PRUEBAS DE
PRUEBAS DE CARACTERIZACION DE ALCOHOLES
CARACTERIZACION DE ALCOHOLES
Isabella Orozco 11200001, Dav! Colora!o 101200"2 Isabella Orozco 11200001, Dav! Colora!o 101200"2
Universidad Icesi Universidad Icesi Facultad de Ciencias
Facultad de Ciencias NaturalesNaturales Laboratorio de Química Orgánica I Laboratorio de Química Orgánica I
Santiago de Cali, Colombia Santiago de Cali, Colombia
Septiembre 3
Septiembre 3 de de !""!"" belita#oro$co%&otmail'com
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1, Ob#e$vos% 1, Ob#e$vos% *e
*ealali$i$ar ar prprueuebabas s de de sosolulubibililidadad d dede al
alcoco&o&oleles s en en susuststanancicias as popolalareres s (( apolares, para determinar el e+ecto del apolares, para determinar el e+ecto del grupo &idroilo'
grupo &idroilo'
Llevar a cabo pruebas sencillas como la Llevar a cabo pruebas sencillas como la prueba de oidaci-n con permanganato prueba de oidaci-n con permanganato de
de popotastasio io ( ( de de estesterieri+ic+icaciaci-n -n con con unun ácido carboílico, con el +in de conocer ácido carboílico, con el +in de conocer al
algugunanas s rereacaccicionones es bábásisicacas s de de loloss alco&oles'
alco&oles' 2& Res'l$a!os% 2& Res'l$a!os%
.abla "/ 0rueba de solubilidad en agua .abla "/ 0rueba de solubilidad en agua ( 1ter de petr-leo
( 1ter de petr-leo
.
.aablbla a !/ !/ 0r0rueuebabas s de de ooididacaci-i-n n coconn permangana
permanganato de to de potasiopotasio
.
.aabla bla 3/ 3/ 2st2sterieri+ic+icaciaci-n -n con con un un áciácidodo carboílico'
(& A)*lss !e Res'l$a!os%
Las pruebas de caracteri$aci-n son utili$adas, como su nombre lo sugiere, para identi+icar, anali$ar ( clasi+icar compuestos mediante diversas metodologías, mu( diversas, ( su grado de compleidad va de la mano con su capacidad para identi+icar un compuesto especi+ico' Como se verá a continuaci-n, las pruebas aplicadas, en este caso, a algunos alco&oles, varían de metodología seg4n un criterio de+inido'
Pruebas de Solubilidad:
0ara esta prueba se epusieron, en primera instancia, algunos alco&oles en un medio acuoso 5 H 2O 6, (, en
segunda instancia, en un medio apolar con el uso de 1ter de petr-leo 5tambi1n conocido como 1ter dietilico6' 2stas pruebas se aplicaron a los compuestos enlistados como sigue/
"78utanol/ C 93 O9 !78utanol/ C 93 C93 O9 !7:etil7!70ropanol/ C 93 C93 C 93 O9 :etanol/ C 93 O9
0or cuanto corresponde a la prueba de solubilidad en agua, a partir de las características del agua se pueden prever ciertos comportamientos' 2l agua
5 H 2O 6 es una mol1cula polar ( es
capa$ de +ormar ;enlaces de &idrogeno< entre sus mol1culas ( a=uellas =ue posean un grupo OH o un átomo de
N o F en su estructura> entre
muc&as otras características, este tipo de enlace le permite al agua solvatar una gran variedad de compuestos, ( entre ellos algunos de los alco&oles a=uí epuestos'
0ero antes, los alco&oles, al presentar un grupo OH , =ue los de+ine como especie =uímica, poseen la posibilidad de +ormar ;enlaces de &idrogeno< con el agua' No dea de ser más =ue una posibilidad por=ue los alco&oles pueden estar +uertemente in+luenciados por su grupo OH o +uertemente in+luenciados por la cadena carbonada, =ue tambi1n &ace parte de la estructura de los compuestos a=uí epuestos' 2s decir =ue los alco&oles poseen dos regiones =ue posibilitan su polaridad'
C 93 O9 *egion 9idro+obica *egion 9idro+ilica C 93 O9 *egion 9idro+obica *egion 9idro+ilica (Figura No 1)
?l tomar al "78utanol como eemplo, se puede ver como se de+inen con +acilidad ambas regiones> la &idro+obica, constituida por los carbonos, no promueve la solubilidad del alco&ol en agua ( por el contrario la disminu(e> ( la &idro+ilica es la =ue +acilita =ue pueda presentarse solubilidad en agua ( la =ue por e+ecto inductivo atrae electrones ( mani+iesta la polaridad en el compuesto' 2n otras palabras, cuanto más grande es la cadena carbonada, mas e+ecto tendrá esta sobre las características del compuesto ( por lo tanto será menos soluble en solventes polares como el agua> pero, si por el contrario, el grupo
