Oxidación de alcoholes
PROTOCOLO DISEÑADO PARA REALIZARSE EN LABORATORIO*
*SI NECESITA EL DOCUMENTO IMPRÍMALO EN PAPEL

OBJETIVO.

Objetivo didáctico.
  • Comparar las propiedades de las reacciones de oxidación de alcoholes primarios, secundarios y terciarios.
  • Observar la formación de aldehidos y centonas por oxidación de alcoholes.
Objetivo experimental.
  • Llevar a cabo la adición de permanganato a isómeros primarios, secundarios y terciarios del butanol para observar la posibilidad de formación de productos carbonílicos (aldehídos y cetonas).

INTRODUCCION.

Cuando los alcoholes se ponen en presencia de oxidantes, como cromatos o permanganatos, que no desintegran la molécula, pueden reaccionar de diferentes formas. La oxidación de los alcoholes primarios, secundarios o terciarios podrá producir o no, aldehídos o cetonas, dependiendo de los hidrógenos presentes en el carbono unido al grupo hidroxilo del alcohol. Los alcoholes primarios cuentan con dos hidrógenos en el carbono del hidroxilo y los alcoholes secundarios conservan sólo uno, y los terciarios carecen de hidrógenos en el carbono hidroxilado. Todos estos carbonos hidroxilados se encuentran parcialmente oxidados por "perder" un electrón de enlace hacia el oxígeno electronegativo. Entonces, los alcoholes se oxidarán cuando el carbono hidroxílico pierda un segundo electrón o hidrógeno y forme un grupo carbonilo, según la reacción que se muestra abajo, donde R puede ser un metilo CH3, metileno CH2 o metilideno CH y Z puede ser un hidrógeno H, metilo CH3, metileno CH2 o metilideno CH.

La oxidación del alcohol se verifica por la reducción del agente oxidante metálico. Así, cuando el oxidante es el ion cromato de color naranja, se puede seguir el progreso de la oxidación de alcohol a carbonilo observando la reducción del cromo por el cambio a color verde del óxido de cromo, hasta el azul del ion crómico.

El tipo de producto carbonílico obtenido, aldehído o cetona, se identifica por su olor característico.

 

 

 

 

H2SO4

 

 

R-OH

 

+

 

Na2Cr2O7

 

à

 

R-C-Z

 

butanol

 

 

dicromato

 

ác. sulfúrico

 

carbonilo

M (g/mol)

 

74.12

 

 

298.00

 

98.08

 

72.11

m (g)

 

*

 

 

7.0

 

~ 9.2

 

*

V (ml)

 

6.5

 

 

 

5

 

?

moles

 

~ 0.07

 

 

~ 0.02

 

~ 0.09

 

?

r (g/ml)

 

*

 

 

 

1.84

 

*

pureza (% V/V)

 

99

 

 

 

96

 

?

Teb std.(°C)

 

*

 

 

 

330

 

*

Notas: (?) Se miden los valores obtenidos al final del experimento. Para separar y purificar el producto es necesario proceder a destilarlo.
(*) Se deben verificar los parámetros anteriores en las etiquetas de los frascos de los reactivos a utilizar y de los productos correspondientes.

Tabla 9.1. Temperatura de ebullición (Teb) estándar y densidad (r) para isómeros del butanol.
COMPUESTO

C's

Teb std.(°C)

r (g/ml)

2-metil-2-propanol

4

82

0.78

2-butanol

4

99

0.81

1-butanol

4

117

0.81

MATERIALES Y EQUIPOS.

