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• Suyey Valerio Claudio

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Universidad Nacional del Callao Laboratorio de Orgánica I Facultad de Ingeniería Química 90G

ALCOHOLES (R-OH) 1. OBJETIVOS Reconocer un alcohol mediante pruebas con diferentes reactivos Reconocer mediante la prueba con NaOH y CuSO4 la presencia de un Monol Y Poliol 2. FUNDAMENTO TEORICO Definición del compuestos: Alcoholes son aquellos hidrocarburos saturados o alcanos que contienen un grupo hidroxilo (-OH). Este grupo (-OH) sustituye un átomo de hidrógeno enlazado de forma covalente Fórmula general: CnH2n+1OH La palabra alcohol proviene del árabe ‫الكحل‬. Así los Árabes llamaron a un polvo producido por la sublimación del mineral estibina que forma sulfuro antimonita (Sb2S3). Sb2S3 se usaba como el antiséptico y como una máscara de ojos. Bartolomeo Traheron introduce la palabra alcohol como el término usado por los Bárbares que querían decir ‘polvo suave’. William Johnson, el autor de Lexicon Chymicum denomina los alcoholes como ‚antimonium sive stibium‘, o sea, todos los líquidos obtenidos por destilación. En el siglo 18 ‚antimonium sive stibium‘ se denomina como ‚espiritú del vino‘ y se refiere al etanol.

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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Alcoholes primarios:

Un alcohol primario es aquel en el que el OH está unido a un carbono primario, y la formula es R-OH

Alcoholes secundarios: El alcohol secundario es en el que el OH está unido a un carbono secundario:

R-CH-R I OH

Alcoholes terciarios: El alcohol terciario es en el que el OH está enlazado a un C terciario:

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Universidad Nacional del Callao Laboratorio de Orgánica I Facultad de Ingeniería Química 90G R I R-C-R I OH

También se dividen en los alcoholes alifáticos o alicíclicos.

Y según el número de grupos hidroxilos (-OH) son los alcoholes polihidricos o polialcoholes. Alcoholes dihidricos son glicoles. Propriedades físicas:

La estructura de los alcoholes es parecida a la del agua. El oxígeno tiene hibridación sp3 con dos pares de electrones no enlazantes. La electronegatividad del oxígeno provoca la polarización del enlace O-H y del C-O, lo que produce la aparición de momentos dipolares.

Los puntos de fusión y ebullición son más elevados que hidrocarburos y esteres. Esto pasa debido a la formación de puentes de hidrogeno (las enlaces), que se forman entre el oxígeno de una molécula y el hidrógeno de otra. El punto de ebullición del etanol es 78.29 °C

Propriedades químicas: Los alcoholes pueden ser ácidos o básicos. Los con el pKa alrededor de 16 y 19 son ácidos más débiles que el aqua pero pueden reaccionar con bases fuertes. 3

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El grupo hidroxilo hace la molécula de alcohol polar. Este grupo puede formar puentes de hidrógeno entre sí o con otros compuestos. Esto significa que gracias a los enlaces de hidrógeno se pueden utilizar como disolventes próticos (los que no pueden regalar el hidrógeno).

El grupo hidroxilo quiere disolverse en el aqua pero la cadena de los carbonos protesta. Así que metanol, etanol y propanol son miscibles con agua, porque el grupo hidroxilo „gana la batalla“ contra la cadena de los carbonos. Butanol (que tiene la cadena de cuatro carbonos) es entre soluble porque (-OH) y los carbonos están en equilibrio. Alcoholes de cinco o más carbonos (pentanol etc.) son insolubles en todos los casos debido a la posición dominante de la cadena de carbonos. Todos los alcoholes simples son miscibles en solventes orgánicos.

Esterificación: Así se producen los esteres anorgánicos y ogránicos noc la presencia de los alcoholes.

Sustitución en alcoholes: Alcoholes producidos por la sustitución son los que no nesecitamos durante la reacción, el mal grupo saliente.