OH
llegase a ser el más prioritario en el compuesto, las características del mismo se verán más in+luenciadas por su presencia, lo =ue se traduce en una ma(or solubilidad en solventes polares ( por ende en agua'
@e &ec&o, es tanta la importancia de ambas regiones, =ue al crecer el n4mero de carbonos la solubilidad disminu(e gradualmente ( no de +orma abrupta' Se considera =ue a partir de los A átomos de carbono, en la regi-n &idro+obica, la solubilidad de los alco&oles constituidos como los =ue son obeto de análisis en el presente in+orme, se puede a+ectar a tal punto =ue es +ácilmente observable a trav1s del oo &umano> permiti1ndose distinguir entre dos +ases al me$clarse con agua' 0ero si bien la solubilidad se a+ecta, esto no =uiere decir =ue sean absolutamente insolubles en agua, pues en muc&os de los casos, el proceso de solvataci-n se ve ;retardado< o ;obstruido< ( no sucede instantáneamente como se esperaría"'
?sí, como se podrá predecir, cuando el grupo OH se encuentra unido a una cadena carbonada no tan grande, como sucede en el caso del :etanol 5
CH 3OH 6, este adopta un
protagonismo en el comportamiento de la mol1cula' 0or un lado, el e+ecto inductivo de un átomo electronegativo como el oígeno es más +uerte, lo =ue &ace a mas polar a la mol1cula (, por otro lado, la cadena carbonada no obstru(e la participaci-n de las mol1culas de agua en la solvataci-n' No obstante, los alco&oles de cadenas carbonadas mu( largas pero con más de un grupo OH en su estructura presentan gran tendencia a disolverse en agua> los denominados dioles, demuestran =ue el grupo OH promueve con gran +acilidad la solubilidad en agua en compuestos rami+icados'
?l revisar el comportamiento de los compuestos enlistados anteriormente se obtuvo insolubilidad en agua por parte del "78utanol ( del !78utanol' Seg4n lo descrito anteriormente, estos compuestos aun no presentan el n4mero de carbonos necesarios, en su regi-n &idro+obica, para ser absolutamente insolubles en agua> pero =ui$á si lo su+iciente para =ue su solubilidad se viese retardada u obstruida' 0or ello se considera =ue estos compuesto si pueden disolverse en agua si se eponen al medio acuoso durante un tiempo prolongado o si se usa calor, como promotor del proceso de solvataci-n'
2n contraste, el :etanol ( el !7:etil7!7 0ropanol si se presentaron solubles en agua al instante> pues en el metanol la regi-n &idro+obica es poco representativa con respecto a la prioridad =ue el grupo OH llega a tener en la mol1cula' 2n el !7:etil7!7 0ropanol se puede apreciar el e+ecto inductivo del grupo OH , (a =ue, aun siendo una mol1cula bastante rami+icada, considerando su tamaBo, es bastante soluble en agua' 2sto 4ltimo se torna bastante interesante si se considera =ue el !7:etil7!70ropanol ( tanto "78utanol como el !78utanol poseen la misma cantidad de carbonos en su regi-n &idro+obica' 2s decir =ue si los carbonos no se encuentran mu( distanciados, en cuanto a los átomos =ue con+orman la mol1cula, del grupo
OH
, este ultimo seguirá siendo prioritario por cuanto corresponde a la posibilidad de +ormar ;enlaces de &idrogeno< con el agua, ( así solvatarse' 0ero como se mencion- anteriormente, los alco&oles mencionados tambi1n +ueron sometidos a una prueba de solubilidad de 1ter de petr-leo'
0ara esta prueba &a( =ue considerar =ue el 1ter de petr-leo es un solvente apolar ( para +acilitar el entendimiento
