IDENTIFICACION DE ALDEHIDOS Y CETONAS MEDIANTE PRUEBAS ESPECFICASAngy M. Leira, Marco F. Ortizamlo_52@hotmail.com

Facultad De IngenieraPrograma de Ingeniera QumicaOctubre del 2013

ResumenEn la pasada prctica se llevaron a cabo pruebas, para la identificacin de aldehdos y cetonas; los aldehdos reaccionan de manera diferente de las cetonas a pesar de que ambos contengan en su estructura un grupo carbonilo, ello permite que se d o no la reaccin con un reactivo especifico presentando un indicador como lo es el cambio en la coloracin. Por tanto, un cambio en el color indica que si hubo reaccin, lo cual es precisamente lo que se observ en la prctica, permitiendo as la identificacin de un aldehdo o de una cetona.

Palabras caves: Oxidacin, Coloracin, Identificacin, Reacciones Especficas.Introduccin Los aldehdos y las cetonas son tipos de compuestos ntimamente relacionados, los cuales tienen respectivamente la formula general.

CetonaAldehido

El grupo carbonilo es caracterstico de aldehdos y cetonas, y muchas de las propiedades qumicas de estas sustancias son consecuencia de las propiedades electrnicas de este grupo. El grupo carbonilo (C=O) que caracteriza la familia de los aldehdos y cetonas es insaturado adems de polar y sus reacciones pueden entenderse fcilmente con las teoras electrnicas que se han introducido en los captulos precedentes. Una de las reacciones ms importantes sobre el grupo carbonilo de los aldehdos y cetonas es la llamada adicin nucleoflica al doble enlace carbono-oxigeno. Los aldehdos y cetonas son producidos por la oxidacin de alcoholes primarios y secundarios, respectivamente. Por lo general, los aldehdos son ms reactivos que las cetonas y son buenos agentes reductores. Un aldehdo puede oxidarse al correspondiente cido carboxlico; en cambio, las cetonas son resistentes a una oxidacin posterior. Veremos cmo estas reacciones de adicin constituyen la base de una gran variedad de procesos para la identificacin de aldehdos y cetonas con pruebas especficas.Resultados y DiscusinPrueba de TollensEn 2 tubos de ensayo, se agregaron 5 gotas del reactivo de Tollens; luego a el primer tubo de ensayo se adicionaron 2 gotas de Formaldehido y al otro 2 gotas de Acetona, se agitaron respectivamente y se dejaron en observacin por 15 minutos. En la prueba con el Formaldehido, la mezcla se puso de color negro y hubo precipitado, como muestra la fotografa 1.

Fotografa 1. Formaldehido + Reactivo de Tollens

El reactivo de Tollens es una disolucin de oxido de plata en amoniaco acuoso, adems de ser el agente Oxidante, la reaccin global describe la oxidacin del aldehdo y la reduccin del oxido de plata a plata metlica. [Imagen 1]

Imagen 1. Reaccin Global

Considerando las condiciones de la reaccin el aldehdo reaccionar con el agua formando las dos cargas parciales, se desprotonar y finalmente reaccionar con el xido de manganeso, trasladando los electrones por transferencia de Cannizarro (consiste en la dismutacin de un aldehdo sin hidrgeno en alfa, catalizado por una base), para la formacin del cido carboxlico y la plata metlica. [Imagen 2]

Imagen 2. Transferencia de Cannizarro.

En la prueba con la Acetona la solucin no present cambios, como muestra la fotografa 2.

Fotografa 2. Acetona + Reactivo de Tollens

La acetona no reaccion con el reactivo de Tollens por 2 razones, la primera es que el reactivo de Tollens es un agente oxidante dbil, y la segunda, la acetona no posee hidrgenos , por lo que es muy poco probable o casi imposible que se d la oxidacin con un agente oxidante dbil.