Artículo

Cantidad OK
Agitador magnético ½" x 5/16"

1

 
Agitador magnético 1" x 3/8"

1

 
Anillo de hierro 10 cm f

1

 
Balanza granataria

1

 
Barómetro

1

 
Botella lavadora con agua destilada

1

 
Cristalizador 50 x 100

2

 
Equipo de destilación

1

 
Espátula

1

 
Manguera de hule 0.5 cm f

3

 
Matraz Erlenmeyer 125 ml

1

 
Mechero de Bunsen

1

 
Nueces para pinzas

2

 
Papel indicador de pH

4 cm ó 4 varillas

 
Parrilla magnética

1

 
Perlas de ebullición

3

 
Pinzas de tres dedos

2

 
Pipeta serológica 5 ml

1

 
Pipeta serológica 10 ml

1

 
Probeta 50 ml

1

 
Propipeta

1

 
Rejilla de asbesto

1

 
Soporte Universal

2

 
Termómetro -10 - 200°C

1

 
Vaso precipitado 50 ml

3

 
Vaso precipitado 100 ml

1

 
REACTIVOS Y SUSTANCIAS.

Artículo

Cantidad OK
Acido sulfúrico concentrado H2SO4

5 ml

 
Agua destilada

25 ml

 
Bicarbonato de sodio NaHCO3 al 30 %

~ 100 ml

 
Butanol. Isómero:

6.5 ml

 
Dicromato de sodio dihidratado Na2Cr2O7·2H2O

7 g

 
Grasa de silicón

1 tarro

 
Hielo picado

250 g

 
PROCEDIMIENTO.
  Protección OK
Anteojos de policarbonato o monogogles  
Guantes de nitrilo para solventes orgánicos  
Ropa de algodón  
Maneje ácidos y solventes en campana para vapores  
No respire los vapores  
Baño de ojos disponible  
Regadera de seguridad disponible  
Extinguidor de polvo químico o CO2 (Tipo ABC)  
Lave abundantemente después de usar los reactivos  
Experimento OK

1

Colóquese ropa de algodón para protección (bata)  

2

Revise que las llaves de gas estén cerradas  

3

Revise que las llaves de agua estén cerradas  

4

Revise que las llaves de aire comprimido estén cerradas  

5

Revise que los contactos eléctricos estén libres  

6

Revise que los interruptores de luz del laboratorio estén encendidos  

7

Revise que los extractores de aire estén encendidos  

8

Revise que la campana de extracción esté encendida  

9

Revise que el ácido sulfúrico concentrado esté en la campana.  

10

Revise que el butanol a usar esté en la campana._____________________  

11

Revise que el dicromato de sodio esté sobre la mesa.  

12

Revise que la grasa de silicón esté sobre la mesa.  

13

Revise que el bicarbonato de sodio esté sobre la mesa.  

14

Colóquese los guantes de neopreno.  

15

Lave el material de vidrio con agua corriente y detergente.  

16

Enjuague el material con agua destilada.  

17

Seque el material con franela o con papel absorbente.  

18

Seque los guantes de neopreno con franela o con papel absorbente.  

19

Colóquese anteojos de policarbonato o monogógles sin ventilación.  

20

Unte grasa de silicón en las juntas esmeriladas del matraz 2 bocas (2B).  

21

Unte grasa de silicón en las juntas del embudo de separación.  

22

Asegure y empaque la llave del embudo de separación.  

23

Cierre la llave del embudo de separación.  

24

Unte grasa de silicón en las juntas del extensor.  

25

Unte grasa de silicón en las juntas de la conección "T".  

26

Unte grasa de silicón en la junta del soporte para termómetro.  

27

Remoje el termómetro con un poco de agua destilada.  

28

Inserte el termómetro en la junta.  

29

Unte grasa de silicón en las juntas del refrigerante.  

30

Conecte una manguera de hule en cada entrada de agua del refrigerante.  

31

Conecte la manguera del lado macho del refrigerante a la llave de agua.  

32

Coloque la manguera del lado hembra del refrigerante en la tarja.  

33

Unte grasa de silicón en las juntas del codo para refrigerante.  

34

Arme los dos soportes universales.  

35

Coloque las nueces en las pinzas de tres dedos.  

36

Coloque unas pinzas de tres dedos en cada soporte universal.  

37

Conecte una manguera de hule en la entrada de gas del mechero.  

