test diagnostico de alcoholes terminado 1

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TEST DIAGNOSTICO DE ALCOHOLES Quezada Venegas, Andrés; Bravo Espinoza, Karin Laboratorio de Química Orgánica III Departamento de Química Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y del Medio Ambiente Universidad Tecnológica Metropolitana Test nitrato de cerio Test oxinato de vanadio Test de Malaprade 1.- Fundamentos teóricos. 1.1.1- Alcoholes. Los alcoholes se sintetizan a partir de una gran variedad de métodos, ya que el grupo hidroxilo se puede transformar en la mayoría del resto de grupos funcionales. Por estas razones, los alcoholes son intermediarios sintéticos versátiles. La estructura de un alcohol se parece a la estructura del agua reemplazando uno de los átomos de hidrógeno del agua por un grupo alquilo pudiendo considerarlos como derivados orgánicos de este.

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En química se denomina alcohol (del árabe al-kuḥl الكحول, o al-ghawl الغول, ‘el espíritu’, ‘toda sustancia pulverizada’, ‘líquido destilado’) a aquellos compuestos químicos orgánicos que contienen un grupo hidroxilo (-OH) en sustitución de un átomo de hidrógeno, enlazado de forma covalente a un átomo de carbono. Además este carbono debe estar saturado, es decir, debe tener solo enlaces simples a sendos átomos;1 esto diferencía a los alcoholes de los fenoles.Si contienen varios grupos hidroxilos se denominan polialcoholes. Los alcoholes pueden ser primarios, secundarios o terciarios, en función del número de átomos de hidrógeno sustituidos en el átomo de carbono al que se encuentran enlazado el grupo hidroxilo.

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Page 1: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

TEST DIAGNOSTICO DE ALCOHOLES Quezada Venegas, Andrés; Bravo Espinoza, Karin

Laboratorio de Química Orgánica IIIDepartamento de Química

Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y del Medio AmbienteUniversidad Tecnológica Metropolitana

Test nitrato de cerio Test oxinato de vanadio Test de Malaprade

1.-              Fundamentos teóricos.

1.1.1-         Alcoholes.

Los alcoholes se sintetizan a partir de una gran variedad de métodos, ya que el grupo hidroxilo se puede transformar en la mayoría del resto de grupos funcionales. Por estas razones, los alcoholes son intermediarios sintéticos versátiles.

La estructura de un alcohol se parece a la estructura del agua reemplazando uno de los átomos de hidrógeno del agua por un grupo alquilo pudiendo considerarlos como derivados orgánicos de este.

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1.1.2.-        Diferenciación entre alcoholes, fenoles y enoles.

Los alcoholes son aquellos compuestos con grupos hidroxilo enlazados a átomos de carbono saturados con hibridación sp3. Estos se diferencian de los fenoles y los enoles.Los fenoles tienen grupos hidroxilo enlazados a anillos aromáticos los que les dan algunas propiedades distintas. Por otro lado los enoles poseen un grupo hidroxilo enlazado a un carbono vinílico.

1.1.3.-        Clasificación de los alcoholes.

Podemos clasificar a los alcoholes de acuerdo con el tipo de carbono al que está enlazado el grupo hidroxilo. Estos pueden ser primario, secundario y terciario.

                                 

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Los alcoholes que poseen sólo un grupo hidroxilo se denominan monoles y aquellos que posean dos o más grupo hidroxilo se denominan polioles.

1.1.4.-         Propiedades de los alcoholes.

1.1.4.1.-      Puntos de ebullición de los alcoholes.

Los alcoholes poseen puntos de ebullición bastante elevados, al ser comparados con alcanos con pesos moleculares similares por ejemplo el 1-propanol hierve a 97ºC comparado con -0.5ºC para el alcano, los fenoles también poseen puntos de ebullición elevados en relación con los hidrocarburos, por ejemplo el fenol hierve a 187.7ºC, y el tolueno lo hace a los 110.6ºC, esto se debe a las fuerzas intermoleculares existente entre los alcoholes las atracciones dipolo dipolo y puentes de hidrógeno.

1.1.4.2.-      Solubilidad de los alcoholes.

El grupo hidroxilo es hidrofílico, porque tiene afinidad por el agua y por las sustancias polares mientras que el grupo alquilo del alcohol es hidrofóbico, este no participa en los enlaces de hidrógeno ni en las atracciones dipolo-dipolo, como resultado de esto la solubilidad en agua disminuye a medida que el grupo alquilo aumenta de tamaño.

