OBTENCIÓN DE ALQUINOS (ACETILENO)

OBJETIVOS.

|. Conocer un método de preparación de acetileno, específicamente por hidrólisis de carburo de calcio.

2. Llevar a cabo pruebas de instauración para detectar la presencia de triples ligaduras.

3. Comprobar acidez de los hidrógenos acetilénicos mediante la preparación de acetiluros.

Los alquinos son hidrocarburos alifáticos con al menos un triple enlace entre dos átomos de carbono. Se trata de compuestos meta estable debido a la alta energía del triple enlace carbono-carbono. Su fórmula general es CnH2n-2

PROPIEDADES FÍSICASSon insolubles en agua, pero bastante solubles en disolventes orgánicos usuales y de baja polaridad: ligroína, éter, benceno, tetra cloruró de carbono. Son menos densos que el agua y sus puntos de ebullición muestran el aumento usual con el incremento del número de carbonos y el efecto habitual de ramificación de las cadenas. Los puntos de ebullición son casi los mismos que para los alcanos o alquenos con el mismo esqueleto carbonado.Los tres primeros términos son gases; los demás son líquidos o sólidos. A medida que aumenta el peso molecular aumentan la densidad, el punto de fusión y el punto de ebullición.Los acetilenos son compuestos de baja polaridad, por lo cual sus propiedades físicas son muy semejantes a la de los alquenos y alcanos.

HC≡CH + H2 → CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3

Métodos de preparación. Existen dos métodos básicos:A)Doble eliminación de 1,2- dihaloalcanos

B)Alquilación de aniones alquinilo.

A)Doble eliminación de 1,2- dihaloalcanos

B)Alquilación de aniones alquinilo

Reacciones de adición a triple ligadura.

Adición de halogenuros de hidrogeno (H-X)

Los halogenuros de hidrogeno se adicionan al triple mediante un mecanismo similar al de la adición a enlaces dobles. La regioselectividad de la adición al triple enlace de H-X sigue también la regla de Markovnikov.

El mecanismo de la reacción se inicia con la adición del protón al triple enlace, lo que origina un carbocatión vinilo. Si se pueden formar dos carbocationes vinilo diferentes el que se forma preferentemente es el que coloca la carga positiva en el átomo de carbono más sustituido.

En el segundo paso del mecanismo se produce el ataque nucleofilico del ion halogenuro al carbocatión vinilo, lo que proporciona un halogenuro de vinilo.

El acetiluro es un dicarburo, compuesto binario sólido de carbono (C22- ) el cual se une a un elemento metálico. Dicho

compuesto es un alquino al que se le quitó un ión hidrógeno (H+) mediante la adición de una base fuerte.

Un ejemplo de base fuerte capaz de desprotonar a un aquino es “amiduro de sodio” (NaNH2 ) .Cuya reacción se desarrolla a continuación:En este caso el ácido mas débil es desplazado de su sal por el ácido mas fuerte. Dando de esta forma el amiduro de sodio.Los acetiluros en general son buenos “nucleófilos”, es decir que son moléculas capaces de donar un par de electrones a un núcleo atómico para formar un enlace covalente. De esta forma se producen mecanismos de sustitución nucleófila con sustratos primarios. Esto significa que se reemplaza un elemento por otro en la molécula: el ión hidrógeno se sustituye por un metal proveniente de la base fuerte.

En el caso de que dicho metal sea plata (Ag) se forma el Acetiluro de Plata ( Ag2C2 ) que

vemos a continuación:

Ag2C2 (s) == > 2 Ag (s) + 2 C (s)

Dicha reacción se produce en una solución de nitrato de plata:

2 AgNO3 + C2H2 (g) == > Ag2C2 (s) + 2 HNO3 (ac)

El acetiluro de plata es un sólido blancuzco no soluble en agua, sensible a la luz.El acetiluro puede combinarse con cobre (Cu), mercurio (Hg ) o calcio (Ca). Todos estos compuestos son explosivos si se agitan o calientan.En particular el acetiluro de plata tiene una velocidad de detonación de 4000 metros por segundo.