38

Coloque el mechero de Bunsen sobre la base del soporte universal No. 1.  

39

Conecte la manguera del mechero a la toma de gas (amarilla).  

40

Monte el anillo de hierro en el soporte No. 1 sobre el mechero de Bunsen.  

41

Coloque la rejilla de asbesto sobre el anillo de hierro.  

42

Coloque un baño de María sobre la rejilla de asbesto.  

43

Monte el matraz 2B en el soporte universal No. 1 con las pinzas.  

44

Introduzca tres perlas de ebullición en el matraz 2B.  

45

Inserte el extensor en la boca superior del matraz 2B.  

46

Inserte la conección T en el extensor.  

47

Monte el refrigerante en el soporte universal No. 2 con las pinzas 3 dedos.  

48

Conecte la boca hembra del refrigerante en la junta lateral de la T.  

49

Conecte el codo en la boca macho del refrigerante.  

50

Coloque un baño de hielo bajo el codo del refrigerante.  

51

Coloque un matraz Erlenmeyer de 125 ml en el baño de hielo bajo el codo.  

52

Conecte el soporte del termómetro en la boca superior de la conección T.  

53

Ajuste el bulbo del termómetro a la altura de la conjunción de la T.  

54

Colóquese anteojos de policarbonato o monogógles sin ventilación.  

55

Conecte la parrilla magnética.  

56

Tome un vaso de precipitados de 100 ml.  

57

Etiquete el vaso de 100 ml con el nombre bicarbonato 30 %.  

58

Ajuste la balanza a 0.0 g.  

59

Coloque el vaso bicarbonato 30 % sobre el plato de la balanza.  

60

Tare el vaso bicarbonato 30 %.  

61

Tome un espátula.  

62

Destape el frasco de bicarbonato de sodio.  

63

Pese 30 g de bicarbonato de sodio en el vaso bicarbonato 30 %.  

64

Tape el frasco de bicarbonato de sodio.  

65

Lave el espátula con agua destilada.  

66

Seque el espátula con la franela.  

67

Coloque el vaso bicarbonato 30 % sobre la parrilla magnética.  

68

Introduzca el agitador magnético en el vaso bicarbonato 30 %.  

69

Con la probeta graduada mida 70 ml de agua destilada.  

70

Agregue los 70 ml de agua destilada al vaso bicarbonato 30 %.  

71

Agite vigorosamente para resuspender el bicarbonato de sodio.  

72

Apague la parrilla magnética.  

73

Desconecte la parrilla magnética.  

74

Retire el vaso bicarbonato 30 % de la parrilla magnética.  

75

Con el espátula retire el agitador magnético del vaso bicarbonato 30 %.  

76

Enjuague el espátula y el agitador magnético con agua destilada.  

77

Seque el espátula y el agitador magnético.  

78

Tome un vaso de precipitados de 50 ml.  

79

Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre del butanol a utilizar.__________  

80

Coloque dentro de la campana el vaso del butanol.  

81

Tome una pipeta serológica de 10 ml.  

82

Moje ligeramente el exterior de la boca de la pipeta serológica de 10 ml.  

83

Tome una propipeta.  

84

Inserte la boca de la pipeta serológica de 10 ml en la propipeta.  

85

Haga presión negativa en la propipeta.  

86

Encienda la campana de extracción.  

87

Destape el frasco del butanol a utilizar.  

88

Dentro de la campana, mida 6.5 ml del butanol a utilizar con la pipeta.  

89

Dentro de la campana, vierta los 6.5 ml del butanol en el vaso del butanol.  

90

Tape el frasco del butanol a utilizar.  

91

Enjuague la pipeta serológica de 10 ml con agua corriente.  

92

Retire la pipeta serológica de la propipeta.  

93

Iguale las presiones en la propipeta.  

94

Deslice los 6.5 ml de butanol dentro del matraz 2B.  

95

Enjuague el vaso butanol con agua corriente.  

96

Colóquese el protector facial de cara completa.  

