QUÍMICA DE LOS ALCOHOLES

QUÍMICA DE LOS ALCOHOLES

Introducción:

A semejanza del agua, que podría ser considerada como el primer término de la serie, los alcoholes se comportan de una forma general como ácidos y como bases. Este doble comportamiento se pone de manifiesto por la tendencia de las moléculas del alcohol a asociarse mediante puentes de hidrógeno. Esta tendencia explica que los alcoholes hiervan, en general, a temperaturas mucho más altas que los éteres y los hidrocarburos de peso molecular análogo.

En el proceso de asociación, el hidrógeno de un grupo hidroxilo de una molécula de un alcohol es lo suficientemente ácido para enlazarse al átomo de oxígeno (centro básico) de otra molécula:

Las moléculas de los alcoholes se pueden asociar con las del agua a través de enlaces de hidrógeno, lo que trae como consecuencia que los alcoholes de bajo peso molecular son totalmente miscibles con ella.

Las reacciones químicas de los alcoholes son en su mayor parte las del grupo hidroxilo ( )

Los alcoholes se dividen en tres clases: primarios, secundarios y terciarios, según que el átomo de carbono que soporta el grupo hidroxilo vaya unido a uno, dos o tres átomos de carbono:

Tal y como comprobarán en la experiencia, la velocidad de reacción de los alcoholes así como la índole de los productos obtenidos en algunas de sus reacciones y la variación de las propiedades físicas de los alcoholes isómeros dependen de la clase de alcohol a la que pertenezca uno concreto.

El comportamiento ácido de los alcoholes se centra en el átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo, el comportamiento básico radica en el átomo de oxígeno. Los alcoholes, actuando como ácidos, reaccionan con los metales más activos, como el sodio, desprendiendo hidrógeno:

Las velocidades relativas de reacción de los diferentes alcoholes, en estos casos en los que sólo se pierde el átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo, sin llevarse el par de electrones a través del cual estaba enlazado al oxígeno, se encuentran en el orden: primarios > secundarios > terciarios.

Los alcoholes, comportándose como bases, aceptan un protón de los ácidos minerales fuertes formando iones alquiloxonio que son comparables al ión hidronio que forma el agua:

Según las condiciones experimentales, sobre todo de la temperatura, la protonación puede ir seguida por cualquiera de las siguientes reacciones: primera, deshidratación completa para dar un alqueno; segunda, deshidratación parcial dando un éter, o tercera, por desplazamiento de la molécula de agua del ión alquiloxonio por medio de un anión para forman un halogenuro, un nitrato, bisulfato u otro derivado de alquilo similar.

La ecuación general para la segunda etapa de cada una de esas tres reacciones puede representarse así:

1. Deshidratación total para formar un alqueno ( o grupo alquilo)

2. Deshidratación parcial para dar un éter

3. Formación de un halogenuro de alquilo ( ión halogenuro)

Para todas estas reacciones, en las que finalmente se elimina el grupo hidroxilo llevándose el par de electrones a través del cual estaba unido inicialmente al carbono, las velocidades relativas de reacción están dadas en el orden: terciarios > secundarios > primarios.

Los alcoholes primarios y secundarios son también agentes reductores moderados y son oxidados por muchos agentes oxidantes comunes. Los alcoholes primarios se oxidan en dos pasos, primero a aldehídos y después a ácidos carboxílicos:

Los alcoholes se oxidan a cetonas:

La estructura de los alcoholes terciarios:

Imposibilita que se oxiden excepto en condiciones tan drásticas (agentes fuertemente oxidantes y temperaturas elevadas) que sean capaces de producir la ruptura de los enlaces carbono-carbono por oxidación. En soluciones fuertemente ácidas, los alcoholes terciarios dan a veces resultado positivo frente a los agentes oxidantes, debido al carácter reductor del alqueno formado por deshidratación del alcohol terciario.

Generalmente, la velocidad de oxidación de los alcoholes varía no sólo con la naturaleza y la concentración del alcohol y del agente oxidante, sino también con la temperatura y con la acidez o basicidad de las soluciones. El permanganato potásico es el reactivo oxidante preferido para estos ensayos, debido a lo fácil que es observar los cambios que acompañan a la reacción, sobre todo el color. Es eficaz en soluciones ácidas, básicas o neutras y se puede controlar su fuerza oxidante entre límites muy amplios por regulación del pH.

Los alcoholes reaccionan con los ácidos carboxílicos, actuando los ácidos inorgánicos como catalizadores, para dar ésteres:

El mecanismo de la reacción es muchísimo más complicado que lo que sugiere el esquema, pero diferentes estudios han probado que el alcohol suministra un átomo de hidrógeno y el ácido carboxílico un grupo hidroxilo para la formación del agua. Más aún, cuando se rompe el enlace entre los átomos de hidrógeno y oxígeno, este último retiene el par de electrones que los enlazaba. Las velocidades relativas de reacción de los alcoholes se encuentran en el orden: primarios > secundarios > terciarios. Los ésteres individuales se pueden identificar frecuentemente por sus olores característicos (formiato de etilo, ron; acetato de n-amilo, plátanos; salicilato de metilo, wintergreen o aceite de gualtería; heptanoato de etilo, coñac).

Experimentación:

Material Reactivos

• Plancha de calentamiento

• 3 matraces erlenmeyer de 125 ml

• 5 tubos de ensayo pequeños

• Gotero

• Vidrio de reloj

• Papel tornasol

• Probeta graduada

• Alcohol metílico (metanol)

• Alcohol etílico del 95 por 100 (etanol)

• Alcohol etílico absoluto (etanol)

• Alcohol n-propílico

• Alcohol n-butílico

• Alcohol n-amílico

• Alcohol s-butílico

• Alcohol t-butílico

• Sodio metálico

• Solución de permanganato potásico al 0.3 por 100

• Solución de dicromato sódico al 10 por 100

• Reactivo nitrato cérico en solución

• Ácido acético glacial

• Ácido salicílico sólido

• Solución saturada de acetato cálcico

• Ácido clorhídrico concentrado

• Ácido sulfúrico al 10 por 100

Procedimiento:

Propiedades físicas

Examine

...