1.1.4.3.-       Acidez y basicidad.

La acidez decrece a medida que aumenta la sustitución en el grupo alquilo, debido a que en los grupos alquilo más sustituidos y más voluminosos está dificultada por impedimento estérico, la solvatación del grupo hidroxilo del alcohol.En general los alcoholes y fenoles se pueden comportar como bases y ácidos débiles. Como bases débiles, los ácidos fuertes los protonan de manera reversible obteniendo iones oxonio, ROH2

+.

 Como ácidos débiles los alcoholes y fenoles se disocian en bajo grado en solución acuosa donando un protón al agua, generando H3O+ y un ion alcóxido RO- o fenóxido en caso de un fenol ArO-.

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Los fenoles son más ácidos que los alcoholes porque el anión fenóxido está estabilizado por resonancia. La deslocalización de la carga negativa sobre las posiciones orto y para del anillo aumenta la estabilidad del anión fenóxido.

 1.2.1.-        Test nitrato de cerio y amonio.

Este ensayo ocurre a través de una reacción entre un alcohol (ya sea primario, secundario o terciario) y una solución de nitrato de cerio y amonio para formar complejos coloreados, en la  cual el alcohol sustituye uno de los iones nitrato (-NO3) del complejo formado por el ión cerio. La reacción que describe este proceso es la siguiente:

Al realizar este ensayo, la solución de nitrato de cerio y amonio se acidificada  previamente con ácido nítrico diluido, y luego se le adicionan gotas de alcohol  (primario, secundario o terciario). Al realizar dicho procedimiento ocurre un cambio en la coloración de la solución de amarillo a rojo, lo que indica la presencia del grupo hidroxilo.Para este ensayo se deben utilizar alcoholes de hasta 10 átomos de carbono, para que se obtenga una respuesta positiva al reconocimiento del grupo hidroxilo. Si el alcohol no es miscible con el agua se debe agregar dioxano.

1.2.2.-        Test oxinato de vanadio.

En esta experiencia el oxinato de vanadio interactúa con el alcohol (ya sea primario, secundario y/o terciario) formando complejos coloreados mediante interacciones electroestáticas. El cambio de coloración de azul oscuro a rojo-burdeo indica la presencia del grupo hidroxilo. La reacción química que describe este proceso  es la siguiente:

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Este ensayo resulta más rápidamente con un alcohol primario que con uno secundario y este a su vez que con un terciario, ya que en este último la molécula posee mayor impedimento estérico.

1.2.3.-         Test de Malaprade.

El test de Malaprade se utiliza para la identificación de alcoholes vecinos (glicoles). Esta  reacción ocurre gracias al poder oxidante del ácido peryódico en solución acuosa y acidificada;  este ácido rompe los enlaces C - C de los grupos hidroxilos vecinos dando como resultado aldehídos y/o cetonas mediante una reacción Óxido – Reducción. La reacción química es la siguiente:

Al agregar la solución de nitrato de plata (3%), el ión plata reacciona con el ión yodato para formar un precipitado de color blanco. Este será la respuesta a un ensayo positivo, ya que el yodato de plata es difícilmente soluble en ácido nítrico.

El test de Malaprade da resultado al emplear el ensayo sólo con glicoles.

2.-              Procedimientos. 2.1.-           Test nitrato de cerio y amonio.

2.1.1-          Preparación solución de nitrato de cerio y amonio.

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Se disuelven 2.0g de nitrato de cerio (IV) y amonio en 5.0mL de ácido nítrico diluido (0.1M).

2.1.2-          Procedimiento experimental.

Adicione a un tubo de ensayo limpio y seco 1.0mL de la solución de nitrato de cerio y amonio preparada anteriormente.

Agregar 2-3 gotas de alcohol primario (etanol), agite la solución y observe que ocurre (un cambio en la coloración de amarillo a rojo indica un ensayo positivo debido a la presencia del grupo hidroxilo).

Repita el procedimiento anterior para: alcoholes secundarios (2-butanol y ciclohexanol) y alcohol terciario (tert-butanol).

Finalmente compare y discuta los resultados obtenidos.

2.2.-           Test oxinato de vanadio.