del comportamiento de las mol1culas, &a( =ue retomar el concepto de las regiones &idro+obicas e &idro+ilicas' a =ue, así como el grupo OH promueve la solubilidad en un solvente polar cuando, como regi-n &idro+ilica, se muestra prioritario ante el resto de la mol1cula> =ue suele ser una cadena carbonada corta o corta ( mu( rami+icada> la regi-n &idro+obica promueve la solubilidad del compuesto en solventes apolares si dic&a regi-n es representativa, más =ue el grupo
OH
, en el alco&ol en cuesti-n"'
2s por ello, =ue aun=ue se consider-=ue el "78utanol ( el !78utanol presentan una baa solubilidad en agua, su regi-n &idro+obica les +avorece a la &ora de disolverse en un solvente apolar como el 1ter de petr-leo pues es más representativa =ue el grupo OH ' Caso contrario es el del :etanol, en donde el grupo OH es muc&o más prioritario =ue su regi-n &idro+obica constituida por un 4nico carbono> ( por ende, su solubilidad en solvente apolares se ve a+ectada de manera considerable'
0ero el caso del !7:etil7!70ropanol es más especial, pues se muestra soluble en ambos solventes> esto demuestra como las regiones, en especial la &idro+obica, a+ectan la solubilidad gradualmente ( no de +orma abrupta' Lo =ue =uiere decir =ue el !7:etil7!7 0ropanol presenta una solubilidad parcial entre los dos solventes en una medida tal =ue es +ácilmente apreciable por el oo &umano'
Prueba de Oxidación con Pergamanato de Potasio:
2l KMnO4 o pergamanato de
potasio es un agente oidante +uerte, com4nmente usado en pruebas de caracteri$aci-n por el virae de apariencia ( color, los cuales permiten determinar cuando la prueba &a sido
positiva 5si &ubo reacci-n6 ( cuando la prueba &a sido negativa 5no &ubo reacci-n6'
"78utanol/ C
93 O9
2ste compuesto es un alco&ol primario por=ue posee el grupo &idroilo 5 OH 6 unido a un carbono primario' Los alco&oles de este tipo producen alde&ídos ( ácidos carboílicos al ser oidados!> por ello/
O9 D E:nOF ∆ C 93 O 9 K M n O4 9C 3 O O9 " ! 3
?lde&ido ?cido Carbo,ilico
Como se puede observar, el alco&ol no produce directamente un alde&ído al tiempo =ue un ácido carboílico' 0ara el paso !, el alco&ol al eponerse a
KMnO
4 ( calor produce un alde&ído'
Si se entiende a la oidaci-n, en su +orma más sencilla para compuesto carbonados, como el aumento de enlaces C −O , es bastante eplicito como el carbono No pasa de poseer un solo enlace con el oígeno 5
C −OH
6 a un enlace doble en el alde&ído 5 C =O 6' 2s así como, si la eposici-n al KMnO4 continua, el
alde&ído puedo oidarse ( producir al acido carboílico> lo =ue tambi1n se puede observar e interpretar como un incremento en los enlaces C −O ( el carbono No pasa a tener la siguiente con+ormaci-n/
O O *
@onde R es la cadena carbonada =ue precede desde el alco&ol ( el carbono No posee, a&ora, tren enlaces con atomos de oigeno, uno de la +orma
C −OH
( otro de la +orma C =O ' Lo =ue caracteri$a a los ácidos carboílicos como especie =uímica' 0ero aun así, no se eplica el cambio de color' Lo =ue sugiere =ue los reactivos correspondientes a la oidaci-n se encontraban en medio acuoso, =ue permite la +ormaci-n de MnO2
=ue es de color pardo e insoluble en agua, tal cual es el precipitado obtenido durante la reali$aci-n de la prueba en el laboratorio' ?sí/ C 93 O9 D E:nOF C 93 O O9 " 3 ?cido Carbo,ilico ∆ H 2 O D :n
Si omitimos el paso ! pero sin ignorar =ue sucedi- ( =ue de &ec&o el alde&ído si se +orm-, como producto secundario de la reacci-n de todo el KMnO4
usado, se obtiene MnO2 al cual se le
identi+ica como el precipitado observado en la reali$aci-n de esta prueba> el cual tambi1n sustenta =ue la reacci-n si se llev- a cabo3' !78utanol/ C 93 C93 O9
2ste compuesto es un alco&ol secundario por=ue posee al grupo
OH
unido a un carbono secundario 52l carbono No !6' Los alco&oles de este tipo producen cetonas al oidarse!> por ello/ C 93 C9 3 O9 D E:nOF C 93 C93 O " ∆ H 2 O D :nO! D ED ! Cetona
