PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERA INDUSTRIAL

MANUAL DE PRCTICASQUMICA IIAUTOR:Dra. (e) Carmen Rosa PortocarreroOsorioAREQUIPA PER

2009Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________INDICEINTRODUCINPresentacin para el estudianteInstrucciones para el trabajo en el laboratorioOperaciones peligrosasEn caso de accidentesNormas para el uso del laboratorioPrimeros auxiliosPrctica N 1: Hibridaciones de los tomos de la Qumica

Pg.Orgnica y sus formas geomtricas11Prctica N 2: Hidrocarburos alifticos25Prctica N 3: Hidrocarburos Aromticos55Prctica N 4: Halogenuros de alquilo66Prctica N 5: Alcoholes73Prctica N 6: Aminas80Prctica N 7: Aldehdos y Cetonas91Prctica N 8: cidos Carboxlicos y Derivados100Prctica N 9: Amidas116Prctica N 10: Carbohidratos: Monosacridos,Disacridos yPolisacridos121Prctica N 11: Aminocidos y Protenas126BIBLIOGRAFA128CONTROLES1292Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________INTRODUCCINEn el presente Manual del laboratorio ha sido diseado para verificar, comprobar y reforzar conocimientos tericos. Se han considerado una serie de experimentos ordenados de acuerdo a captulos introduciendo sntesisy aplicacin en al elaboracin de productos de acuerdo a la especialidad.Estemanual esencialmente est dirigido a estudiantes de las reas de Ciencias eingenieras as como a la de Biomdicas y para todos los profesionales dedicados a la enseanza aprendizaje experimental de esta ciencia.Se han desarrollado11 secciones de laboratorio con un orden secuencial en unidades temticas respectivas.Para cada unidad se han diseado los experimentosy sus ecuaciones fundamentales, separando las funciones ms importantes a efectos de que el estudiante pueda observar, sugerir y crear, as como de poder formular resultados ptimos.Es nuestro deseo, que el presente manual les ayude a una mejor compresin, tanto terica y experimental y se utilice como una obra de referenciay les ayude a resolver inquietudes planteadas.3Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________PRESENTACIN PARA EL ESTUDIANTELas reglas y normas que a continuacin se indican debern de ser cumplirlas irrestrictamente ya que de ello depende su formacin integral y evaluacin en el curso de Qumica.1.-Laasistenciaalasprcticasesobligatoria,elcontarcon30%de inasistencias se le considera como ABANDONO2.-Elalumnodeberderespetarelhorarioyelgrupoasignado.La puntualidad a la prctica

es fundamental. El alumno no podr ingresar al laboratorio pasada la hora de inicio y esto ser considerado inasistencia.3.-Al inicio del curso se le entregara el silabus del curso, donde encontrara el programadelcurso, fechasdeevaluacinypesodelasdiferentes actividades que se ejecutaran

en su aprendizaje, as como, la forma de obtener el promedio final.4.-Las evaluaciones se efectuaran en el proceso y/o al final del curso tanto en la parte terica como experimental.5.-Cuando Ud. ingrese al laboratorio debe previamente haber ledo con suficiente anticipacin el MANUAL DE QUMICA II, as como el haber comprendidolosconceptosbsicosyotrosquelosDocenteslehan impartido en sus clases tericas.6.-Tener siempre consigo su cuadernode notas de laboratorio, anotar los datosymedidasdirectamenteen el.Esunpsimohbitoanotar importantes datos en un pedazo de papel.7.-Consultar con el Docente cuando no se entiende una operacin o reaccin qumica.8.-Hacerusodel mandil, lentes de seguridad enforma obligatoria en los ambientes de trabajo.9.-La ruptura o dao de los materiales y aparatos, es responsabilidad de los estudiantes que se encuentren operando.Todo accidente por mnimo que parezca o ante cualquier indicio deintoxicacin(cansancio, sueo, dolor de cabeza o nauseas, etc.) deberde ser comunicado inmediatamente al profesor encargado tratando deevitar el pnico para tomar las medidas necesarias de acuerdo al caso.4Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________INSTRUCCIONES PARA EL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE QUIMICA II1.-Recuerde que el laboratorio es un lugar serio de trabajo. Debe conocer su ubicacinpermanente en la mesa y mantenerla el orden.2.-LeacuidadosamenteelMANUALDEPRACTICASDEQUMICAII preparando un bosquejo de informe. Al realizar las prcticas, solo efecte las sealadas y a medida que las realice, complete su informe correspondiente.3.-Deje sus mochilas, chaquetas y cualquier otro implemento, que no necesite en el laboratorio, en los casilleros dispuestos para tal fin.4.-No juegue con las llaves de agua, gas, etc. que se encuentran en las mesas.5.-Si deja caer las sustancias qumicas sobre la mesa, limpiar inmediatamente.6.-Si se vierte sobre s un cido o cualquier sustancia corrosiva, lvese inmediatamente con abundante agua.7.-No toque directamente con las manos las sustancias qumicas desconocidas.8.-Si desea conocer el olor de una sustancia, no acerque a la cara directamente, abanique un poco de vapor a las fosas nasales, moviendo la mano sobre la sustancia o el recipiente que contiene la sustancia9.-Compruebe cuidadosamente los rtulos de los frascos de reactivos antes de usar su contenido.10.-No devolver los sobrantes de compuestos usados a los frascos originales, no introducir objeto alguno dentro de ellos, no cambiarles de tapa por ningn motivo.11.-Los frascos goteros no se debe destapar para usarlos, consulte su uso con el profesor.12.-Antes y despus del experimento, asegrese de la limpieza de las mesas y aparatos usados, deje todo en su sitio.13.-Todo material roto o extraviado durante la prctica ser de responsabilidad de todos los integrantes del grupo.14.-Al momento de encender el mechero, verifique que las llaves y manguera correspondan al respectivo mechero.15.-Antes y despus del experimento, asegrese de la limpieza de las mesas de trabajo y aparatos usados, deje todo en su sitio.16. FINALMENTE, LAVARSE BIEN LAS MANOS, CON AGUA Y JABN, DESPUS DE HACER UN EXPERIMENTO Y ANTES DE SALIR DEL LABORATORIO.5Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________OPERACIONES PELIGROSASLas prcticas de Laboratorio requieren de mucho ms cuidado del que hasta ahora se ha expuesto en estos puntos se exige al alumno EL USO DE LOS LENTES DE SEGURIDAD. Hay pequeos detalles que se deben tener en cuentapararealizarciertasoperaciones,evitandoconsecuencias desagradables:1.- Nunca calentar un tubo de prueba, dirigiendo ste hacia s o hacia algn compaero, las sustancias que se calientan, generalmente lquidas, pueden proyectarse violentamente hacia afuera, provocando un accidente.2.- Nunca prenda un mechero, abriendo totalmente la llave de gas y manteniendo la cara sobre el mismo; la presin del gas produce una llama bastante larga que podra causarle quemaduras.3.- Tener mucho cuidado al introducir un tubo o un Termmetro a travs de un tapn de corcho o de jebe. La presin deber ejercerse sobre el tubo en un punto prximo al tapn; si se presiona desde el extremo opuesto, se tendrmayorfacilidad,peropuedeproducirseunapalancaque fcilmente lo rompa, es aconsejable cubrirse la mano con un trapo y humedecer en agua, aceite o lcali el tubo o termmetro.4.- Emplear siempre la pinza para coger los tubos, especialmente cuanto est efectuando calentamiento (recuerde que el tubo se pone rojo cuando est lo suficientemente caliente, como para producir dolorosas quemaduras.5.- Mantener lejos de la cara, extendiendo bien los brazos toda clase de reactivos cuando por primera vez se ha de verificar alguna reaccin qumica. Muchas veces sta desprende gran cantidad de calor, que puede proyectar violentamente los reactantes fuera del tubo.TODO LO QUE NO SEA AGUA ES DAINO PARA EL OJO!!!!LOS LENTES DE SEGURIDAD SOLO AYUDAN, SI LOS LLEVA PUESTOS!!!!6Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