Prueba de FehlingSe mezcl en un tubo de ensayo volmenes iguales de soluciones A (Sulfato cprico pentahidratado) y B (Tartato sodio potsico e hidrxido de sodio en agua) de Fehling (cinco gotas de cada uno de los reactivos), luego se agreg enseguida una gota de solucin acuosa de formaldehido. Mientras tanto en otro tubo de ensayo se prepar el reactivo de Fehling de forma similar, pero se adicion una gota de acetona; posteriormente se calentaron los dos tubos en bao de agua durante tres minutos. Esta prueba se repiti utilizando diez de la solucin de glucosa. En la prueba con el aldehdo, la solucin present una coloracin marrn oscura despus del bao de mara. [Fotografa 3]

Fotografa 3. Formaldehido + Reactivo de Fehling

El formaldehdo se oxida a cido frmico; los iones cpricos (Cu+2) se reducen a iones Cu2O (oxido cuprosos) (Cu+). [Imagen 3]

Imagen 3. Mecanismo de reaccin con el Formaldehido

En la prueba con la acetona, la solucin no present cambios antes ni despus del bao de mara; por lo tanto no hubo reaccin. [Fotografa 4]

Fotografa 4. La acetona no present ningn cambio

El reactivo de fehling es un oxidante suave, por lo que una cetona no reacciona; puesto que stas no tienen un hidrogeno unido al carbono carbonilo y son estabilizadas mediante efecto inductivo.

En la prueba con la glucosa, la mezcla se torn a una coloracin rojo ladrillo. [Fotografa 5]

Fotografa 5. Glucosa + Reactivo de Fehling

La glucosa es un monosacridos capaz de reducir el Cu+2 a Cu+1 pasando del color azul a rojo ladrillo, porque contiene grupos hemiacetlicos (molcula que contiene un grupo hidroxilo -OH y un residuo alcxido -OR unidos a un mismo tomo de carbono. Se forma por reaccin de adicin nuclefila de un aldehdo) los cuales son los encargados de de reducir el sulfato de cobre.

Prueba de SchiffSe colocaron en dos tubos de ensayo cinco gotas del reactivo de Schiff, en el cual a uno de ellos se adicion una gota de benzaldehdo, al otro una gota de acetona, se agit y se dejaron reposar durante 5 minutos. En la reaccin con el Benzaldehdo la solucin present una coloracin violeta y en la parte inferior un precipitado del mismo color, aunque un poco ms oscuro. [Fotografa 6]

Fotografa 6. Benzaldehdo + Reactivo de Schiff

El reactivo de Schiff reacciona con aldehdos, produciendo una coloracin prpura caracterstica que nos permite identificar los aldehdos de las cetonas. La coloracin prpura indica una prueba positiva para los aldehdos y se nota la diferencia con las cetonas, puesto que ests poseen un color ms bajo y no presentaron ningn tipo de precipitado. [Fotografa 7].En el mecanismo de reaccin de ste reactivo, la p-rosanilina y el bisulfito se combinan para dar el aducto "decolorada" con sulfonacin en el carbono central, los grupos de amina aromtica, no cargados libres reaccionan entonces con el aldehdo y se est probando para formar dos grupos aldimina; Estos grupos aldimina electrfilos reaccionan entonces con ms bisulfito, y el-NH-CH-SO3-Ar producto dan lugar a que el color magenta de una prueba positiva.

Fotografa 7. Acetona sin reaccionar

El reactivo de Schiff reacciona con el grupo formilo formando un compuesto coloreado azul-violeta.

Imagen 4. Mecanismo de reaccin con un aldehdo

Prueba de YodoformoEn un tubo de ensayo se agregaron 20 gotas de una solucin al 2% de NaOH, luego una gota de Acetona para finalmente combinar gota a gota una solucin de KI/I2; se agit la mezcla y se esper un cambio de coloracin. sta experiencia se repiti con formaldehido y se observaron diferencias. En la prueba con la Acetona, la solucin present un cambio de color inmediato, donde pas de transparente a un precipitado amarillo claro; como se muestra en la fotografa 8.

Fotografa 8. Precipitado Acetona

El mecanismo de esta reaccin consistir en la formacin de carboxilatos y haloformos, lo cual en la primera etapa de la reaccin se da una halogenacin completa del CH3, seguido de un ataque por parte del nuclefilo -OH en el doble enlace del oxigeno que luego se reubicara desplazando al grupo CI3- , que es en esencia un grupo muy bsico, por lo que desprotonar al acido carboxlico formado, dando lugar a un haloformo, y al carboxilato. [Imagen 5]

Imagen 5. Formacin del Haloformo

Esta prueba tiene como finalidad identificar cetonas de forma analtica, aprovechando que el Yodoformo da un precipitado de color amarillo.[Fotografa 8] En la prueba con el Formaldehido la mezcla no present cambio de color, por lo tanto no hubo reconocimiento del aldehdo, como se identifica en la fotografa 9.