CH3–CH2–OH + HBrCH3 CH2–Br + H2O 4

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La eliminación de alcoholes:

Mediante la eliminación se preparan los alquenos. Estas reacciones se suelen llevar a cabo a temperaturas elevadas

CH3–CH2–CHOH–CH3 + H2SO4 CH3–CH=CH–CH3

La oxidación alcohólica: Por la oxidaxión de los alcoholes primarios aparecen los aldehidos:

Por la oxidaxión de los alcoholes secundarios aparecen las cetonas:

La oxidaxión de los alcoholes terciarios causa su fragmentación:

La fermentación alcohólica (denominada también como fermentación etílica)

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Es un proceso durante cual la levadura (kvasinky) se convierte en los azúcares simples (la glucosa y la fructosa), el alcohol y dióxido de carbono, que escapa a la atmósfera. En esta fase se produce el alcohol.

C6H12O6 (cukr) = 2 C2H5OH (alkohol) + 2 CO2 (oxid uhličitý) + teplo

La destilación alcohólica:

Es la operación de separar, mediante vaporización y recondensación, los diferentes componentes líquidos o licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición (temperaturas de ebullición) de cada una de las sustancias a separar. La destilación se da en forma natural debajo del punto de ebullición (100 ºC en el caso del agua), luego se condensa formando nubes y finalmente llueve.

Las bebidas alcohólicas son bebidas que contienen etanol (alcohol etílico). Atendiendo a la elaboración se pueden distinguir entre bebidas producidas por fermentación alcohólica (vino, cerveza...) en las que el contenido en alcohol no supera los 18-20 grados y las producidas por destilación, generalmente a partir de un producto de fermentación (licores, aguardientes, etc.) La cantidad de alcohol de un licor u otra bebida alcohólica se mide bien por el volumen de alcohol que contenga o bien por su grado de alcohol.

Preparación de los alcoholes:

Algunos alcoholes se fabrican de las sustancias naturales. Por ejemplo ethanol que se obtiene de la fermentación de los azúcares. Otro metodo es la adición del agua al doble enlace (alquenos). Después existe la preparación de los 6

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alcoholes es la síntesis de Grignard que es el método más importante para preparar alcoholes. Los reactivos de Grignard son compuestos organometálicos de fórmula general R-Mg-X, donde R es un resto orgánico (alquílico o arílico) y X un haluro. Sin duda, los reactivos de Grignard son unos de los más importantes en química orgánica debido a su rápida reacción con electrófilos, como por ejemplo el grupo carbonilo. Por el descubrimiento de estos reactivos y sus reacciones, Victor Grignard recibió el premio Nobel de Química en 1912.

Un carbono unido a un metal, mucho menos electronegativo que él, se convierte en un centro rico en electrones y, por tanto, nucleófilo. El enlace C-M es muy polar. El último metodo es la reducción: Reducción

CH3-C=O ----> CH3-CH2-OH | H

Ejemplos de los alcoholes más conocidos: Metanol: Se denomina „alcohol de madera“ porque se obtiene de ella por destilación seca. Se utiliza como disolvente para pinturas y como combustible. Es muy venenoso y produce ceguera cuando se ingieren o inhalan pequeñas cantidades. Una dosis de 30 mL resulta letal. Metabolicamente se transforma en formaldehído y ácido fórmico que impide el transporte de oxígeno en la sangre.

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Etanol:

Fórmula semidesarrollada: CH3-CH2-OH Propiedades físicas:  Estado de agregación: Líquido  Apariencia: Incoloro  Densidad: 789 kg/m3  Punto de fusión: 158.9 K (-114.3 °C)  Punto de ebullición: 351.6 K (78.4 °C) Propiedades químicas:  

Acidez (pKa): 15,9 Solubilidad en agua: Miscible

Etanol es el principal producto de las bebidas alcohólicas pero también se usa en muchos sectores industriales y en el sector farmacéutico en algunos medicamentos y cosméticos. Es un buen disolvente, y puede utilizarse como anticongelante. También es un desinfectante. Además se emplea como combustible industrial y doméstico. En el uso doméstico, se emplea el alcohol de quemar.