NORMASPARAEL USODEL LABORATORIODEQUMICALas clases prcticas de laboratorio son herramientas indispensables para el desarrollo integral de los Cursos de Qumica, por eso es necesariocumpliren su cabalidad las normas de seguridad siguientes:1. Recuerde que el laboratorio es un lugar de trabajo riesgoso, en virtud de los equipos, aparatos, sustancias y elementos que se utilizan al realizar un experimento. Adicionalmente ud. debe conocer su ubicacin permanente en el mesn de trabajo y tiene que mantenerlo en orden.2. Se debe trabajar sin prisas, pensando en cada momento lo que ests haciendo y debe mantener los materiales y reactivos ordenados.3. EN EL LABORATORIO EST PROHIBIDO hacer bromas, correr, jugar, comer, etc. Un comportamiento irresponsable es motivo de EXPULSIN INMEDIATA DEL LABORATORIO Y DE SANCIN ACADMICA.4. Debe dejarsus mochilas, chaquetas y/o cualquier otro implemento, que no necesite en el laboratorio, en los casilleros dispuestos para tal fin.5. Ser nombrado en forma relativa un coordinador de grupo quin ser el responsable del material o equipo recibido y apoyar ante cualquier Incidente.6. Lea cuidadosamente el MANUAL DE PRACTICAS DE QUMICApreparando un bosquejo de informe. Al realizar las prcticas, solo efecte las sealadas y a medida que las realice, complete su informe correspondiente.7. ES OBLIGATORIO usar vestimenta adecuada: MANDIL CON MANGA LARGA que cubra la ropa que llevan, preferentemente de algodn (que no ser utilizado fuera del laboratorio), zapatos cerrados y tener el pelo recogido.8. Es obligatorio el uso de LENTES DE SEGURIDAD durante la realizacin de los Trabajos Prcticos. Los ojos son rganos muy vascularizados que pueden absorber rpidamente algunos compuestos qumicos. Por otra parte, aunque no estemos trabajando directamente estamos expuestos a posibles aerosoles y vapores, y stos nos sirven de proteccin. Las gafas son de uso personal y no pueden ser intercambiadas entre los alumnos.9. Finalmente, lavarse bien las manos, con agua y jabn, despus de hacer un experimento y antes de salir del laboratorio.7Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________PROCEDIMIENTO DE PRIMEROS AUXILIOS Y EMERGENCIALos procedimientos de actuacin en caso de primeros auxilios y emergencia pueden salvar vidas. Familiarzate con la informacin que se describe a continuacin, para que los desastres se puedan contener rpidamente. Las personas que sufran accidentes deben comunicarlo al responsable de la asignatura. Las manos deben lavarse siempre antes (si es posible) y despus de aplicar los primeros auxilios, para evitar riesgos de infeccin y transmisin de enfermedades. Antes de prestar los primeros auxilios, se debe utilizar guantes de ltex (o de otro tipo si se tiene alergia al ltex), si es posible.A.- QUEMADURAS NO APLICAR NINGN UNGENTO, SPRAY O POMADA EN LAS REAS AFECTADAS.a) Ojos:Quitar las lentes de contacto lo ms rpidamente posible para eliminar por lavado cualquier sustancia qumica peligrosa que hubiera entrado en los ojos.Se debe forzar la apertura de los prpados para asegurar un lavado efectivo del interior del ojo.Asegurarse de lavar desde la nariz hasta el exterior de los odos, ello evitar que los productos qumicos arrastrados por el lavado vuelvan a entrar el ojo o en el otro ojo no afectado.Lavar los ojos y los prpados con abundante agua o con una disolucin ocular durante un mnimo de 15 minutos.Cubrir los dos ojos con una gasa limpia o estril.B. INGESTIN DE SUSTANCIA QUMICASLlamar al Servicio Mdico INMEDIATAMENTE

Si la persona est consciente y es capaz de tragar, suministrarle agua o leche.Si presenta nuseas, no continuar con la administracin de lquidos.Llamar al Servicio Mdico.

Si la persona est inconsciente, colocar la cabeza, o todo el cuerpo, sobre el costado izquierdo. Preprese para empezar un masaje cardio -respiratorio.

Toma las precauciones para no exponerte al envenenamiento qumico va boca-boca. Utiliza una resucitadora boca-mscara, si fuera posible.8Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________C. INHALACIN DE PRODUCTOS QUMICOSVentilar el rea y trasladar al intoxicado al aire libre.Llamar al Servicio Mdico.Si el intoxicado no respira, aplicar un masaje cardio-respiratorio mientras llegan del Servicio MdicoAsegrate de que no te expones a un envenenamiento qumico mientras aplicas la ventilacin boca-boca. Utiliza una resucitadora boca-mscara, si fuera posible.Si el intoxicado respira, djele tapado y mantenga el aporte de aire.Acostar al intoxicado sobre la espalda.Colocar una mano debajo de su cuello y levantarlo.Con la palma de la otra mano sobre la frente, hacer girar la cabeza o inclinarla hacia atrs el mximo posible.D. MALETN DE PRIMEROS AUXILIOS

Elmaletndeprimerosauxiliosdebeestarpresenteencualquier laboratorio.Debe incluir una serie de artculos seleccionados especialmente para efectuar un tratamiento de emergencia en caso de cortes, quemaduras, lesiones en los ojos o enfermedad inmediata.Elmaletndeprimerosauxiliosdeberevisarsesemanalmentepara asegurar de que se han repuesto los artculos utilizados.Los supervisores de laboratorio son responsables del mantenimiento de su contenido.No debe administrarse ninguna medicacin oral del maletn de primeros auxilios.E. DERRAME DE SUSTANCIAS QUMICASSe debe llevar puesto el equipo de proteccin personal (guantes, gafas)cuando se limpien los derrames de sustancias.1.- Derrames de cidos:Aplica un neutralizante (o bicarbonato sdico) alpermetro del derrame.Mzclalo meticulosamente hasta que cese la efervescencia y la emisin de gases.Mide el pH de la mezcla con papel indicador. El color azul o naranja, indica que el cido ya est neutralizado.Transvasa la mezcla a una bolsa de plstico, cerrar bien, rellenar una9Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________etiqueta de residuos y colocar la bolsa etiquetada en la campana extractora de gases.Notifcalo al supervisor para que se haga cargo de su recogida.2. Derrames de disolventes:Aplica carbn activado en todo el permetro del derrame.

Mzclalo meticulosamente hasta que el material est seco y no se vean restos de disolvente.

Transfiere el carbn activado con el disolvente absorbido a una bolsa de plstico, cerrar bien, rellenar una etiqueta de residuos y colocar la bolsa etiquetada en la campana extractora de gases.Notifcalo al supervisor para que se haga cargo de su recogida.F. SEGURIDAD FRENTE A INCENDIOS1. Plan Escrito:Los supervisores de laboratorio deberan elaborar un plan y escribir un Plan de Accin en caso de Emergencias, describiendo qu acciones deben realizar los profesores-alumnos-PAS para asegurar su seguridad en caso de fuego y otras emergencias.En el plan deberan incluirse los siguientes elementos:Procedimientos de escape y rutas.

Procedimientos a seguir individualmente por las personas que deben quedarse para realizar operaciones crticas en el laboratorio antes de evacuar la sala.

Procedimientos para saber qu le ha ocurrido al personal del laboratorio despus de una evacuacin.Medios para informar de fuego y otras emergencias.ATENCION:EN CASOS GRAVES SOLICITAR ATENCION MEDICA.10Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________PRCTICA N 1HIBRIDACIONES DE LOS TOMOS DE LA QUMICA ORGNICA Y SUSFORMAS GEOMTRICAS1.1- OBJETIVOS Desarrollar configuraciones electrnicas, de diferentes molculas orgnicas. Establecer relaciones entre la estructura molecular y las formas geomtricas. Representar a las molculas orgnicas n todas las frmulas y representaciones posibles conocidas.1.2.- FUNDAMENTO TERICOLa Qumica orgnica es el estudio de los compuestos del carbono. La mayora de molculas estn constituidos por enlaces covalente; para una mejor compresin es necesario establecer la configuracin electrnica, la frmula molecular, forma bidimensional y espacial de las molculas orgnicas.La isomera es una de las mayores "complicaciones" de la qumica orgnica que desconcert durante muchos aos a los qumicosy que no se resolvi hasta mediados del siglo XIX.11Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________12Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________QUIRALIDAD Y ENANTIMEROS: Los dos objetos representados en la figura1.1 parecen idnticos a todos los efectos. A cada arista, cara o ngulo en uno de ellos, le corresponde su arista, cara o ngulo en el otro. Con todo, los dos objetos no son superponibles entre s y, por tanto, son objetos diferentes; se relacionan entre s como un objeto cualquiera se relaciona con su imagen en un espejo.

Figura 1.1Otro par de objetos familiares que se relacionan de esta forma son la mano izquierda y la mano derecha. En una primera aproximacin, parecen idnticas bajo casi todos los puntos de vista; no obstante, la mano derecha se ajusta perfectamente a un guante para la mano derecha pero no a un guante para la mano izquierda, por ende las manos no son idnticas. La propiedad general que define esa relacin se denomina Quiralidad. Cualquier objeto que no es superponible con su imagen especular es quiral. Por otra parte, si un objeto y su imagen especular pueden hacerse coincidir en el espacio, se dice que son aquirales.QUIRALIDAD. Se dice que las molculas que no son idnticas a sus imgenes especulares, y por tanto existen en dos formas enantiomricas, son quirales(griego Kheir, mano). No es posible superponer una molcula quiral y su imagen especular (su enantimero) de modo que todos los tomos coincidan.Cmo puede predecirse si cierta molcula es quiral o no? Una molcula no puede ser quiral si tiene un plano de simetra. Un plano se simetra es un plano imaginario que cortaun objeto en dos mitades que son imgenes especulares exactas una de la otra. Una molcula que tiene un plano de simetra en cualquiera de sus posibles conformaciones debe ser superponible con su imagen especular, y por tanto debe ser no quiral o aquiral.La causa ms comn de quiralidad en molculas orgnicas es la presencia de un tomo de carbono unido a cuatro grupos distintos. Tales carbonos se denominancentrosquiralesocentrosestereognicosocentros13Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________asimtricos. Las diferencias no necesariamente se observan en el tomo inmediatamentecontiguoalcentroestereognico.Porejemplo,el5- bromodecano es una molcula quiral porque cuatro grupos distintos estn unidos a C5:Sustituyentes en el carbono 5-H-Br-CH2CH2CH2CH3 (butilo)-CH2CH2CH2CH2CH3 (pentilo)PROPIEDADES FSICAS DE LOS ENANTIMEROS: ACTIVIDAD PTICA.La mayora de las propiedades fsicas de los 2-yodobutanos enantiomricos sonidnticas.Tienenidnticospunto

defusin,puntosdeebullicin, solubilidades en disolventes corrientes, densidades, ndice de refraccin y espectros. Sin embargo, difieren en un importante aspecto: en la forma en que interaccionan con la luz polarizada.La luz puede ser tratada como un movimiento ondulatorio de campos elctricos y magnticos oscilantes que forman ngulos rectos entre s. Cuando un electrn interacciona con la luz, oscila a la frecuencia de la luz en la direccin del campo elctrico y en fase con l. En la luz normal, los vectores de campo elctrico de todas las ondas luminosas se orientan en todos los planos posibles. La luz polarizada plana es aquella en que los vectores de campo elctrico de todas las ondas luminosas vibran en el mismo plano, el plano de polarizacin.