Fotografa 9. Formaldehido y Acetona

La prueba del Yodoformo es Positiva para metilcetonas y alcoholes precursores del tipo estructural R-CH(OH)-CH3, (R=H, alquilo o arilo) El nico aldehdo que dar prueba positiva es el acetaldehdo.

Preparacin de 2,4-Dinitrofenilhidrazona En un tubo de ensayo se colocaron 5 gotas del 2,4 DNFH, luego se adicionaron 3 gotas de Acetona y se agit previamente; para dejar en reposo durante 5 minutos. Este procedimiento se repiti con el formaldehido. En el desarrollo de esta prueba al adicionar las gotas de acetona y formaldehido respectivamente en cada tubo de ensayo, se notaron cambios instantneos, en el cual ambos dieron como resultado un precipitado, que el caso de la acetona hubo una coloracin naranja [Fotografa 10] y con el formaldehido una coloracin amarilla [Fotografa 11].

Fotografa 10. Precipitado de la Acetona

Fotografa 11. Precipitado del Formaldehido Es una prueba de reconocimiento de acetonas y aldehdos, el 2,4 DNFH reaccionar con el grupo carbonilo de los aldehdos y de las cetonas para formar 2,4-dinitrofenilhidrazonas, las cuales son slidas y precipitan un slido con un color amarillo, comprobando la existencia de alguna de las especies. Las cetonas y los aldehdos darn lugar a una reaccin del tipo: (adicin Nucleofilica), en una primera fase se dar una protonacin del grupo carbonilo, ya sea acetona o aldehdo, polarizando la especie, lo que favorecer el ataque nuclefilico, en este caso es el 2,4 DNFH el necrfilo, que presentara una alta disponibilidad de la carga negativa justo sobre el tomo de nitrgeno.

En esta reaccin el ataque nuclefilico, no implicara la salida del grupo OH, puesto que al polarizarse, el carbono quedo tan solo con tres enlaces, por lo que puede formar un cuarto enlace con el nuclefilo sin desplazar a ningn grupo, debido al carcter cido del medio en el que se desarrollara la reaccin, el OH del grupo carbonilo se protonar debido al carcter acido del medio, permitindole al nitrgeno usar el par de electrones disponibles para formar un doble enlace resonando la carga positiva del carbono sobre su tomo, y desplazando el agua, que posterior mente desprotonar al nitrgeno para estabilizar a la molcula, formando: 2,4 dinitrofenilhidrazona . [Imagen 4 ]

Imagen 6. Mecanismo de reaccinPreguntas1. Como diferencia usted mediante pruebas de laboratorio y justificando con ecuaciones qumicas apropiadas los siguientes compuestos: 3-Pentanona, Heptanal, 3-Bromociclohexanona.R/ Como el laboratorio trat de pruebas que ayudan a identificar la presencia de aldehdos y cetonas, se podra utilizar una de dichas pruebas para identificar tales compuestos; por lo tanto en el caso de la 3-Pentanona se tratara con la prueba del Yodoformo, dando como resultado una reaccin negativa, puesto que la prueba de los haloformos slo funcionan con las Metilcetonas.

Amarillo

Con el Heptanal, se utilizara una de las pruebas de reconocimiento de aldehdo, como el reactivo de Fehling, dando como positivo el resultado.

Para el reconocimiento de la 3-Bromociclopentanona, podra utilizar la prueba de __________, para determinar si el resultado es positivo o negativo y as dar a conocer el producto como una cetona o aldehdo.

2. Escriba el mecanismo de la reaccin entre un aldehdo y el reactivo de Schiff.Paso I: La amina se adiciona al carbonilo

Paso II: Protonacin y desprotonacin.

Paso III: Protonacin del hidroxilo.

Paso IV: Desprotonacin.