Es un líquido incoloro y volátil. Desde la antigüedad se obtenía por fermentación anaeróbica de una disolución con contenido en azúcares con levadura y posterior destilación.

Se obtiene por fermentación de carbohidratos (azúcares y almidón). La fermentación se inhibe al producirse un 15% de alcohol. Para conseguir licores es necesaria la destilación (forma un azeótropo con el agua de composición 95:5 alcohol/agua). Es muy venenoso y produce la muerte a concentraciones 8

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superiores al 0.4% en sangre. Se metaboliza en el hígado a razón de 10 mL/hora. Se utiliza como antídoto contra el envenenamiento por metanol o etilenglicol.

Isopropanol: Se mezcla con agua y todos los disolventes orgánicos. Se emplea como antihielo, disolvente, limpiador, deshidratante, agente de extracción, intermedio de síntesis y antiséptico. Es un producto tóxico por vía oral, inhalación o ingestión.

Etilenglicol:

Recibió el nombre de glicol porque Wurtz, que lo descubrió en 1855, notó un cierto sabor dulce. Se utiliza como disolvente, anticongelante, fluido hidráulico, intermedio de síntesis de explosivos, plastificantes, resinas, fibras y ceras sintéticas. Es tóxico por ingestión.

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Glicerina: Descubierta en 1779 por Scheele. Su nombre también proviene de su sabor dulce. Es una sustancia muy viscosa, soluble en el agua y no tóxica. La hidrólisis alcalina de triglicéridos (grasas) produce glicerina y jabones. El nitrato triple es la nitroglicerina, explosivo de enorme potencia.

3. MATERIALES Y REACTIVOS  Mechero de Bunsen  Vaso precipitado  Tubos de ensayo  Pipetas  Pinzas  Gradilla  Trípode y rejilla de asbesto  Soporte universal  Muestra de alcohol: metanol, etanol, butanol, isobutilico, isopropilico, terbutilico.  Permanganato de potasio KMnO4  Acido clorhídrico concentrado HCl(cc)  Acido sulfúrico concentrado H2SO4  Hidróxido de potasio KOH  CH3COOH  CuSO4 10

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    

Reactivo Lucas Hidróxido de sodio NaOH Reactivo de Nessler Solución de K2CrO4 Sodio metálico

4. PARTE EXPERIMENTAL Prueba de acidez a. Reacción con un metal alcalino:  

En 3 tubos de ensayo agregar la muestra de alcohol(0.5ml).(OH, 1°,2°,3°) Adicionar un trocito de Na metálico a cada uno de los tubos y observar el desprendimiento de un gas y la reacción de cada uno de los tubos de ensayo con las muestras problemas.

 Con el alcohol 1°:  se observa desprendimiento de gas hidrógeno formándose etóxido de sodio.  Es una reacción exotérmica. C2 H 5 OH + Na(s ) → C 2 H 5 ONa + H 2 ↑ ⏟ Etoxidodesodio

 Con el alcohol 2°:  Se observa poco desprendimiento de gas hidrógeno.  reacción lenta y exotérmica.

C H 3−CHOH −C H 3+ Na (s) →C H 3 −CHONa−C

 Con el alcohol 3°: b. Reacción de esterificación:

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H

2− propoxidodesodio

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+ H 2O

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  

En un tubo de ensayo agregar la muestra de alcohol (0.5ml) y 5 gotas de ácidoAcético CH3COOH y ácidosulfúrico(1 gota). Agitar la solución y llevar a baño María. Si el alcohol presenta bajo peso molecular se percibirá un aroma característico.

C H 3 COOH +C 2 H 5 OH H 2 S O4 C H 3 COOC 2 H 5+ H 2 O ⏟ →

Etanoatodeetilo

Reacción de oxidación e identificación de un (OH,1°, 2°, 3°) a. Medio acido:  

En 3 tubos de ensayo agregar la muestra de alcohol (0.5ml) (OH, 1°, 2°, 3°) Adicionar solución de K2Cr2O7 y HCl y/o H2SO4 concentrado (2 gotas), colocar el tubo de desprendimiento a otro tubo en el que previamente se le ha adicionado el reactivo de Tollens, y/o (R. Fehling, R, Beckam) calentar a baño María (2 a 5 minutos) en la parte interna se forma un espejo de Ag, lo cual nos indica que se ha producido un aldehído.