La luz polarizada plana puede ser producida al pasar luz normal a travs de un polarizador, como una lente polaroid o un dispositivo conocido como prisma de Nicol.

14Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Jean Baptiste Biot, realiz la notable observacin de que cuando un haz de luz polarizada atraviesa una solucin de ciertas molculas orgnicas, como azcar o alcanfor, el plano de polarizacin experimenta una rotacin. No todas las molculas orgnicas tienen esta propiedad, pero se dice que aquellas que hacen girar el plano de la luz polarizada son pticamente activas.

Representacin esquemtica de un polarmetro. La luz polarizada en un plano pasa por una solucin de molculas pticamente activas, lo cual hace girar el plano de polarizacin.La magnitud de la rotacin puede medirse con un instrumento conocido como polarmetro, que se representa esquemticamente en figura dearriba. Primero se coloca una solucin de molculas orgnicas pticamente activas en un tubo de muestra; despus se hace pasar por el tubo la luz polarizada en un plano, tras lo cual ocurre la rotacin del plano. La luz se hace pasar luego por un segundo polarizador denominado analizador. Haciendo girar el analizador hasta que la luzlo atraviesaes posible encontrar el nuevo plano de polarizacin, de este modo, la magnitud de la rotacin. Este valor se denota por la letra griega a (alfa), y se expresa en grados.Adems de la magnitud de la rotacin, tambin es posible encontrar su sentido. Respecto a un observador que ve directamente por el extremo del instrumento en el lado del analizador, algunas molculas pticamente activas hacen girar la luz polarizada hacia la izquierda (en sentido contrario al de las manecillas del reloj) y se dice que son levgiras o levorrotatorias, mientras que otras la hacen girar hacia la derecha (en el sentido de las manecillas del reloj) y se dice que son dextrgiras o dextrorrotatorias. Por convenio, a la rotacin hacia la izquierda se le asigna un signo negativo (-), y a la rotacin hacia la derecha se le asigna un signo positivo (+).Rotacin especfica: Para expresar los datos de manera significativa a fin de que puedan hacerse comparaciones, es necesario establecer condiciones estndar. Por convenio, la rotacin especfica, [a]D, de un compuesto se define como la rotacin observada cuando se utiliza luz con longitud de onda de 589 nanmetros (1 mm = 10-9 m) y un trayecto ptico l de 1 decmetro (115Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________dm = 10 cm), con concentracin de muestra C de 1 g/mL. (La luz de 589 nm, llamada lnea D del Sodio, es la luz emitida por las lmparas de vapor de sodio.)

Cuando los datos de rotacin ptica se expresan de esta manera estndar, la rotacin especfica, [a]D, es una constantefsica caracterstica decada compuesto con actividad ptica. REGLAS DE SECUENCIA PARA ESPECIFICAR LA CONFIGURACIN:Aunque los dibujos constituyan una representacin de la estereoqumica, es difcil traducirlos en palabras. As, tambin es necesario un mtodo verbal para explicar el arreglo tridimensional de los tomos (la configuracin) en un centro estereognico. En el mtodo acostumbrado se emplean las mismas reglas de secuencia (Z o E). Revisemos brevemente las reglas de Cahn-Ingold- Prelog a fin de ver cmo pueden servir para especificar la configuracin de un centro estereognico (carbono asimtrico).1. Se observan los cuatro tomos unidos directamente al centro estereognico y se asignan prioridades en orden decreciente de nmero atmico. El grupo con mayor nmero atmico tiene la mxima prioridad; el grupo con el menor nmero atmico tiene la mnima prioridad.2. Si no es posible decidir la prioridad aplicando la regla 1, se comparan los nmerosatmicosdelostomosunidosensegundolugarencada sustituyente; si es necesario secontina hasta los terceros, cuartos o ms tomos, hasta que se encuentre una diferencia.3. Lostomosconenlacesmltiplesseconsiderancomounnmero equivalente de tomos con enlaces simples. Por ejemplo:

Una vez asignadas las prioridades de los cuatro grupos unidos a un carbono quiral, se describe la configuracin estereoqumica alrededor del carbono quiral orientando mentalmente la molcula de modo que el grupo de menor prioridad (cuatro) apunte directamente hacia atrs, lo ms alejado posible del16Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________observador. Despus se analizan los tres sustituyentes restantes, que se dirigen en forma radial hacia el observador. Si una flecha curva dibujada desde el sustituyente con mayor prioridad hacia el de segunda prioridad y de ah hacia el de tercera (1 2 3) tiene el sentido del reloj, se dice que el centro estereognico tiene la configuracin R (latn rectus, derecho). Si por el contrario definen una curva en el sentido contrario de un reloj, se dice que el centro esterognico tiene la configuracin S (latn sinister, izquierdo). Consideremos el cido lctico como un ejemplo de la forma en que se asigna la configuracin.1. El primer paso es asignar prioridades.2. Orientar la molcula, de tal manera que el grupo de menor prioridad est dirigido hacia atrs.

cido lctico.

Prioridades:4 -H(baja)3 -CH32 -COOH1 -OH(alta)

DIASTERMEROS:Molculascomolasdelcidolctico,alaninay gliceraldehdo son relativamente fciles de estudiar, puesto que cada una tiene slo un centro estereognico y slo puede existir en dos configuraciones enantiomricas. Sin embargo, la situacin se torna ms compleja en el caso de molculas que tienen ms de un centro estereognico.17Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Consideremos por ejemplo el aminocido esencial treonina (cido 2-amino-3- hidroxibutanoico). Dado que la treonina tiene dos centros estereognicos C2 y C3,existencuatroestereoismerosposibles,comoanalizaremosa continuacin: (Se sugiere al alumno que verifique por s mismo que la configuracin R, S es correcta.

2R, 3R2S, 3S2R, 3S2S, 3RCOMPUESTOS MESO: Consideremos un ejemplo ms de compuestos con dos centrosestereognicos:elcidotartrico.Tracemossucuatroposibles estereoismeros:

2R, 3R2S, 3S2R, 3S2S, 3RLas imgenes especulares 2R, 3R y 2S, 3S no son superponibles, y son por tanto un par de enantimeros. Sin embargo, una observacin cuidadosa revela que las estructuras 2R, 3S y 3S, 3R son idnticas, lo cual puede corroborarse haciendo girar 180 una de ellas:18Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Son Idnticas: La identidad de las estructuras resulta del hecho de que la molcula tiene un plano de simetra. Dicho plano pasa por el enlace C2-C3, haciendo que una mitad de la molcula sea la imagen especular de la otra mitad.

MOLCULASCONMSDEDOSCENTROSESTEREOGNICOS: Cuando hay ms de un centro quiral en una molcula, dan por resultado un mximo de 2n estereoismeros. Por ejemplo, el colesterol contiene ocho centros estereognicos, lo que hace posible 28 = 256 estereoismeros (128 pares de enantimeros), aunque muchos estn demasiado tensionados para existir. En la naturaleza existe predominantemente uno de ellos.

Colesterol tiene ocho centros quiralesUna mezcla de 50:50 de dos enantimeros quirales se denomina mezcla racmica o racemato, y se denota por el smbolo () o por el prefijo d, l, para indicar una mezcla de formas dextrogira y levgira. Las mezclas racmicas deben presentar rotacin ptica cero (nula).19Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________PROYECCIONES DE FISCHER: En 1891, Emil Fischer sugiri un mtodo basado en la proyeccin de un tomo de carbono tetradrico sobre una superficieplana.