Como se observ- para el análisis del "7 8utanol, ( entendiendo sencillamente la oidaci-n, &a( un aumento de los enlaces C −O en el carbono No ! el cual está unido directamente al grupo &idroilo' 0ero a di+erencia del "78utanol, el !78utanol posee un carbono con grupos al=uilo a su alrededor, el carbono No !, el cual se oida ( adopta la +orma
general/
* *
O
2n donde R representa grupos al=uilo =ue no necesariamente deben ser iguales, como sucede con a cetona obtenida mediante la oidaci-n del !7 8utanol'
de +orma &omologa a lo obtenido con el "78utanol, se da la +ormaci-n de
MnO2 =ue representa al precipitado
color pardo obtenido mediante la oidaci-n gracias al medio acuoso' ?un así, &a( =ue considerar =ue no solo el medio acuoso implica la aparici-n del
MnO2 , de &ec&o no es el medio
acuoso lo =ue promueve su producci-n si no, más bien, su apreciaci-n al ser insoluble' Cuando el alco&ol se oida se puede observar como el manganeso pasa de un estado de oidaci-n de
7+¿
Mn¿ 5en el E:nO6 a uno estado de
oidaci-n de
4+¿
Mn¿ 5en el :nO!6> pues
el estado de oidaci-n del oígeno es de
2−¿
O¿ , es decir =ue gana electrones (
por lo tanto se reduce' @ic&o así, el
MnO2
no se produciría si el manganeso no re reduese, ( por ende,
si el alco&ol no se oidase' !7:etil7!70ropanol/ C 93 C93 C 93 O9
Como se puede apreciar en su estructura, el !7:etil7!70ropanol es un alco&ol terciario por=ue el carbono unido directamente con el grupo &idroilo está unido a tres grupos al=uilo 5tres carbonos6 ( por lo tanto es terciario' Los alco&oles de este tipo no se oidan por lo general, ( en lo =ue respecta al presente in+orme ( a los resultados obtenidos (Véase: Tabla 2) tampoco &ubo oidaci-n'
?l no presentarse el precipitado de color pardo e insoluble en agua =ue se present- para el "78utanol ( el !7 8utanol, se puede deducir =ue el manganeso en el KMnO4 no se
reduo ( =ue, por lo tanto, no se produo
MnO2
> lo =ue tambi1n se puede entender como =ue el alco&ol no se oido' 2s por ello =ue al me$clar el alco&ol con la soluci-n de KMnO4 no
&ubo cambio de color aparente ( por lo tanto se conclu(e =ue no &ubo reacci-n'
Pruebas de Esterificación con Acido Carboxílico:
Como su nombre lo sugiere, la prueba consiste en la producci-n de un 1ster a partir de un alco&ol, en este caso, mediante el uso de CH 3COOH
glacial 5un ácido carboílico6 ( en medio acido empleando H 2SO4 ' .ambi1n
puede entenderse por des&idrataci-n
por=ue la reacci-n termina produciendo mol1culas de agua' 2n alco&oles primarios ( secundarios, la esteri+icaci-n se da gracias a un mecanismo SN 2 G'
"78utanol/ C
93 O9
Como (a se mencion-, se trata de un alco&ol primario ( por lo tanto de un buen candidato para la esteri+icaci-n'
0or lo general, los esteres de bao peso molecular poseen olores agradables ( se encuentran a menudo en +lores ( +rutos' 0or el contrario, los ácidos carboílicos suelen poseer un olor desagradable característicoA> por ello, a partir de las observaciones de la Tabla 3 se puede deducir =ue compuestos +ormaron un 1ster ( por lo tanto, cuales reaccionaron' 2n este caso/ C 93 O9 D C 93 O9 O H 2 S O 4 C 93 O C93 O D 9!O
2l CH 3COOH se protona gracias al medio
acido, otorgado por el H 2SO4 , +ormando un
ion oonio/ C 93 OD O 9 9 Ion Oxonio
2ste reacciona con el alco&ol en un ata=ue nucleo+ilico de sustituci-n 5 SN 2 6> lo =ue
epulsa una mol1cula de agua, es decir =ue el
OH
del
CH 3COOH
( este, a su ve$, se une al alco&ol por el lado =ue le corresponde al grupo &idroilo, el cual acepta la carga
C93 O OD C 9 3 9
2l compuesto termina desasi1ndose del prot-n mediante la base conugada del ácido sul+4rico 5 H 2SO4 6 =ue protono
al CH 3COOH
en un principio'
Como se puede observar, la esteri+icaci-n es la des&idrataci-n del ácido carboílico, en este caso el
CH 3COOH
> +rente a un medio ácido ( un alco&ol primario'
Fue posible in+erir en =ue el 1ster se +orm- con 1ito gracias al olor =ue despidi- el compuesto despu1s de un determinado tiempo 5mientras reaccionaban los compuestos6 pues, aun=ue de +orma leve, se pudo percibir un olor dulce'