 Con alcohol 1°:

CH3CH2OH+ K2CrO4 + H2SO4 2K2SO4 + Cr2(SO4)3 + CH3CHO + H2O

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 Con alcohol 2°:

C H 3 ¿2 ¿ C H 3 COOCH ¿ C H 3−CHOH −C H 3+C H 3 COOH H 2 S O4 ¿ →

 Con alcohol 3°:

b. Medio básico:   

En un tubo de ensayo agregar la muestra de alcohol(0.5ml). Adicionar solución de KMnO4 y NaOH al 10%. Calentar a baño María (2 a5 minutos) donde se observa el cambio de coloración.

 Con alcohol 1°: C H 3 C H 2 OH + 4 KMn O4 + 4 NaOH →C H 3 CHO+ Mn O2 ↓

+K2O+ H2O

 Con alcohol 2°:

KMnO (¿¿ 4 , NaOH ) C H 3 CHOHC H 3 ¿ ∆ C H 3 COC H 3+ Mn O2 ↓ ⏟ →

2− propanona

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+K2O+ H2O

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 Con alcohol 3°:

c. Oxidación con el reactivo de Nessler:    

En un tobo de ensayo agregar la muestra de alcohol(0.5ml) Adicionar 0.5ml del reactivo de Nessler. Llevar a baño María (2 a 5 minutos) donde se observa el cambio de coloración o precipitación. El reactivo se prepara tratando 13.4g de Cloruro de Mercurio con 15g de Yoduro de Potasio en solución acuosa.

 Con alcohol 1°:

CH3CH2OH+ K2HgI4 Hg + HI + KI + CH3CHO

 Con alcohol 2°:

CH3CHOHCH3+ K2HgI4 Hg + HI + KI + CH3COOCH3 14

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 Con alcohol 3°:

Reacción de diferenciación de Alcohol (1°, 2°, 3°) con el reactivo de LUCAS

      

En un tubo de ensayo agregar la muestra de alcohol (0.5ml). Adicionar el reactivo de LUCAS (0.5ml). Llevar a baño María (5 minutos). Si hay turbidez inmediata entonces el alcohol es terciario. Si hay turbidez en aproximadamente 5 minutos es un alcohol secundario. Si hay turbidez después de 20-24 horas es un alcohol primario. Reactivo de LUCAS (ZnCl2 + HCl)

 Con alcohol 1°: C H 3 C H 2 OH + HCl ZnC l 2 C H 3 C H 2 Cl+ H 2 O →

 Con alcohol 2°:

C H 3 ¿ 2 Cl+ H 2 O C H 3 ¿2 CHOH + HCl ZnC l 2 ¿ ¿

→

 Con alcohol 3°: Prueba de Yodoformo 15

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     

En un tubo de ensayo agregar la muestra de alcohol (0.5ml). Adicionar el reactivo 4ml del reactivo Lugol ( solución de Yodo: KI) Agregar soda gota a gota hasta que desaparezca el color del Lugol. Llevar a baño María (2 minutos). Dejar en reposo. Si se forma un precipitado anotar el aspecto del color.

Prueba de Solubilidad  

Color en 3 tubos de ensayo 1ml (OH 1°,2°, 3°) más 1ml de H2O. Agitar y observar la solubilidad de cada una de las muestras problemas. Alcohol 1° 2° 3°

Solubilidad Soluble Poco soluble insoluble

Reacción de diferenciación de MONOL y POLIOL a. Reconocimiento de un Monol:

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  

En un tubo de ensayo colocamos la muestra de Alcohol, luego le agregamos Sulfato de Cobre CuSO4 aproximadamente 0.5 ml, mas NaOH. Luego lo llevamos a baño María por 5 minutos. Observar lo que sucede.

b. Reconocimiento de un Poliol:  

En un tubo de ensayo colocar Etilenglicol, luego le agregamos Sulfato de Cobre CuSO4 aproximadamente 0.5ml más NaOH. Luego lo llevamos a baño María por 5 minutos.