Estas

proyeccionesdeFischerfueronadoptadas rpidamente,yahorasonunmedio

estndarpararepresentarla estereoqumica de centros estereognicos. En una proyeccin de Fischer, un tomo de carbono tetradrico se representa por dos lneas cruzadas. Por convencin, las lneas horizontales representan enlaces que salen de la pgina hacia el lector, y las lneas verticales representan enlaces que se proyectan hacia atrs de la pgina.Por ejemplo, el cido (R)-lctico puede representarse como sigue:

Puesto que una molcula dada puede representarse de muchas maneras, a menudoesnecesariocomparardosproyeccionesdistintasparaversi representan el mismo o diferentes enantimeros. Para comprobar la identidad, es posible hacer girar sobre el papel las proyecciones de Fischer, pero teniendo cuidado de no cambiar inadvertidamente el significado de la proyeccin, Sloestn permitidos dos tipos de movimientos :1. Una proyeccin de Fischer puede hacerse girar 180 sobre la pgina, pero no 90 ni 270. La razn de esto es simplemente que una rotacin de 180 cumple la convencin de Fischer de que los mismos dos sustituyentes en los enlaces horizontales siempre salgan del plano hacia el lector y los mismos dos sustituyentes en los enlaces verticales siempre se proyecten hacia atrs del plano. Y una rotacin de 90 contrara la conversin de Fischer, pues los sustituyentes que estaban en los enlaces horizontales en una forma quedan verticales despus de una rotacin de 90, invirtiendo su estereoqumica y cambiando el significado de la proyeccin. Por ejemplo:20Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Pero:

2. En una proyeccin de Fischer, un grupo puede mantenerse fijo mientras los otros tres giran en el sentido del reloj o en el sentido contrario. Por ejemplo:

stos son los nicos tipos de movimientos permitidos. Mover una proyeccin de Fischer de cualquier otro modo invierte su significado. De este modo, si una proyeccin del cido (R)-lctico se hace girar 90, resulta una proyeccin de Fischer del cido (S)-lctico.21Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

La rotacin de 90 de una proyeccin de Fischer invierte su significadoASIGNACIN

DE

CONFIGURACIONESR,S

APROYECCIONESDE FISCHER: Es posible asignar las configuraciones estereoqumicas R, S a las proyeccionesdeFischersiguiendolos tres

pasosqueseindicana continuacin:1. Se asignan prioridades a los cuatro sustituyentes de modo usual.2. Se realiza uno de los dos movimientos permitidos para colocar el grupo de menor prioridad (cuarta) en la parte de arriba de la proyeccin de Fischer.3. Se determina el sentido de la rotacin al pasar de la prioridad 1 a la 2 y a la 3, y se asigna la configuracin R o S como determina la regla. (R en el sentido del reloj y S en el sentido contrario del reloj).1.3. PARTE EXPERIMENTAL Experimento N 1.-1.-Haga los estreos ismeros del cido trtarico, e indique los enantimeros y diasteroisomros.2.- Haga los confrmeros del Cloroetano y del ciclohexano en forma alternada y eclipsada22Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Experimento N 2.-1.- Represente la estructura de:a) R Glicina b) S - Alanina2.- Haga todos los ismeros de la glucosa en frmulas de Fisher y Haworth23Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________2.1. OBJETIVOS

PRCTICA N 2ANLISIS INMEDIATO Que el alumno aprenda las tcnicas ms importantes para la determinacin de las diferentes operaciones qumicas.2.2. FUNDAMENTO TERICOPara iniciar primeramente el estudio de las propiedades e identificacin de los diferentes compuestos qumicos, es requisito que la muestra no presente impurezas, para ello es necesario realizar diferentes operacionesconocido como anlisis Inmediato1.3. PARTE EXPERIMENTAL Experimento N 1.- PrecipitacinColocar en un tubo de ensayo 2 ml de sulfato de cobre y luego adicionar gota a gota NaOH.Agitar enrgicamente.Anotar sus observacionesEscriba su ecuacin qumicaExperimento N 2.- Anlisis Cualitativo del oxgenoColocar en 2 tubos de ensayo unos cristalitos de yodoA uno de ellos aadir una muestra liquida orgnica que contenga oxgeno(Etanol, butanol, etc.) y al otro tubo una muestra orgnica que no tenga oxgeno (Heptano, cloroformo, etc.)Si aparece una coloracin parda rojiza esto nos indicara la presencia de oxgeno en la muestra, si ne torna color violeta indicara la ausencia de oxigeno.24Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________3.1. OBJETIVOS

PRCTICA N 3HIDROCARBUROS ALIFATICOS Verificarlaspropiedadesfsicasyqumicasmsimportantesdelos hidrocarburos alifticos saturados e insaturados3.2. FUNDAMENTO TERICOHidrocarburos son aquellos compuestos orgnicos que en su composicin tienen tomos de carbono e hidrgeno. Se clasifican en dos grupos:Segn su estructura:a) Hidrocarburos alifticos: Formados por cadenas de tomos de carbono con enlaces directos entre s, en forma de cadena lineal o ramificada.b)

Hidrocarburos Ali cclicos: LlamadosCarbocclicoscuyas molculas incluyen cadenas de carbono en forma de anillos.c) Hidrocarburos Heterocclicos: Son los que contienen sistemas de anillos adems de carbono e hidrgeno otros elementos.Segn la naturaleza los hidrocarburos pueden ser:a) Hidrocarburos saturados: Cuando los tomos de carbono estn enlazados por un enlace simple.b) Hidrocarburos no saturados: Cuando los tomos de carbono estn unidos por un doble enlace (Eteno o metileno) o triple enlace (Etino o acetileno).c) Hidrocarburos aromticos: Todas las series del benceno y derivados.Los alcanos son hidrocarburos en los cuales todos los enlaces carbono- carbono son enlaces simples frmula molecular es CnH2n+2Los puntos de ebullicin de los alcanos no ramificados aumentan al aumentar el nmero de tomos de Carbono. Para los ismeros, el que tenga la cadena ms ramificada, tendr un punto de ebullicin menor.Solubilidad. Los alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el hidrgeno. Los alcanos lquidos son miscibles entre s y generalmente se disuelven en disolventes de baja polaridad Los buenos disolventes para los alcanos son el benceno, tetracloruro de carbono, cloroformo y otros alcanos.25Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________METODOS DE OBTENCINEl principal mtodo para la obtencin de alcanos es la hidrogenacin de alquenos.

PROPIEDADES QUMICAS: Los hidrocarburos saturadospresentan baja reactividad frente a reactivos como: bases fuertes, cidos fuertes, agentes oxidantespoderosos como el KMnO4, agentes reductores fuertes. Su baja reactividad es debida a sus enlaces que se encuentran saturados. Pero en condiciones energticas dan lugar a REACCIONES DE SUSTITUCIN tal como la halogenacin.Los hidrocarburos alifticos no saturados tienen uno o ms enlaces mltiples(dobles o triples) entre carbono carbono en sus molculas.Poseen por lo tanto menor cantidad de hidrgenos de la mxima comoEn los alcanos (hidrocarburos saturados), es esta la razn por el que se les llama insaturados. El doble o triple enlace les da ciertas caractersticas a estos compuestos por eso estos compuestos dan REACCIONES DEADICINREACCIONES:Las reacciones ms importantes de los alcanos son la pirolisis, la combustiny la halogenacin. Pirolisis. Se produce cuando se calientan alcanos a altas temperaturas en ausencia de Oxgeno. Se rompen enlaces C-C y C-H, formando radicales, que se combinan entre s formando otros alcanos de mayor nmero de C.26Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Combustin.La combustin de los alcanos es una de las reacciones orgnicas ms importantes si se tiene en cuenta la masa de material que utiliza este proceso. La combustin de gas natural, gasolina y fuel implica en su mayor parte la combustin de alcanos. Sin embargo, esta combustin deja de ser una reaccin orgnica tpica porque en primer lugar los reactivos de la reaccin son en realidad mezclas de alcanos y en segundo lugar porque el producto deseado de la reaccin es el calor que desprende y no los productos obtenidos en ella. De hecho, los productos generados en el proceso de combustin de los alcanos son, por lo general, compuestos sin inters y su eliminacin, debido a su volumen, constituye un importante problema.

27Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Halogenacin.

El Br es muy selectivo y con las condiciones adecuadas, prcticamente, se obtiene un slo producto, que ser aquel que resulte de la adicin del Br al Carbono ms sustituido. El flor es muy poco selectivo y puede reaccionar violentamente, incluso explosionar, por lo que apenas se utiliza para la halogenacin de alcanos. La halogenacin de alcanos mediante el Yodo no se lleva a cabo.FUENTE DE LOS ALCANOS: PETRLEOMuchos alcanos existen de manera natural en plantas y animales. Por ejemplo, la cubierta cerosa de las hojas de la col contiene nonacosanos (n- C29H60), y el aceite de algunos pinos contiene heptano. La cera de abejas contiene, entre otras cosas, eneitriacontano (n-C31H64).Las principales fuentes de alcanos son, los depsitos mundiales de gas natural y petrleo, derivados de la descomposicin de materia orgnica marina sepultada hace aos. El gas natural consiste principalmente en metano, aunque tambin contiene etano, propano, butano e isobutano. Estos hidrocarburos simples se usan en grandes cantidades para calentar casas habitacin, para cocinar alimentos y como combustible en las industrias. El petrleo es una mezcla compleja de hidrocarburos, la cual es necesario refinar para obtener diferentes fracciones antes de que pueda usarse.28Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Productos de la refinacin del petrleoPROPIEDADES DE LOS ALCANOS: Los alcanos tambin se llaman a veces parafinas, un nombre derivado del latn parumaffinis (que significa de poca afinidad). Este trmino define muy bien su comportamiento, ya que los alcanostienenpocaafinidadqumicahaciaotrasmolculas, yson qumicamente inertes frente a la mayora de los reactivos de uso comn en qumicaorgnica.Sin embargo, encondiciones

apropiadas loaalcanos reaccionan con oxgeno, cloro y algunas otras sustancias.Los alcanos presentan un incremento regular en el punto de ebullicin como en el de fusin conforme aumenta el peso molecular, una regularidad que tambin se refleja en otras propiedades. Los parmetros promedio del enlace carbono- carbono son casi los mismos en todos los alcanos, con longitudes de enlace de1.54 0.01 A y energas de enlace de 85 3 Kcal/mol. En la Tabla 2.1 puede observarse las propiedades fsicas de algunos alcanos:29Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________TABLA 2.1. Propiedades fsicas de algunos alcanosNmero de carbonos