2.2.1-         Preparación solución de oxinato de vanadio.

Colocar 10.0mg de oxinato de vanadio en un vaso de precipitado de 100mL. Luego agregar 10.0mL de ácido acético glacial (99.9%) y calentar hasta disolución, dejar enfriar para finalmente agregar 10.0mL de benceno.

2.2.2-          Procedimiento experimental.

Adicione a un tubo de ensayo limpio y seco 1.0mL de la solución de oxinato de vanadio preparada anteriormente.

Agregar 2-3 gotas de alcohol primario (etanol), agite la solución y observe que ocurre (un cambio en la coloración de azul oscuro a rojo-burdeo indica un ensayo positivo debido a la presencia del grupo hidroxilo).

Repita el procedimiento anterior para: alcoholes secundarios (2-butanol y ciclohexanol) y alcohol terciario (tert-butanol).

Finalmente compare y discuta los resultados obtenidos.

2.3.-           Procedimientos Test de Malaprade.

2.3.1.1-      Preparación de solución de ácido peryódico (0.5%).

Masar 0.1g de ácido peryódico en una balanza y agregar agua destilada para disolver hasta completar 20.0g en masa total.

2.3.1.2-      Preparación de solución de nitrato de plata (3.0%).

Masar 1.5g de nitrato de plata en una balanza y agregar agua destilada para disolver hasta completar 50.0g en masa total.

2.3.2-         Procedimiento experimental.

Adicione a un tubo de ensayo limpio y seco 2.0mL de la solución de ácido peryódico preparada en el punto anterior y acidular con 2-3 gotas de ácido nítrico concentrado.

Luego agregar al tubo 2-3 gotas de glicol (glicerina), agitar y esperar unos segundos.

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Finalmente agregar 2-3 gotas de solución de nitrato de plata (3%). Observe lo que ocurre (la formación de un precipitado blanco indica un ensayo positivo debido a la presencia del grupo hidroxilo).

Repita el procedimiento anterior para: los glicoles (etilenglicol y propilenglicol) y para el alcohol primario (etanol). Este último no debiera reaccionar ya que no cumple con la condición de ser un glicol.

Finalmente compare y discuta los resultados obtenidos.

3.-             Materiales y Reactivos

Materiales Marca

Tubos de ensayo Shott Duran

Gradilla Sin especificación

Gotarios Sin especificación

Vaso de precipitado (100 mL) Boro 3.3

Pipeta graduada 10 mL (10 mL:0.1) HBG Germany

Vidrio de reloj Sin especificación

Balanza semi-analítica BEL engineering 0.01

Mechero Bunsen Sin especificación

Trípode metálico Sin especificación

Reactivos Marca y Calidad

nitrato de cerio (IV) y amonio Merck p.a  (99.0% pureza)

ácido nítrico Winkler p.a (70.0 % pureza)

etanol absoluto Emparta ACS p.a  (99.5% pureza)

2-butanol Merck p.a  (99.0% pureza)

ciclohexanol Merck para síntesis (99.0% pureza)

tert-butanol Riedel-de-Haën (99.5% pureza)

oxinato de vanadio Sin especificaciones

ácido acético glacial Winkler p.a (99.9 % pureza)

benceno Merck p.a  (99.7% pureza)

ácido peryódico sin especificaciones

nitrato de plata Winkler p.a (99.5 % pureza)

glicerina Heyn

etilenglicol o 1,2-etanediol Riedel-de-Haën (99.0% pureza)

propilenglicol o propano-1,2-diol M&B (95.0% pureza)

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4.-              Resultados y Conclusiones.

4.1.-          Test nitrato de cerio y amonio.

En las imágenes se observa el cambio en la coloración de la solución de nitrato de cerio (IV) y amonio, pasando del color amarillo al color rojo que se obtiene luego de realizado el test.Se concluye que el test indicó un ensayo positivo a la presencia del grupo hidroxilo en los alcoholes:

Tubo 1: alcohol primario (etanol). Tubo 2: alcohol secundario (2-butanol). Tubo 3: alcohol secundario (ciclohexanol). Tubo 4: alcohol terciario (tert-butanol).

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Se concluye que el test indicó un ensayo positivo a la presencia del grupo hidroxilo en los alcoholes primarios secundarios y terciarios.El test nitrato de cerio y amonio se utiliza para el reconocimiento de alcoholes de hasta 10 átomos de carbono.