Acetiluro de calcio: (CaC2)Otro ejemplo es el acetiluro de calcio el cual reacciona con agua liberando calor al medio originando un compuesto llamado hidróxido de calcio o cal apagada y acetileno.Dicho acetiluro tiene aspecto grisáceo (por poseer impurezas) y posee una aplicación comercial bastante extendida en el mundo ya que se utiliza para la soldadura autógena .La ecuación de dicha reacción es la siguiente:

CaO + 3C == > CaC2 + CO

Esta reacción se realiza a muy alta temperatura que asciende los 2000 grados celsius en un sistema llamado “arco eléctrico” (sistema donde se colocan dos electrodos con diferencia de potencial y cuyo resultado es una incandescencia de alta temperatura).En la antigüedad se utilizaba el acetiluro de calcio para generar acetileno con el fin de iluminar. Se le llamaban “lámparas de acetileno”, en dicha reacción se encendía el acetileno y quedaba un residuo de óxido de calcio (CaO)La ecuación de dicha reacción es la que sigue:

CaC2 + 2H2O == > C2H2 + Ca(OH)2

El acetiluro es un compuesto binario de doble carga iónica que se forma por la adición de una base fuerte la cual aportará el ion metal. Dichos compuestos son buenos nucleófilos y cuando uno de sus hidrógenos se sustituye por un ión metálico, se forman compuestos altamente explosivos, no solubles en agua y sensibles a la luz. Muchos de ellos son utilizados en la industria metalúrgica para soldar metales como el acetiluro de calcio.

Antiguamente el acetileno se utilizaba como fuente de iluminación y calorífica.

Gas utilizado en equipos de soldadura debido a las elevadas temperaturas (hasta 3.000 ºC) que alcanzan las mezclas de acetileno y oxígeno en su combustión.

El acetileno es además un producto de partida importante en la industria química.

Disolventes como el tricloroetileno, el tetracloroetano, productos de base como viniléteres y vinilésteres y algunos carbociclos se obtienen a partir del acetileno. Éste también se utiliza en especial en la fabricación del cloroetileno (cloruro de vinilo) para plásticos, del etanal (acetaldehído) y de los neoprenos del caucho sintético.

Aplicación en la industria

Diagrama

CARBURO DE CALCIO

1,1,2,2-TETRABROMOET

ANO C2H2Br4/Br2CHC

HBr2

Peso molecular 345.7

ESTADO FISICO; ASPECTO Líquido amarillo denso, de olor acre. Punto de ebullición: 243.5°C Punto de fusión: 0°C Densidad relativa (agua = 1): 2.96 Solubilidad en agua: Ninguna. La sustancia se descompone al arder, produciendo humos tóxicos y corrosivos, incluyendo bromuro de carbonilo y bromuro de hidrógeno. Reacciona con bases fuertes y oxidantes fuertes. Ataca a algunos metales, como aluminio, magnesio y cinc, y plásticos, caucho y recubrimientos.

El acetiluro de plata y cubre

El acetiluro de plata es un sólido blancuzco no soluble en agua, sensible a la luz. El acetiluro puede combinarse con cobre (Cu), mercurio (Hg ) o calcio (Ca). Todos estos compuestos son explosivos si se agitan o calientan.Acetiluro de cobre: (C2 H Cu2) O. Este cuerpo es un derivado metálico del acetileno por la sustitución de cobre a un equivalente de hidrógeno y la adición simultánea del óxido de cobre a la vez. Se obtiene este cuerpo haciendo pasar el acetileno por el cloruro cuproso amoniacal, depositándose un polvo rojo pardo que detona, al estado seco, con violencia por el choque o una temperatura superior a 120°.

Toxicidad de sustancias a utilizar

Reactivos Formula Propiedades Simbología Rombo de seguridad

Bromo

Br2

PESO MOLECULAR: 159.8 g/mol P. ebullición: 92°C P.fusión: -118°C Densidad relativa 20°C:1.26g/cm3 Solubilidad en agua 18°C:0.51g/l Aspecto físico: Líquido incoloro, de olor característico

Tetracloruro de carbono

CCl4

PESO MOLECULAR: 153.8g/mol P. ebullición: 76.5°C P.fusión: -23°C Densidad relativa (agua=1): 1.59 Solubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 0.1 Aspecto físico: Líquido incoloro, de olor característico

Permanganato de potasio

kMnO4

PESO MOLECULAR: 158.03 g/mol P. ebullición: >240°C P.fusión: 50°C Densidad a 25°C: 2.703 g/ml Solubilidad: 65 g/l en agua a 20°C Aspecto físico:Sólido violeta, inodoro

REFERENCIAS

Química Orgánica” Wade,

http://campus.usal.es/~gqft/documents/tema21.pdf

file:///C:/Users/tricia/Downloads/Aldehidos%20y%20Cetonas-color.pdf