AlcanoPuntode fusin(C)

Punto de ebullicin(C)

Densidad(g/mL)1Metano-182.5-164.00.55472Etano-183.3-88.60.5093Propano-189.7-42.10.50054Butano-138.3-0.50.57885Pentano-129.736.10.62626Hexano-95.068.90.66037Heptano-90.698.40.68378Octano-56.8125.70.70259Nonano-51.0150.80.717610Decano-29.7174.10.730020Eicosano-36.8343.00.788630Triacontano-65.8450.00.80974Isobutano-159.4-11.70.5795Isopentano-159.927.850.62015Neopentano-16.59.50.61358Isooctano-107.499.30.6919La Tabla 2.1 revela asimismo que un incremento en la ramificacin tiene el efecto de reducir el punto de ebullicin de un alcano. As, el pentano hierve a36.1C, el isopentano (2-metilbutano) tiene una ramificacin y hierve a27.85C, y el neopentano (2,2-dimetilpropano) tiene dos ramificaciones y hierve a 9.5 C. De modo similar, el octano hierve a 125.7 C, mientras que el iso-octano(2,2,4-trimetilpentano)hiervea99.3C.Esteefectopuede comprenderse si se observa lo que ocurre durante la ebullicin. Las molculas no polares, como las de los alcanos, se atraen dbilmente entre s por efecto de fuerzas intermoleculares de van der Waals. Estas fuerzas, que actan slo a distancias muy cortas, resultan de la polarizacin inducida de las nubes electrnicas en las molculas. Aunque la distribucin electrnica en una molcula es uniforme en promedio durante un periodo, la distribucin en un instante dado cualquiera no es uniforme. Un lado de la molcula puede por casualidad, tener un ligero exceso de electrones en relacin con el lado30Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________opuesto. Cuando esto ocurre, la molcula posee un momento dipolar temporal y puede provocar que otra molcula cercana adopte temporalmente un dipolo opuesto, lo cual como resultado induce una ligera atraccin entre las dos molculas.Como podra esperarse, las fuerzas de van der Waals aumentan con el tamao delamolcula.sibienparticipanotrosfactores,almenospartedel incremento en el punto de ebullicin observado al aumentar el nmero de carbonos en la serie de los alcanos se debe al incremento en las fuerzas de van der Waals. El efecto de la ramificacin en los puntos de ebullicin tambin puede explicarse recurriendo a las fuerzas de van der Waals. Los alcanos ramificados tienen una forma ms esfrica que los alcanos de cadena lineal; como resultado, tienen menor rea superficial, menos fuerzas de van der Waals, y consecuentemente puntos de ebullicin ms bajos.ISMEROS CONSTITUCIONALES DE LOS ALCANOS:Hay dos maneras que puedan formarse molculas con la frmula C4H10: los cuatro carbonos pueden combinarse en una sola fila (butano), o esa fila puede ramificarse (isobutano), tal como se indica a continuacin:

butanoisobutanoCompuestos como el butano, cuyos carbonos estn dispuestos en una sola fila, se denominan alcanos de cadena lineal, o alcanos normales, mientras queloscompuestoscuyacadenaseramifica,comoel2-metilpropano(isobutano), reciben el nombre de alcanos de cadena ramificada. Compuestos31Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________como las dos molculas de C4H10, que tienen la misma frmula pero difieren estructuralmente, se denominan ismeros, del griego isos + meros (hechos de las mismas partes).Los ismeros son compuestos que tienen la misma cantidad de tomos de la misma especie pero que difieren en la forma en que estn dispuestos esos tomos. Compuestos como el butano y el isobutano, cuyos tomos estn conectados de manera distinta, se llaman ismeros constitucionales (o de constitucin). La isomera constitucional no se limita a los alcanos; se presenta en toda la qumica orgnica. Los ismeros de constitucin pueden variar en los esqueletos de carbono (como isobutano y butano), en los grupos funcionales (como alcohol etlico y ter dimtlico) o en la ubicacin de un grupo funcional en la cadena (como isopropilamina y propilamina). Sin importar la causa de la isomera, los ismeros constitucionales siempre tienen la misma frmula pero distinto orden de enlace de los tomos:Diferente esqueleto de carbonoC4H10

butanoisobutanoDiferente grupos funcionalesC2H6O

alcohol etlicoter dimetlicoDiferenteposicindelosgrupos funcionalesC3H9N

isopropilaminapropilaminaCICLANOS: Si bien hasta aqu slo se han considerado alcanos de cadena abierta, desde hace ms de 100 aos se sabe que tambin existen compuestos conanillosdetomosdecarbono.Talescompuestossedenominan cicloalcanos o compuestos alicclicos. Puesto que los cicloalcanos consisten en anillos de unidades de -CH2-, tienen la frmula general (CH2)n o CnH2n, y se representan como polgonos es las estructuras de esqueleto:32Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Ciclopropanociclobutanociclopentanociclohexanocicloheptano ISOMERA CIS - TRANS EN LOS CICLOALCANOS: En contraste con la libre rotacin posible alrededor de los enlaces sencillos en los alcanos de cadena abierta, en los cicloalcanos existe mucha menor libertad, porque estn geomtricamente

restringidos.

Porejemplo,elciclopropanoest geomtricamente restringido a ser una molcula planar con estructura rgida, debido a que tres puntos definen un plano. No es posible rotacin alrededor de un enlace carbono-carbono en el ciclo propano sin romper el anillo.

Los cicloalcanos superiores tienen cada vez mayor libertad, adquiriendo movimientoyporendegenerandodiferentesconfrmeros,ademsde ismeros. La consecuencia ms importante de su estructura cclica es que los cicloalcanos tienen dos caras o lados, arriba y abajo, lo cual abre la posibilidad de la isomera en los cicloalcanos sustituidos. Por ejemplo, existen dos ismeros 1,2-dimetilciclopropano distintos, uno con los dos metilos del mismo lado del anillo y otro con un metilo de cada lado. Ambos ismeros son compuestos estables, y no es posible interconvertirlos sin romper y volver a formar enlaces qumicos. Los 1,2-dimetilciclopropanos son una clase especial de estereoismeros llamados ismeros cis - trans. Para distinguirlos se usan Los prefijos cis- y trans-; la isomera cis - trans es comn a todos los anillos sustituidos.Ejemplos:

33Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Cis-1,2-dimetilciclopropanotrans-1,2-dimetilciclopropano

Cis-1,3-dimetilciclobutanotrans-1,3-dimetilciclobutano

Cis-1-bromo-3-metilciclopentanotrans-1-bromo-3-metilcilopentanoESTEREOQUMICA DE ALCANOS Y CICLOALCANOSLa estereoqumica es la rama de la qumica relacionada con los aspectos tridimensionales de las molculas. En este punto pondremos especial atencin en el aspecto espacial de las molculas dado que estas no son planas sino que tienen y ocupan un volumen en el espacio.CONFORMACIONES DE LOS ALCANOS: Las diferentes configuraciones de los tomos debidas a la rotacin alrededor de un enlace sencillo se denominan conformaciones,yunaconformacinespecficarecibeelnombrede confrmero (ismero conformacional). Sin embargo, a diferencia de los ismeros constitucionales, los distintos confrmeros no suelen poder aislarse debidoa que se interconvierten con rapidez. Los qumicos representan los ismeros conformacionales de dos maneras, como se muestra en la figura para el etano. En las representaciones de caballete, el enlace carbono-carbono se dispone en un ngulo oblicuo y la orientacin espacial se indica representando todos los enlaces C-H. En las proyecciones de Newman, el enlace carbono- carbono se representa de frente y los dos tomos de carbono se indican con un crculo, y los enlaces del carbono de atrs se indican con lneas que salen de la periferia del crculo. Las ventajas de las proyecciones de Newman son que resultan fciles de trazar y permiten visualizar sin dificultad las relaciones entre sustituyentes en los distintos tomos de carbono.34Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

La rpida rotacin alrededor del enlace carbono-carbono se interconvierten las distintas formas.

A pesar de lo dicho acerca de la simetra del enlace sigma (s), en realidad no se observa una rotacin perfectamente libre en el etano. En experimentos se ha demostrado que existe una ligera barrera (2.9 kcal/mol; 12 kJ/mol) a la rotacin, y que algunas conformaciones son ms estables (tienen menos energa) que otras. La conformacin ms estable (de ms baja energa) es aqulla en la cual los seis enlaces carbono-hidrgeno estn lo ms alejados posible entre s (alternados). La conformacin menos estable (de ms alta energa) es aqulla en la cual los seis enlaces carbono-hidrgeno estn lo ms cercano posible (eclipsados). Entre estas dos conformaciones extremas existe por supuesto un nmero infinito de posibilidades.35Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Grfica de energa potencial contra rotacin del enlace en el etano. Los confrmeros alternadostienen2.9 kcal/molmenos en energa quelos eclipsados.CONFORMACIONES DEL PROPANO: El propano es el siguiente en la serie de los alcanos, y en l nuevamente se encuentra una barrera torsional que se traduce en un ligero impedimento a la rotacin alrededor de los enlaces carbono-carbono. La barrera es ligeramente mayor en el propano que en etano; 3.4 kcal/mol frente a 2.9 kcal/mol. En el confrmero eclipsado del propano

existendosinteraccioneshidrgeno-hidrgeno del

tipodelas observadas en el etano, y una nueva interaccin entre un hidrgeno-metilo. Puestoquecadainteraccinhidrgeno-hidrgenoenlaconformacin eclipsada tiene un costo en energa aproximadamente de 1.0 kcal/mol, es posible asignar un valor de 3.4 - (2*1.0kcal/mol) = 1.4 kcal/mol a la nueva interaccin hidrgeno-metilo en el propano.36Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Proyecciones de Newman del propano en las conformaciones alternadas y eclipsadas. El confrmero alternado es ms bajo en energa por 3.4 kcal/mol.TABLA 2.2 Calores de combustin de los cicloalcanosCiclo alcano(CH2)n