3. Pueden distinguirse entre s los compuestos carbonilicos de formula molecular C4H8O? Explique.

4. Cules son las alternativas para las reacciones de oxidacin de cetonas?R// Los aldehdos se oxidan con facilidad frente a oxidantes dbiles produciendo cidos. Mientras que las cetonas slo se oxidan ante oxidantes muy enrgicos que puedan romper sus cadenas carbonadas. Es as que las reacciones de oxidacin permiten diferenciar los aldehdos de las cetonas en la prctica. Elcomportamientode las cetonas respecto a la oxidacin es muy similar al de losalcoholesterciarios. Para romperlas se emplea a menudo HNO3 caliente y permanganato cido o alcalino.

5. La reaccin del bisulfito de sodio es general esta reaccin para aldehdos y cetonas? Explique.R// Los aldehdos y cetonas reaccionan con el bisulfito de sodio (NaHSO3) formando un slido cristalino llamado combinacin bisulfitica. La reaccin permite conservar los aldehdos y cetonas dado que evita la resinificacion, oxidacin etc. La combinacin es fcilmente hidrolizable por iones H+ e Iones OH- restituyendo as el aldehdo. Es una reaccin que nos permite separar un aldehdo o una cetona de una mezcla de compuestos orgnicos es hacindola reaccionar con este reactivo (NaHSO3), por este medio se obtienen compuestos de adicin bisulfitica que son slidos cristalinos.

ConclusinLas propiedades fsicas y qumicas de los aldehdos y las cetonas estn influidas por la gran polaridad del grupo carbonilo. Las molculas de aldehdos y cetonas se pueden atraer entre s mediante interacciones polar-polar. Estos compuestos tienen puntos de ebullicin ms altos que los correspondientes alcanos, pero ms bajos que los alcoholes correspondientes. Los aldehdos y las cetonas pueden formar enlaces de hidrgeno, y los de bajo peso molecular son totalmente solubles en agua.Se determin mediante pruebas especficas como identificar los aldehdos y cetonas, conociendo las propiedades de estos se le aadi unos reactivos especficos que apoyan la teora, pues los aldehdos presentaban un cambio de color cuando las cetonas no lo hacan.

Referencias[1] Gua de Laboratorio de Qumica Orgnica, prcticas de docencia para el programa de ingeniera Qumica, 2013.[2] Quimica Organica quinta edicion Paula Yurkanis Bruice university of California, Santa Barbara. Editorial Perason educaciion mexico 2008. Pg 438-466, Captulo 10. [3] Cooper, Paul W., Explosives Engineering, New York: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8[4] Allinger.Cava.De Jongh.ohnson.Lebel.Stevens QUMICA ORGNICA/ Organic Chemistry., 2 edicin, Copyright 1971 by Worth Publishers, Inc .