97

Tome un vaso de precipitados de 50 ml.  

98

Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre dicromato de sodio.  

99

Ajuste la balanza a 0.0 g.  

100

Coloque el vaso dicromato de sodio sobre el plato de la balanza.  

101

Tare el vaso dicromato de sodio.  

102

Tome un espátula.  

103

Destape el frasco de dicromato de sodio dihidratado.  

104

Pese 7 g de dicromato de sodio dihidratado en el vaso dicromato de sodio.  

105

Tape el frasco de dicromato de sodio dihidratado.  

106

Enjuague con agua corriente abundante el espátula.  

107

Enjuague con agua destilada el espátula.  

108

Seque el espátula.  

109

Coloque el vaso dicromato de sodio sobre la parrilla magnética.  

110

Conecte la parrilla magnética.  

111

Introduzca el agitador magnético en el vaso dicromato de sodio.  

112

Con la probeta graduada mida 25 ml de agua destilada.  

113

Agregue los 25 ml de agua destilada al vaso dicromato de sodio.  

114

Agite moderadamente para disolver el dicromato de sodio.  

115

Colóquese respirador para ácidos y vapores orgánicos (Cód. amarillo).  

116

Tome un vaso de precipitados de 50 ml.  

117

Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre ác. sulfúrico.  

118

Coloque dentro de la campana el vaso ác. sulfúrico.  

119

Tome una pipeta serológica de 5 ml.  

120

Moje ligeramente el exterior de la boca de la pipeta serológica de 5 ml.  

121

Tome una propipeta.  

122

Inserte la boca de la pipeta serológica de 5 ml en la propipeta.  

123

Haga presión negativa en la propipeta.  

124

Destape el frasco de ácido sufúrico concentrado.  

125

Dentro de la campana, mida 5 ml de ácido sulfúrico con la pipeta de 5 ml.  

126

Dentro de la campana, vierta los 5 ml de ácido en el vaso ác. sulfúrico.  

127

Tape el frasco de ácido sulfúrico concentrado.  

128

Enjuague la pipeta serológica de 5 ml con agua corriente.  

129

Retire la pipeta serológica de la propipeta.  

130

Iguale las presiones en la propipeta.  

131

Deslice los 5 ml de ác. sulfúrico dentro del vaso dicromato de sodio.  

132

Enjuague el vaso ác. sulfúrico con agua corriente.  

133

Apague la parrilla magnética.  

134

Desconecte la parrilla magnética.  

135

Retire el vaso dicromato de sodio de la parrilla magnética.  

136

Con el espátula retire el agitador magnético del vaso dicromato de sodio.  

137

Enjuague el espátula y el agitador magnético con agua corriente abundante.  

138

Enjuague el espátula y el agitador magnético con agua destilada.  

139

Seque el espátula y el agitador magnético.  

140

Tome el vaso dicromato de sodio.  

141

Tome el embudo de separación.  

142

Dentro de la campana vierta el dicromato en el embudo de separación.  

143

Inserte la punta del embudo de separación en la boca lateral del matraz 2B.  

144

Enjuague el vaso dicromato de sodio con agua corriente.  

145

Abra la llave de agua (azul) conectada al refrigerante.  

146

Regule la corriente de agua del refrigerante.  

147

Anote la temperatura inicial.  

148

Anote la presión barométrica inicial.  

149

Abra la llave de gas (amarilla) y encienda el mechero de Bunsen.  

150

Regule el flujo de gas.  

151

Abra la esprea del mechero de Bunsen para obtener una flama azul.  

152

Caliente a ebullición el butanol.  

153

Anote la temperatura de ebullición.  

154

Anote la presión barométrica.  

155

Abra lentamente la llave del embudo de separación y gotee el dicromato.  

156

Anote los cambios físicos en la solución del matraz 2B.  

157

Anote la temperatura cada minuto.  

158

Cierre la llave del embudo de separación al agotarse el dicromato.  

159

Anote la apariencia física de la solución del matraz 2B.  