Tamao del anillo

Calor de combustin(kcal/mol)

Calor de combustin por CH2(kcal/mol)

Energa de tensin total(kcal/mol)Ciclopropano3499.8166.627.6Ciclobutano4655.9164.026.4Ciclopentano5793.5158.76.5Ciclohexano6944.5157.40Cicloheptano71108158.36.3Ciclooctano81269158.69.6Ciclononano91429158.812.6Ciclodecano101586158.612.0Cicloundecano111981158.411.0Ciclododecano121981157.62.4Ciclotridecano132051157.85.2Ciclotetradecano142204157.40Alcano(referencia)

--157.40ALQUENOS: Son hidrocarburos con un doble enlace carbono-carbono. El doble enlace es un enlace ms fuerte que el enlace sencillo, sin embargo, paradjicamente el doble enlace carbono-carbono es mucho ms reactivo. A37Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________diferencia de los alcanos, que generalmente muestran reacciones ms bien no especficas, el doble enlace es un grupo funcional en el que tienen lugar muchas reacciones con marcado carcter especfico.Histricamente, los hidrocarburos con un doble enlace se conocan con el nombre de olefinas. Este nombre, ms bien raro, proviene del latn oleum, aceite, y ficare, hacer, producir, y surgi porque los derivados de tales compuestos tenan, a menudo, apariencia oleaginosa. La estructura geomtrica del etileno, el alqueno ms sencillo, es ampliamente conocida gracias a los experimentos espectroscpicos y de difraccin. La molcula es plana y de acuerdo con la estructura de Lewis del etileno, el doble enlace de caracteriza por ser una regin con dos pares de electrones.Segn la descripcin orbitlistica de las molculas, se necesita un orbital por cada par de electrones. Es decir, se necesitan dos orbitales entre ambos carbonos para alojar el nmero total de electrones de un doble enlace. El modelo orbitlico del etileno comprende dos hbridos sp2 de cada carbono que se usa para formar un sencillo Csp2-Csp2. Hasta ahora, se ha utilizado el orbital s y dos de los orbitales p de cada carbono, pero cada carbono an posee un orbital p. Estos orbitales p son perpendiculares al plano de los seis tomos, son paralelos entre s y tienen zonas de solapamiento por encima y por debajo del plano molecular. Este tipo de unin en la que hay dos zonas de enlace, por encima y por debajo del plano nodal, se llama enlace p. Esta notacinseusaparadistinguirladeladeltipoquecorrespondeal solapamiento de dos orbitales sp2. Dicho enlace carece de nodos y se denomina enlace s.

PROPIEDADESFSICAS.Laspropiedadesfsicasdelosalquenosson similares a las de los alcanos correspondientes. Los alquenos ms pequeos son gases a temperatura ambiente. Comenzando por los compuestos C5, los alquenos son lquidos voltiles. Los alquenos ismeros tienen puntos de ebullicin parecidos y las mezclas slo pueden ser separadas mediante una destilacin fraccionada realizada con mucho cuidado y con columnas de gran38Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________eficacia.Losmomentosdipolaressonpequeosenelcasodelos hidrocarburos, pero permite una distincin entre los ismeros cis y trans. Por ejemplo, el cis-2-buteno tiene un momento dipolar pequeo mientras que el trans-2-buteno tiene un momento dipolar nulo debido a su simetra.

ESTABILIDAD DE LOS ALQUENOS. Aunque la interconversin cis-trans de los ismeros de alquenos no ocurre de manera espontnea, puede inducirse encondicionesexperimentalesapropiadas,comotratamientoconun catalizador cido fuerte. Si se interconvierte el cis-2-buteno con el trans-2- buteno y se permite que alcancen el equilibrio, se halla que no tienen la misma estabilidad. En el equilibrio, la relacin de ismeros es de 76% trans y24% cis. Los alquenos cis son menos estables que sus ismeros trans debido a la tensin estrica entre los dos sustituyentes voluminosos en el mismo lado en el doble enlace.

Trans (76%)Cis (24%)

NohaytensinHay tensinestrica

estricaUn incremento en el grado de sustitucin eleva ms la estabilidad. Como regla general,losalquenossiguenelordendeestabilidadquesepresenta enseguida:Tetrasustituido > Trisustituido > Disustituido > MonosustituidoSe han propuesto dos explicaciones para el orden de estabilidad observado. La mayora de los qumicos consideran que el orden se debe principalmente a la39Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Hiperconjugacin, un efecto estabilizador que resulta de la superposicin entre el orbital pi carbono-carbono desocupado y un orbital sigma carbono- hidrgeno lleno en un sustituyente vecino. A mayor nmero de sustituyentes, ms oportunidades existen para la hiperconjugacin y ms estable es el alqueno.RESUMEN DE REACCIONES:REACCIONESEJEMPLOS1.-Sntesis de alquenos.(vase el captulo 11, reacciones de eliminacin)2.-Reacciones de los alquenos.(a) Hidrogenacin ( Adicin cis)(b) Hidrohalogenacin

Donde HX, puede ser HCl, HBr o HI, se observa regioqumica Markovnikov: ElHseunealcarbonomenos sustituido y el X lo hace al carbono ms sustituido.

Se observa adicin anti-Markovnikov, funciona bien con HBr.40Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________(c) Halogenacin (Adicin Anti)

Donde X2 = Cl2 o Br2, mecanismo vaion halonio.(d)Formacin de Halohidrinas (AdicinAnti)

Se observa regioqumica Markovnikov y estereoqumica anti.(e) Formacin de Haloteres vecinales(Adicin Anti)

Se observa regioqumica Markovnikov y estereoqumica anti.(f) Hidratacin

Se observa regioqumica Markovnikov y estereoqumica anti.41Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________(g) Oximercuracin -DesmercuracinSe observa regioqumica Markovnikov;

el grupo OH se une al carbono ms sustituido, Adicin sin.(h) Hidroboracin-Oxidacin

Se observa adicin anti-Markovnikovsin.(i) EpoxidacinAdicin concertada.

(j) Dihidroxilacin sin vecinal (cis)

Se observa adicin sin.42Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________(k) Dihidroxilacin anti vecinal (trans)

Se observa adicin anti.(l) OzonolisisDependiendo del tipo de alqueno, losgruposcarbonilospuedensercetonas, aldehdos o ambos.(m) Ozonolisis reductiva

Dependiendo del tipo de alqueno, los alcoholes pueden ser 1 o 2.(n) Formacin de ciclopropanos

Adicin va carbeno43Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________.

ConocidacomoreaccindeSimmons-Smith.(o) Ruptura oxidativa de alquenos

Se diferencia de la dihidroxilacin antienqueelKMnO4seusa concentrado y en caliente.HIDROGENACIN DE ALQUENOS. Los alquenos reaccionan con hidrgeno en presencia de un catalizador adecuado para formar productos de adicin. Los alcanossaturados correspondientes.

Platinoy

paladiosonlosdos catalizadores utilizados para la mayora de las hidrogenaciones de alquenos. El paladio suele emplearse finamente dividido y con un mineral inerte, como carbn, a manera de soporte para maximizar el rea superficial (Pd/C). El platino se emplea generalmente como PtO2, reactivo llamado catalizador de Adams. Lareaccindehidrogenacinharesultado

difcilde

estudiar mecansticamente.Sin

embargo,laexperienciahademostrado

que

la hidrogenacin suele ocurrir con estereoqumica sin; ambos hidrgenos se unen al doble enlace desde la misma cara. El primer paso de la reaccin es la adsorcin del hidrgeno en la superficie del catalizador. Despus se forma un complejo entre el catalizador y el alqueno mediante la superposicin de orbitales vacantes del metal con el orbital pi lleno del alqueno, a continuacin el producto saturado se separa del catalizador.44Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

HIDROHALOGENACIN. El protn de cido fuerte puede adicionarse a un doble enlace para dar una carbocatin, mediante un ataque electroflico y posterior capturaporelnuclefilo(X-).

Paralareaccin serequieren temperaturas bajas, para evitar transposiciones. Si los carbonos del alqueno no estn igualmente sustituidos, el protn del haluro ataca al carbono menos sustituido,dejandode

esamanera

uncarbocatinmsestableyen consecuencia el halgeno tiende hacia el carbono ms sustituido. Este hecho se denomina regla de markovnikoMecanismo de adicin electroflico de HX a alquenos.