2.1. PREPARACION DE 2,4 DINITROFENILHIDRAZONAS El resultado positivo que se obtuvo para los tubos 1 y 2 confirmo que los sustratos utilizados en cada uno de ellos tenia un grupo carbonilo en su estructura en este caso se trataba de una cetona (acetona) en T1 y un aldehdo (formaldehido) en T2; en T3, al carecer de un grupo carbonilo arroj un resultado negativo, los resultados son acordes a la teora. 2.2. PRUEBA DE TOLLENS. Con esta prueba se pudo diferenciar aldehdos de cetonas ya que el mtodo implica la oxidacin del carbono que contiene el carbonilo (C=O) y como los aldehdos poseen hidrgenos en el carbono mencionado se facilita la oxidacin, evidencindose en la formacin de un espejo de plata, mientras que en la cetona al no tener estos hidrgenos no dio paso a la reaccin de oxidacin. Los resultados fueron positivo para 1 y 3 por tratarse de aldehdos: formaldehido y benzaldehdo respectivamente, mientras que en el tubo 2, acetona, dio negativo. Todo esto de acuerdo a lo expuesto anteriormente. 2.3. PRUEBA DE FEHLING. El mtodo de Fehling es, al igual que el de Tollens, una reaccin de oxidacin que responde a los mismos argumentos explicados en el punto anterior. Experimentalmente se obtuvo negativo para el tubo 2 (acetona) por la carencia de hidrgenos, tal y como se mencion ya; y se obtuvo positivo para el T1, al tratarse de un aldehdo aliftico (formaldehido). El tubo que contena benzaldehdo (un compuesto aromtico) siendo este insoluble en el reactivo usado, form una mezcla heterognea con el reactivo y no se dio la reaccin. Cabe anotar que la razn por la cual el benzaldehdo present oxidacin en la prueba de Tollens (numeral 2) fue la previa adicin de NaOH (10%) que favoreci a la solubilidad y posterior oxidacin del aldehdo aromtico mencionado. 2.4. PRUEBA DE SCHIFF. Aunque los resultados no presentaron mucha claridad en cuanto a las diferentes evidencias de las reacciones (coloracin, tonalidad y homogeneidad de las mezclas obtenidas) por lo poco diferenciables que resultaron los productos, stos ltimos coincidieron con los resultados esperados. Segn la teora, se esperaba una coloracin morada para aldehdos, rosa para cetonas, mezclas homogneas para carbonilos alifticos y heterogneas para aromticos. Tanto T1 como T3, tubos que contenan un aldehdo aliftico (formaldehido) y uno aromtico (benzaldehdo) respectivamente, dieron paso a la formacin de mezclas de color morado (correspondiente a los aldehdos) siendo el primer tubo una solucin homognea y el ltimo una heterognea. En T2, en cambio, se obtuvo una coloracin que, aunque no era muy diferente a la de los otros tubos, era ms clara acercndose a un rosado. Adems de esto, la mezcla era homognea, lo que indica que se trataba de una cetona aliftica. Esto resulta lgico o acertado pues el T2 contena acetona. 2. 5. PRUEBA DE YODOFORMO. Esta prueba sirve para determinar si un carbonilo contiene un grupo metilo ya sea cetona o aldehdo o alguno que por oxidacin lo puedan producir (como un alcohol). En la prctica se dio el caso positivo para T2 (acetona) y T3 (etanol): el primero por tener grupos metilo el cual permite la extraccin de estos hidrgenos para reemplazarlos por yodos (I); mientras que el segundo caso responde a que, por oxidacin, el etanol puede producir un grupo metilo unido a un carbonilo, dando paso a la reaccin e inmediata formacin de precipitado amarillo. La reaccin debi haber dado en mayor cantidad y de un color mas amarillo en el T2 (acetona). Experimentalmente se obtuvo mayor formacin de dicho precipitado en el T3, lo que va en contra a la teora, la posible causa de error es un error en la medida de las cantidades utilizadas. Por otro lado en el tubo 1 no hubo reaccin ya que el aldehdo no posee grupos metlicos. 2.6. CONDENSACION ALDOLICA. A travs de ste mtodo se pretenda condensar las molculas de una muestra con compuestos carbonlicos. De esta condensacin se obtiene entonces cadenas ms largas que las iniciales y con la presencia de mltiples dobles enlaces. Se determin que experimentalmente s se obtuvo este resultado pues al agregrsele KMnO4 se form un precipitado caf, indicando la presencia de dichas insaturaciones. Aqu viene el mecanismo de esa reaccin, pero la hicimos a mano, 2.7. DETERMINACION CUALITATIVA DEL ACEITE ESENCIAL DE LA CANELA. El mtodo utilizado es el de reconocimiento del grupo carbonil (C=O) en un compuesto cualquiera a partir de la adicin de 2,4-DNFH. En esta prueba se evidencio un precipitado de color amarillo-naranja, indicando la presencia de un grupo carbonilo en la esencia de la canela (Cinamaldehido) PREGUNTA N 7 DEL MANUAL Aqu viene tambin otra estructura que dibujamos

3. CONCLUSIONES - La prueba con 2,4-DNFH es un mtodo efectivo para determinar la presencia de un grupo carbonilo en una muestra problema. As por ejemplo, permiti comprobar la presencia de cinamaldehdo en una muestra de canela - Las reacciones de oxidacin que se llevaron a cabo con Tollen y Fehling, fueron tambin efectivas para diferenciar aldehdos de cetonas, dado que slo el primero oxida por la disponibilidad de hidrgenos en carbono que contiene el grupo carbonilo - Aldehdos y cetonas pudieron ser diferenciados tambin de acuerdo a la coloracin que presentaron luego de ser sometidos a la prueba de shiff. As mismo, se logr determinar su carcter aliftico y/o aromtico. - Se logr realizar con xito una condensacin aldlica, lo que se evidencin con la oxidacin y formacin de precipitado de MnO2 luego de la adicin de KMnO4. - En general, se cumplieron los objetivos esperados