4.2.-          Test oxinato de vanadio.

En las imágenes se observa el cambio en la coloración de la solución de oxinato de vanadio, siendo antes de la realización del test de color azul oscuro pasando al color rojo-burdeo una vez agregados los reactivos.

Tubo 1: alcohol primario (etanol). Tubo 2: alcohol secundario (2-butanol). Tubo 3: alcohol secundario (ciclohexanol). Tubo 4: alcohol terciario (tert-butanol).

Se concluye que el test indicó un ensayo positivo a la presencia del grupo hidroxilo en los alcoholes primarios, secundarios y terciarios. Siendo más rápidamente la realización de este ensayo en un alcohol primario luego en uno secundario y finalmente en uno terciario, debido al impedimento estérico de este último.

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4.3.-           Test de Malaprade.

En las imágenes se observa la solución de oxinato de vanadio incolora, en la cual una vez realizado el test  se forma un precipitado blanco, el cual se origina gracias al poder oxidante del ácido peryódico (en solución acuosa y acidificada);  este ácido rompe los enlaces C - C de los grupos -OH vecinos en los glicoles, dando como resultado aldehídos y/o cetonas mediante una reacción óxido – reducción debido a que el ión plata reacciona con el ión yodato originando dicho precipitado. En el caso del alcohol primario etanol, este no cumple con la propiedad de ser un glicol por ende, el ensayo es negativo no existiendo formación de precipitado blanco.

Se concluye que el test indicó:

Tubo 1: alcohol primario (etanol). Ensayo negativo. Tubo 2: alcohol secundario (2-butanol). Ensayo positivo. Tubo 3: alcohol secundario (ciclohexanol). Ensayo positivo. Tubo 4: alcohol terciario (tert-butanol). Ensayo positivo.

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El test de Malaprade da resultado al emplear el ensayo sólo con glicoles.

5.-              Espectros IR y   R MN H 1

Los siguientes espectros IR y RMN corresponden a los reactivos utilizados en: Test nitrato de cerio y amonio y Test oxinato de vanadio.

5.1.1.-        Espectro IR correspondiente a reactivo etanol.

Page 12: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.1.1.-         Espectro RMN H1 correspondiente a reactivo etanol.

Page 13: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.2.1.-         Espectro IR correspondiente a reactivo 2-butanol.

Page 14: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.2.2.-        Espectro RMN H1 correspondiente a reactivo 2-butanol.

Page 15: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.3.1.-         Espectro IR correspondiente a reactivo ciclohexanol.

Page 16: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.3.2.-         Espectro RMN H1 correspondiente a reactivo ciclohexanol.

Page 17: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.4.1.-         Espectro IR correspondiente a reactivo tert-butanol o 2-metil-2-propanol.

Page 18: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.4.2.-        Espectro RMN H1 correspondiente a reactivo tert-butanol o 2-metil-2-propanol.

Page 19: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

Los siguientes espectros IR y RMN corresponden a los reactivos utilizados en: Test de Malaprade.

Page 20: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.5.1.-         Espectro IR correspondiente a reactivo glicerina.

5.5.2.-        Espectro RMN H1 correspondiente a reactivo glicerina.

Page 21: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.6.1.-         Espectro IR correspondiente a reactivo etilenglicol ó 1,2-etanediol.

Page 22: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.6.2.-         Espectro RMN H1 correspondiente a reactivo etilenglicol o 1,2-etanediol.

Page 23: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.7.1.-        Espectro IR correspondiente a reactivo propilenglicol o propano-1,2-diol.

Page 24: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

5.7.2.-         Espectro RMN H1 correspondiente a reactivo propilenglicol o propano-1,2-diol.

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6.-              Bibliografía.

Page 26: Test Diagnostico de Alcoholes Terminado 1

The Systematic Identification of Organic Compounds;  Autores:  Ralph L. Shriner , Christine K. F. Hermann , Terence C. Morrill, David Y. Curtin, Reynold C. Fuson; Editorial New Jersey : John Wiley, 2004;   Edición Número 8.

Química Orgánica;  Autor Mcmurry John;  Editorial Thomsom International; Edición Número 5.

Base de datos espectroscópicos:  Spectral.http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi?lang=eng.

Mecanismos de Reacción en 3D: http://www.chemtube3d.com/