ALQUINOS: Son hidrocarburos que se caracterizan por poseer un grupo funcional del tipo triple enlace carbono-carbono. La frmula general de los alquinos es CnH2n-2. El acetileno, H-CC-H, que es el alquino ms simple, , fue ampliamente usado en la industria como materia prima para la elaboracin de acetaldehdo, cido actico, cloruro de vinilo y otros productos qumicos, pero ahora son ms comunes otros procesos ms eficientes en los que se usa etileno como materia prima.Los tomos de carbono de los alquinos tienen hibridacin sp, y el triple enlace est formado por un enlace sigma sp-sp y dos pi, p-p. Existen relativamente pocos mtodos generales para la sntesis de alquinos. Un triple enlace carbono-carbono resulta de la superposicin de dos tomos de carbono con hibridacin sp. Recurdese que los orbitales hbridos sp del carbono adoptan un ngulo de 180 entre s, a lo largo de un eje perpendicular a los ejes de los dos orbitalesno hbridos 2py y 2pz. Cuando dos carbonos con hibridacin sp se aproximan uno a otro para enlazarse, la configuracin geomtrica es adecuada para que45Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________se forme un enlace sp-sp y dos enlaces p-p; es decir, un triple enlace. De este modo el acetileno, C2H2, es una molcula lineal con ngulos de enlace H- C-C de 180.

Formacin de un triple enlace carbono-carbono por superposicin de dos carbonos con hibridacin sp.Losalquinostienenpuntosdeebullicinmuysimilaresalosdelos correspondientes alcanos y alquenos. El etino (acetileno) es singular por el hecho de no tener punto de ebullicin a presin atmosfrica: sublima a -84 C. El propino (p.e. -23.2 C) y el 1-butino (p.e. 8.1 C) son gases, mientras que el2-butino es prcticamente lquido (p.e. 27 C) a temperatura ambiente. Los alquinos de tamao medio son lquidos destilables.Por analoga con los alquenos, el relativo carcter s de los orbitales hbridos del carbono de los alquinos sustituidos se traduce en la presencia de momentosdipolares,exceptoenelcasoenquelossustituyentesse encuentren distribuidos de forma totalmente simtrica.

= 0.74 D = 0.80 D

= 0 DPor las mismas razones, los alquinos terminales son ms cidos que los alcanos o alquenos homlogos. El pKa del etino, por ejemplo, es de 25, marcadamente bajo comparado con los del eteno (pKa = 44) y del etano (pKa =50).

Hibridacin:spsp2sp3pKa:254450.46Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________RESUMEN DE LAS REACCIONES DE LOS ALQUINOS1.- Formacin de alquinos(a) Deshidrohalogenacin de dihalogenuros vecinales

Ejemplos:2,3-dibromo-pentano2- pentino

2-cloro-2-buteno2- butino(b) Alquilacin del ion acetiluro

AcetilenoUn alquino terminal

Un Alquino terminalUn alquino interno2.-Reacciones de los alquinos(a) Adicin de HX, donde X = Br o Cl47Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Ejemplos:1-butino2-bromo-2- buteno

1-butino1-bromo-1- buteno(b) Adicin de X2, donde X = Br o Cl

Ejemplos:1-butino1,2-dibromo-1- buteno

1-butino1,1,2,2,- tertrabromopentano(c) Hidratacin catalizada por sulfato mercrico

Una metil cetona48Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Ejemplos:1-butinobutanona

2-pentino2-pentanona 3- pentanona(d) Hidroboracin-oxidacin

Ejemplos:

1-butinobutanal1-ciclopentiletino2-ciclopentiletanal(e) Reduccin1.- Por hidrogenacin catalticaEjemplos:

Un alqueno cis1-ciclopentilpropino propilciclopentano

-ciclopentilpropino cis-1-ciclopentilpropeno49Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________2.- Por litio en amoniacoEjemplo:

Un alqueno trans

1-ciclopentilpropino trans-1-ciclopentilpropeno(f) Acidez: conversin en aniones acetiluro

RUPTURA OXIDATIVA DE ALQUINOS. Los alquinos, como los alquenos, puedenromperse porreaccincon agentesoxidantes

fuertes, como el permanganato de potasio u ozono. Sin embargo, un triple enlace suele ser menos reactivo que un doble enlace, y los rendimientos de los productos de ruptura algunasveces

sonbajos.Lareaccinesdemasiadocompleja mecansticamente para ser tratada con detalles. Losproductos

quese obtienen son cidos carboxlicos. Si se oxida un alquino terminal se forma CO2 como uno de los productos.Ejemplos:

3-Hexinocido propanoico (2 moles)

Butinocido propanoico50Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________3.3. PARTE EXPERIMENTALPRIMERA PARTE: HIDROCARBUROS ALIFATICOS Experimento N 1.- Determinacin de propiedades fsicasCon la muestra proporcionada realiceuna bsqueda bibliogrfica deber consignar las siguientes propiedades fsicas: Olor, Color, Estado fsico. Solubilidad en CloroformoObtener un tubo de ensayo y aadir 1 mL de muestraAadir en el tubo 0.5 mL de CloroformoAgitar las muestrasEn la tabla proporcionada, registrar si la muestra es soluble en CloroformoSolubilidad en AguaObtener un tubo de ensayo y aadir 0.5 mL de muestraAadir en el tubo 0.5 mL de aguaAgitar las muestrasEn la tabla proporcionada, registrar si la muestra es soluble en AguaExperimento N 2.- CombustinObtener una capsula de porcelana y colocar 0.5 ml de muestra.Acercar la llama de un cerillo con cuidadoRegistrar tus observacionesExperimento N 3.- Halogenacin Aadir en un tubo de ensayo 0.5 mL de muestra Aadir al mismo tubo de ensayo 0.5 mL de Bromo Exponerlo a una fuente de luz Observarlareaccinyanotarlosresultadosenelapartadode observaciones.Experimento N 4.- Ensayo de Von BaeyerAadir en un tubo de ensayo 0.5 mL de muestraAadir al mismo tubo de ensayo 0.5 mL de solucin diluida de KMnO4Agitar enrgicamenteObservarlareaccinyanotarlosresultadosenelapartadode observaciones.51Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________REPORTE DE RESULTADOSExperimento N 1. - Determinacin de propiedades fsicasMUESTRAProblemaOLORCOLORESTADO FSICOSOLUBILIDAD EN CLOROFORMOSOLUBILIDAD EN AGUAExperimento N 2.- CombustinRegistre sus observacionesRealice ud. la ecuacin de combustinIndique ud. si deja algn residuoExperimento N 3.- HalogenacinObservar la reaccin y anotar los resultados52Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Qu ha sucedido con la solucin una vez una vez que la fuente ha sido activada?Realice ud. la reaccin de halogenacin.Experimento N 4.- Von BaeyerObservar la reaccin y anotar los resultadosQu ha sucedido con la muestra problema?Realice ud. la reaccin.53Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________4.1. OBJETIVOS

PRCTICA N 4HIDROCARBUROS AROMTICOS Estudiar las principales propiedades fsicas y qumicas de los hidrocarburos aromticos4.2.- FUNDAMENTO TERICOLlamados tambin aromticos o arlicos, son un grupo de sustancias que tiene ensuestructuraunesqueleto

cclicono

saturado decaractersticas peculiares.Muchasdeestassustanciasdespidenoloresaromticos agradables, de ah su nombre.Elbencenoeselmselementalyquizselmsinteresantedelos hidrocarburos aromticos, cuyo estudio sirve de modelo para los dems compuestos del grupo su frmula es C6H6 indica un alto grado de instauracin sin embargo su comportamiento qumicoes similar a los hidrocarburos alifticos.

54Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________As por ejemplo frente a los agentes oxidantes fuertes como cido ntrico, sulfrico,permanganatodepotasioyelbromodanproductosde SUSTITUCIN.Comparacin entre la reactividad qumica del benceno y la de los alquenos.La especial estructura electrnica del benceno no slo comporta una elevada estabilidad termodinmica, puesta de manifiesto en la comparacin de los calores de hidrogenacin, sino tambin una particular reactividad qumica. Por ejemplo, un alqueno decolora al permanganato de potasio formando un glicol y MnO2. Sin embargo, cuando se agrega permanganato al benceno no ocurre ninguna reaccin.

La mayor parte de los alquenos decoloran las disoluciones de bromo molecular en tetracloruro de carbono porque el bromo se agrega al doble enlace formando compuestos trans-dibromados incoloros. Cuando se agrega bromo al benceno no tiene lugar ninguna reaccin y el color rojo del bromo permanece.Para que el bromo reaccione con el benceno es necesaria la adicin de una cantidad cataltica de un cido de Lewis, como el bromuro frrico (FeBr3). Sin55Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________embargo, el producto de la reaccin no es el producto de adicin de los dos tomos de bromo, sino un compuesto en el que se ha sustituido un tomo de hidrgenoporuntomodebromo,formndoseademsHBrcomo subproducto.

Compuestos heterocclicos aromticos.La piridina. En Qumica Orgnica todos los tomos distintos al carbono y al hidrgeno reciben la denominacin genrica de heterotomos. Cuando se sustituye una unidad CH del benceno por un tomo de nitrgeno se obtiene uncompuestoaromticoheterocclicodenominadopiridina.Elparno enlazante de electrones del nitrgeno se encuentra en un orbital hbrido sp2 situado en el plano del anillo aromtico. La densidad electrnica asociada a este orbital no puede entrar en resonancia con el sistema de orbitales p deslocalizados porque se encuentra situado perpendicular a stos.

Las reacciones de la piridina son las propias de los compuestos aromticos. Tiene una energa de resonancia de 26 kcal/mol y participa en reacciones de sustitucin y no de Hidrocarburos AromticosLa piridina es bsica y en disolucin acuosa cida el protn se une al par electrnico no enlazante del56Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________tomo de nitrgeno generando un catin piridinio, que contina conservando la aromaticidad porque contiene 6 electrones (4n+2, n=1).