160

Verifique que la temperatura del termómetro no pase de 85 °C.  

161

Anote la temperatura a la que comience a obtener un destilado.  

162

Colecte el destilado mientras la temperatura se mantiene constante.  

163

Interrumpa la destilación cuando vea un rápido cambio en la temperatura.  

164

Cierre la llave del gas.  

165

Anote la presión barométrica.  

166

Anote la apariencia física de la solución del matraz 2B.  

167

Verifique ópticamente la composición física del destilado.  

168

Identifique el producto.  

169

Mida el pH del producto con papel indicador.  

170

Mida el volumen de producto en la probeta graduada.  

171

Caracterice suavemente el olor del producto.  

 

Epílogo del experimento

 

172

Desconecte la manguera del mechero de Bunsen.  

173

Desconecte la manguera de la llave de agua.  

174

Desmonte el codo del refrigerante.  

175

Desmonte el refrigerante.  

176

Desconecte las mangueras del refrigerante.  

177

Desmonte el termómetro.  

178

Desmonte la conección T.  

179

Espere a que el matraz 2B esté a temperatura ambiente y desmóntelo.  

180

Neutralice lentamente los residuos (ver Forma de desechar).  

181

Deseche los residuos (ver Forma de desechar).  

182

Neutralice lentamente el producto (ver Forma de desechar).  

183

Deseche los residuos (ver Forma de desechar).  

184

Lave el matraz 2B con etanol.  

185

Lave y enjuague el material.  

186

Seque el material con papel o con franela.  

187

Revise que no haya reactivos en la campana.  

188

Apague la campana de extracción.  

189

Revise que no haya reactivos sobre la mesa.  

190

Retírese el equipo de protección personal.  

190

Desarme los soportes universales.  

192

Revise que la mesa esté limpia y seca.  

193

Guarde el equipo de protección personal.  

194

Revise que las llaves de gas estén cerradas.  

195

Revise que las llaves de agua estén cerradas.  

196

Revise que las llaves de aire comprimido estén cerradas.  

197

Revise que los contactos eléctricos estén libres.  

198

Revise que los extractores de aire estén apagados.  

199

Revise que los interruptores eléctricos del laboratorio estén apagados.  

200

Revise que la luz del laboratorio esté apagada.  
Forma de desechar.

  • Neutralice los residuos ácidos con bicarbonato de sodio y deseche.
  • Queme los residuos orgánicos en un incinerador con filtro y trampa.

DISCUSIÓN.

  • Escriba las fórmulas desarrolladas de los reactivos y de los productos obtenidos.
  • Escriba el mecanismo de las reacciones llevadas a cabo.
  • Calcule el rendimiento de la reacción.
  • Explique el resultado del rendimiento obtenido.
  • Explique las diferencias o similitudes entre las reacciones con los diferentes alcoholes.
  • Explique los valores de las temperaturas medidas en durante el experimento.

Tabla 9.2. Temperatura de ebullición (Teb) estándar y densidad (r) para el butanal y la butanona.
COMPUESTO

C's

Teb std.(°C)

r (g/ml)

butanal

4

75

0.82

2-butanona

4

80

0.81

REFERENCIAS.

  • Cotton, F.A. y Wilkinson, G. 1966. Advanced Inorganic Chemistry. John Wiley & Sons, Inc. New York.
  • García-Junco, M. 1929. Tratado de Química Orgánica. Talleres Gráficos de la Nación, México.
  • Olguín, S. 1996. Manual de prácticas de química orgánica I. Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. México.
  • Reusch, W.H. 1979. Química Orgánica. McGraw-Hill, México.
  • The Merk Catalogue. Merk KgaA, Darmstadt, BRD. 1996.
  • The Merk Index. 12th ed. Merk KgaA, Darmstadt, BRD. 1996.
  • Wade, L.G. 1993. Química Orgánica. 2a ed. Prentice Hall Hispanoamericana, México.
© Raúl Alva*, México, 17/02/2004.

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