Conclusiones Las propiedades fsicas y qumicas de los aldehdos y las cetonas estn influidas por la gran polaridad del grupo carbonilo. Las molculas de aldehdos y cetonas se atraen entre s mediante interaccin polarpolar, teniendo puntos de ebullicin ms altos que los correspondientes alcanos, pero ms bajos que los alcoholes, ya que tienen la capacidad de formar enlaces de hidrgeno. Un aldehdo puede oxidarse al correspondiente cido carboxlico; en cambio, las cetonas son resistentes a una oxidacin posterior. Las reacciones de oxidacin que se llevaron a cabo con Tollen y Fehling, fueron tambin efectivas para diferenciar aldehdos de cetonas, dado que slo el primero oxida por la disponibilidad de hidrgenos en carbono que contiene el grupo carbonilo. Martes 29 de octubre de 2013

Resultados y Discusin Actividad N 1 Reacciones de oxidacin de aldehdos y cetonas Reactivos Tubo N 1 Acetaldehdo + Permanganato de potasio Tubo N 2 Cetona + Permanganato de potasio En el tubo N 1 ocurre reaccin de oxidacin, debido a que hay acetaldehdo un compuesto fcilmente oxidable. En el tubo N2 no ocurre oxidacin, debido a que hay cetona, un compuesto que no sufre oxidacin. Actividad N 2 Reacciones de reconocimiento entre aldehdos y cetonas 1) Reaccin con 2,4-Dinitrofenilhidracina: Tubo Reactivo Tubo 1: Tubo 2: Reactivo Precipitado +5gtt acetona 2,4-Dinitrofenilhidracina s +5gtt s acetaldehdo Los dos tubos formaron un precipitado de color amarillo-anaranjado. Esto se debe a que la 2,4-Dinitrofenilhidracina reacciona con el grupo carbonilo de los aldehdos y cetonas formando 2,4-dinitrofenilhidrazonas, las cuales son slidas, observando un precipitado de color amarillo en las dinitrofenilhidrazonas de aldehdos y cetonas saturadas, y de color anaranjado en las dinitrofenilhidrazonas de anillos aromticos y sistemas conjugados. Reaccin: Martes 29 de octubre de 2013

Introduccin La diferencia de diversos compuestos qumicos, y sus reacciones con variadas sustancias especficas, depende principalmente del grupo funcional que stos presentan, y adems del lugar en que este grupo se enlaza, un ejemplo de esto es el grupo carbonilo que lo podemos encontrar tanto en la cetona como los aldehdos Los aldehdos y las cetonas son dos clases de derivados hidrocarbonados estrechamente relacionados, que contienen oxgeno. Cada uno de estos compuestos tiene un grupo carbonilo, un tomo de carbono unido a un tomo de oxgeno por medio de un doble enlace. Los aldehdos contienen el grupo funcional carbonilo (C=O). ste se une al carbonilo terminal de una cadena y el enlace libre del carbono se une a un hidrgeno. En cambio, en cada frmula de cetona hay dos tomos de carbono enlazados a los grupos carbonilo; estos tomos de carbono pueden ser de un grupo alquilo o de un grupo arilo. La mayora de las propiedades de los aldehdos y las cetonas pueden explicarse por la estructura y las caractersticas del grupo carbonilo. Un grupo carbonilo, -C=O tiene algunas de las caractersticas del doble enlace carbono-carbono. En un grupo carbonilo, uno de los enlaces es un enlace sigma fuerte y el otro es un enlace pi ms dbil. Los ngulos de enlace alrededor del tomo de carbono del grupo carbonilo son de 120 aproximadamente. Objetivos Conocer los grupos funcionales que caracterizan los aldehdos y cetonas Identificar reacciones caractersticas para diferenciar aldehdos y cetonas Reconocer el por qu ocurre oxidacin o no en una cetona o aldehdo

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