No obstante, &a( =ue tener en cuenta =ue la esteri+icaci-n con alco&oles primarios ( secundarios tiende a revertirse, ( es necesario del empleo de un eceso del alco&ol o de eliminar el agua a medida =ue se +orme)'
:etanol/ C
93 O9
2l :etanol, al igual =ue el "78utanol, es un alco&ol primario, ( es buen candidato a +ormar un 1ster mediante la metodología empleada para con el "7 8utanol' 0or lo tanto/
C 93 O9D O9 C 93 O H+ C 93 O9D OD C 93 O 9 9 C 93 O D C93 O 9 89 D 9 C 93 O C93 O 2ster 2l +¿
H ¿ representa los protones donados
por el H 2SO4 ( el
−¿
BH ¿ representa la
base conugada =ue des7protona al 1ster a punto de +ormarse'
.al cual como sucede con el "78utanol, el CH 3COOH reacciona
eitosamente con el :etanol, esteri+icándose ( produciendo un olor a +ruta =ue con+irma su reacci-n'
2tanol/
C
93 O9
2ste compuesto, tambi1n alco&ol primario, presento un olor dudoso de un 1ster al reaccionar (Véase: Tabla 3). ?un así, el ser primario, no tiene impedimentos =ue le eviten reaccionar> pero un olor a cauc&o es más +ácil con+undirlo con el olor proveniente del
CH 3COOH
' 0or ello, como se deduo para el "78utanol, la reacci-n pudo &aberse revertido creando una me$cla entre productos ( reactivos, ( por lo tanto, una me$cla de aromas entre el
CH 3COOH
( el 1ster producido> por lo tanto/ C 93 O9 H + C 93 O O 9 D C 93 O C93 O D 9!O
Lo =ue &i$o tan di+ícil identi+icar =ue compuesto predomino como producto en la reacci-n' Las posibles causas de ello son =ui$á, no agregar su+iciente alco&ol o una producci-n de agua no controlado'
"& Co)cl'so)es%
Cuando se puede reconocer =ue, en una reacci-n redo, una especie o mol1cula se reduo se puede in+erir en =ue otro
compuesto de la misma reacci-n se oido' Lo =ue se puede observar en el criterio por el cual se considera positiva, a la aparici-n del precipitado pardo, en la oidaci-n de alco&oles con KMnO4 '
0ues no radica en =ue si el alco&ol se oido, si no en si el pergamanato de potasio se reduo' 2llo permite concluir =ue para este tipo de pruebas &a( =ue tener mu( en cuenta +actores aenos a la reacci-n ( la metodología =ue pudiesen reducir al KMnO4, ( con ello obtener
lo =ue se denomina ;+also positivo<'
Los alco&oles pueden presentar solubilidad parcial tanto en agua como el 1ter de petr-leo, por=ue entre la regi-n &idro+obica ( la regi-n &idro+ilica se ;disputan< la polaridad del compuesto> creando la oportunidad de =ue un alco&ol pueda ser los su+icientemente polar para solvatarse en agua, pero no tanto como para no diluirse en 1ter de petr-leo' a =ue los cambios estructurales en las regiones a+ecta de +orma gradual la polaridad del compuesto'
0ara estar seguro sobre la resultado de una prueba de esteri+icaci-n, se deduo =ue es más e+iciente el uso de ácidos carboílicos con olores +uertes, ( &asta desagradables, para =ue al reaccionar con el alco&ol ( se +orme el 1ster, el cambio de olor sea decisivo para con+irmar el resultado' Siempre ( cuando se use el criterio del ol+ato para u$gar el resultado, pues depende de cada eperimentador ( su eperticia el reconocer olores ( cambios en ellos'
+& Reere)cas%
"' 9' @' @urst, H' ' HoJel, ;Química Orgánica 2perimental<, *everte, !), 8arcelona, pp' G! K G'
!' ' :c:urr(, ;Química Orgánica<, )M edici-n, Cengage Learning, !, :1ico @'F, pp' A3) K AG'
3' 0aul * OConnor 7 "P)) 7 G"A páginas ;Química/ eperimentos ( teorías< 2ditorial *22*.2 S'?' 0ágina ' ' ' :' .eion, ' ?' Harcía, ' im1ne$, I' Huerrero, ;La Quinc&a en 0roblemas<, !da 2dici-n, .ebar, !A, :adrid, pp' !") K !"'
G' l' F' Fieser, :' Fieser, ;Química Orgánica Fundamental<, *everte, "PG, 8arcelona, pp' "P K "P'
A' @' ?' Cárdenas 0ascual, ;Quinc&a !< "M 2dicion, Umbral, !G, :1ico, pp' !"P K !!"'
)' ' Hri++in r', ;Química Orgánica :oderna<, *everte, "P", 8arcelona, pp' 3)P K 3'