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5. CONCLUSIONES  En la reacción de esterificación, se percibe un olor de fruto y de olor a frotación.  En la reacción de diferenciación de un monol con un polialcohol, no se obtuvo inmediatamente, el precipitado negruzco. Se infirió que la muestra era un polialcohol.  Un alcohol terciario reacciona inmediatamente, un secundario de 510 minutos y uno primario de 20min a 24 horas.  Un alcohol primario es soluble, secundario poco soluble y terciario insoluble 6. RECOMENDACIONES  Al calentar el reactivo con la solución de NaOH Y Sulfato de cobre calentarlo bien y separarlo del precipitado negro que forma usando solo la solución. 7. BIBLIOGRAFIA  Guías de Practica de Química Orgánica, Alejandro Tapia  Química Experimental, Luis Carrasco Venegas

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CUESTIONARIO 1. Presente ensayos químicos comunes de los siguientes pares de compuestos.  Alcohol sec-butilico y alcohol t-pentico (prueba de oxidación con el reactivo de Beckam).

SO ¿ ¿ C H 3 CH 2−CHOHC H 3+ K 2 Cr 2 O7 + H 2 SO 4 → CH 3 CH 2−C−C H 3 +Cr 3 ¿

(CH3)2COHCH2CH3 + K2Cr2O4 + H2SO4  No reacciona

 Alcohol sec-pentilico y alcohol n-propílico (prueba de Yodoformo). 

Alcohol sec-pentilico: C H 3 CH 2 CH 2 CHOH CH 3+ NaOI → C H 3 CH 2 CH 2 COC H 3 + NaI + H 2 O C H 3 CH 2 CH 2 CHOH CH 3+ 3 NaOI →C H 3 CH 2 CH 2 COC l 3+3 NaOH C H 3 CH 2 CH 2 CHOH CH 3+ 3 NaOI →C H 3 CH 2 CH 2−COO+ Na+CH I 3

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alcohol n-propílico:

CH3CH2CH2OH + NaOI No reacciona 2. Se tiene una mezcla de alcohol isoamilico y éter de petróleo. Indique como podría separarlo. 

Se podrá separar por destilación simple ya que el alcohol isolamico y el éter de petróleo presentan diferentes puntos de ebullición. Sabemos que el éter tiene menor punto de ebullición que el alcohol.

3. Presente la reacción de síntesis y su propiedad química indicada del siguiente compuesto:  2-pentanol a partir de un alqueno y la propiedad de acidez del alcohol.

Síntesis: Para obtener el compuesto 2-pentanol a partir de un alqueno, se somete al 2-penteno a un proceso llamado hidratación, que consiste en agregarle agua bajo un medio acido. Ocurriendo la siguiente reacción:

CH 3 −CH =CH −CH 2−CH 3 + H 2 O+ H 2 SO 4+calor →CH 3−CHOH CH 2 CH 2 CH 3 Propiedades  Fórmula molecular:

C5 H 12 O

 También llamado: 2 pentanol, alcohol sec- amílico, carbinol propil    

metílico Aspecto: líquido descolorido Punto de fusión: -50 °C Punto que ebullición: 118 °C Densidad (g/ml) 0.81 – 0.812 20

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Las propiedades ácidas de los alcoholes Los alcanos de pequeña cadena poseen un comportamiento ácido, por su característica polar, por lo tanto reaccionan con algunos metales como el sodio, el potasio, produciendo sales (alcoholatos) con desprendimiento se hidrógeno. Con metales alcalinos: C2 H 5 OH + Na(s ) → C 2 H 5 ONa + H 2 ↑ ⏟ Etoxidodesodio

Con el reactivo de Grignard: CH3OH + CH3-MgI  CH4 + CH3OMgI

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