimo de la brecha no se puede obtener con ese mtodo. Sin embrago, el modelo PKP si permite obtener el valor mnimo de la brecha partiendo del supuesto que para un sistema apilado de 1000 molculas esta brecha halla convergido.

El valor de la brecha para el sistema de 1000 bencenos apilados (cuasi-infinito) es de 8.515 eV, por lo que habra que confirmarse este valor realizando clculos en espacio reciproco (teora de bandas) con mtodos ms exactos. Este valor est muy cercano al dado por la secuencia de 10 bencenos apilados, lo que lleva a pensar que la brecha converge para sistemas entre 10 y 20 unidades de benceno.

Comparando los datos de la tabla 1 con los reportados en el anterior informe (tabla 2), se comprueba que al disminuir la distancia intermolecular entre los bencenos (de 3.8 a 3.0 ), la brecha HOMO- LUMO disminuye, pudiendo convertir al sistema de aislante a semiconductor, que sera lo esperado siseguimos

acortando

la distancia intermolecular. En

este punto

sera difcil saber si

fuera posibleconvertir el sistema en un conductor acortando la distancia del sistema apilado. Este comportamiento es de esperarse pensando en el mayor solapamiento de los orbitales (tipo p en este caso) a medida que la distancia decrece.

En general, la conduccin en sistemas apilados (ya sea en el benceno o en las nucleobases del ADN) podra verse aumentada por vibraciones del sistema donde continuamente se acortan y aumentan las distancias (fonn). Lo que dara lugar a un mecanismo de conduccin por interaccin electrn-fonn.

De otro lado, al compara los orbitales provenientes del clculo con MP2 y la densidad de probabilidad del modelo PKP, se observ buena correlacin de estos parmetros, observndose la correspondencia de la envolvente como se aprecia en la figura 1.

Figura 1. Correlacin entre los orbitales moleculares de MP2 y la densidad de probabilidad del modelo PKP.

Conclusiones: La disminucin de la distancia intermolecular de los sistemas apilados estudiados causauna disminucin en la brecha energtica ((

). A medida que se aumenta el nmero demolculas

al sistema apilado, la brecha

energtica

disminuye.

As mismo, con el incremento

deltamao del sistema apilado, la desviacin de los valores absolutos del HOMO y LUMO aumenta aligual que

las desviaciones de las brechas.

Finalmente, cualitativamente la

existencia

de una buenacorrelacin entre los orbitales

moleculares provenientes de clculos con MP2 y la densidad deprobabilidad (en la direccin z, propagacin del sistema apilado) proveniente del modelo PKP suponen que este ltimo es un modelo consistente.

Anexo:

Tabla 2. Desviacin absoluta en kcal de los orbitales HOMO y LUMO obtenidos con el modelo PKP y MP2/6311++G**PKP - E

MP2 y E

PKP - E

MP2).(EHOMO

HOMO

LUMO

LUMO

Nmero de bencenos apilados23456810

HOMO1.858960.053282.124723.984805.463947.510528.77944

LUMO1.930291.562190.623560.343611.157102.341303.10848

Referencias:

[1]. Sinnokrot, M. O.; Valeev, E. F.; Sherrill, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10887. [2]. Rengifo, E. reporte octubre 2011.