El pirrol es un heterociclo aromtico de cinco eslabones formado por cuatro tomos de carbono y uno de nitrgeno. El nitrgeno presenta una hibridacin sp2, pero, al contrario de lo que ocurre en la piridina, el par electrnico libre del nitrgeno ocupa un orbital p y participa en el solapamiento con los orbitales p de los tomos de carbono adyacentes formando un anillo continuo de densidad electrnica. Los dos electrones del nitrgeno y los cuatro electrones de los enlaces dobles C-C completan el sexteto electrnico.

El furano es un heterociclo aromtico de cinco eslabones, como el pirrol, pero con el oxgeno como heterotomo en lugar del nitrgeno. El tomo de oxgeno presenta unaHibridacin sp2 de manera que uno de los pares de electrones solitarios ocupa uno de los Orbitales sp2. Los otros dos orbitales sp2 se emplean en la formacin de los enlaces con los tomos de carbono adyacentes. El otro par de electrones no compartidos ocupa el orbital p no hibridizado que se solapa con los orbitales p de los tomos de carbono contiguos para formar el sexteto de electrones, que son los responsables de las aromaticidad del furano.57Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

El tiofeno es un hidrocarburo heterocclico aromtico semejante al furano pero con un tomo de azufre en lugar de uno de oxgeno. El tomo de azufre del tiofeno presenta hibridacin sp2. Los tres orbitales hbridos sp2 se forman con la combinacin de los orbitales s y p del tercer nivel cuntico. Dos de los orbitales sp2 se emplean en la formacin de enlaces Csp2-Ssp2. En el tercer hbrido sp2 se coloca un par de electrones no enlazantes. El segundo par de electrones no compartidos se sita en el orbital no hibridizado 3p y se solapa con los orbitales 2p de los tomos de carbono contiguos para formar el sexteto de electrones aromticos. La energa de resonancia del tiofeno no es tan grande como la del furano debido a la diferencia de tamao entre los orbitales2p y 3p que ocasiona un solapamiento menos efectivo.

Los hidrocarburos aromticos, el tabaco y el cncer.El cido desoxirribonucleico (ADN) y el cido ribonucleico (ARN) son enormes biomolculas encargadas de la transmisin del mensaje gentico en los organismos vivos. Tanto el ADN como el ARN no son ms que largas secuenciasdenucletidosqueestnunidosporpuentesfosfato.Un nucletido es un compuesto que consta de un azcar (desoxirribosa en el caso del ADN y ribosa en el caso del ARN) y una base heterocclica (adenina, guanina, timina o citosina). En la siguiente figura se indican las unidades58Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________qumicas constituyentes del ADN y del ARN. En el caso de las bases heterocclicas nitrogenadas se indica tambin el tomo de nitrgeno de la base que est unido al azcar.En la siguiente figura se representa esquemticamente un fragmento de ADN que est constituido por dos cadenas complementarias que se mantienen unidas por los puentes de hidrgeno que se establecen entre las bases adenina-timina y guanina citosina.El benzopireno es un hidrocarburo aromtico constituyente, entre otros centenares de compuestos, del humo del tabaco. El benzopireno mismo no es cancergeno pero en el proceso de inhalacin del humo del tabaco el benzopireno penetra en el organismo y resulta oxidado por determinadas enzimas, como la P-450-mono-oxigenasa, que lo convierte en el epxido A. Este compuesto es hidrolizado por el enzima epxido-hidratasa al diol B. Una segunda epoxidacin enzimtica del compuesto B por la P-450-mono-oxigenasa lleva al epoxidiol C.59Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Si el compuesto C reacciona con la guanina del ADN se forma el compuesto E. Cuando se produce la divisin celular esta parte de guanina que se ha convertido en el compuesto E no puede emparejarse con la citosina lo que lleva a una transcripcin errnea del mensaje gentico que puede desembocar en ltima instancia en una divisin celular incontrolada.

60Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________PROPIEDADESLa aromaticidad del benceno da una estabilidad muy particular del sistema pi, y el benceno no sufre la mayora de las reacciones tpicas de los alquenos. Sin embargoelbencenodistadeser

inerte.Encondicionesadecuadas, experimenta fcilmentereaccionesdeSUSTITUCINELECTROFILCA AROMTICA, reacciones en las cules un electrfilo sustituye a uno de los tomos de hidrgeno del anillo aromtico.A pesar de su estabilidad excepcional, el benceno y loscompuestos aromticos estn lejos de ser inertes. Observa por ejemplo los siguientes procesosHidrocarburos AromticosHalogenacin

Nitracin

Sulfonacin

61Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Alquilacin

Acilacin4.3.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALExperimento N 1.- Determinacin de propiedades fsicasDe los hidrocarburos aromticos anotar los siguientes: olor, color,estado fsico y solubilidad en agua y cloroformo.Experimento N 2.- NitracinLa Nitracin se lleva a cabo primero por la formacin del in nitronio (NO2+) a partir del cido ntrico con cido sulfrico. El in nitronio ataca el anillo bencnico y sustituye un hidrgeno.La reaccin utiliza como catalizador al cido sulfrico. La reaccin debe de llevarse a cabo a temperatura de 50 - 60C, una reaccin a temperaturas ms altas produce compuestos di sustituidos.

62Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________PROCEDIMIENTO En un tubo de ensayo limpio y seco colocar 0.5 ml de cido ntrico concentrado y agregue por las paredes del tubo 0.5 ml de cido sulfrico concentrado lenta y cuidadosamente Agite la mezcla lentamente luego agregue gota a gota 0,5 ml de hidrocarburo aromtico (tolueno) caliente durante 3 minutos con mucho cuidado Deje enfriar Agregue agua la presencia de una capa aceitosa de color amarilloindicara la formacin del nitrotolueno.63Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________5.1. OBJETIVOS

PRCTICA N 5HALOGENUROS DE ALQUILOObtener algunos halogenuros de alquilo y evaluar sus propiedades fsicas y qumicas.5.2. FUNDAMENTO TERICOLos Halogenuros de alquilo son compuestos que contienen halgeno unido a un tomo de carbono saturado con hibridacin sp3. El enlace C-X es polar, y por tanto los halogenuros de alquilo pueden comportarse como electrfilos.

Los halogenuros de alquilo pueden obtenerse mediante halogenacin por radicales de alcanos, pero este mtodo es de poca utilidad general dado que siempre resultan mezclas de productos. El orden de reactividad de los alcanos hacia la cloracin es idntico al orden de estabilidad de los radicales: terciario> secundario > primario. Conforme al postulado de Hammond, el radical intermedio ms estable se forma ms rpido, debido a que el estado de transicin que conduce a l es ms estable.Los halogenuros de alquilo tambin pueden formarse a partir de alquenos. Estos ltimos se unen a HX, y reaccionan con NBS para formar el producto de bromacin allica. La bromacin de alquenos con NBS es un proceso complejo por radicales que ocurre a travs de un radical alilo. Los radicales alilos son estabilizados por resonancia y pueden representarse de dos maneras, ninguna de las cuales es correcta por s misma. La verdadera estructura del radical alilo se describe mejor como una mezcla o hbrido de resonancia de las dos formas resonantes individuales.Las longitudes y las energas de enlace de los diferentes haluros que se dan a continuacin:64Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________

Como se aprecia en la tabla anterior, la fortaleza de los enlaces C-X disminuye a medida que se desciende en la columna de los halgenos. Esto se explica porque el solapamientoorbitlico disminuye a medida que aumenta la diferencia de energa entre los orbitales que forman el enlace.Los alcoholes reaccionan con HX para formar halogenuros de alquilo,

pero estemtodo slofunciona bienpara alcoholes terciarios, R3C-OH. Los halogenuros de alquilo primarios y secundarios normalmente se obtienen a partirdealcoholesusandoSOCl2oPBr3.Loshalogenurosdealquilo reaccionan con magnesio en solucin de ter para formar halogenuros de alquil-magnesio, o reactivos

deGrignard, RMgX. Algunos reactivos de Grignard son tanto nuclefilos como bsicos, y reaccionan con cidos de Brnsted para formar hidrocarburos. El resultado global de la formacin del reactivo de Grignard y su protonacin es la transformacin de un halogenuro de alquilo en un alcano (R-X RMgX R-H).Los halogenuros de alquilo tambin reaccionan con litio metlico para formar compuestos de alquil-litio, RLi, que en presencia de CuI forman diorganocupratos o reactivos de Gilman, R2CuLi. Estos reaccionan con halogenuros de alquilo para formar hidrocarburos de acoplamiento como productos.ESTRUCTURA DE LOS HALOGENUROS DE ALQUILO:El enlace carbono-halgeno en los halogenuros de alquilo resulta de la superposicin de un orbital de carbono con hibridacin sp3 y un orbital de halgeno. As, los tomos de carbono de los halogenuros de alquilo tienen configuracin geomtrica aproximadamente tetradrica, con ngulos de enlace65Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________H-C-X cercanos a 109. Los halgenos aumentan de tamao al descender en l la tabla peridica, incremento que se refleja en las longitudes de enlaces en la serie de los halometanos.Como los halgenos son ms electronegativos que el carbono, el enlace resultante entre ambos resulta polarizado, el tomo de carbono tiene una ligera carga positiva, mientras que el tomo de halgeno tiene una ligera carga negativa.

Dado que el tomo de carbono de los halogenuros de alquilo est polarizado positivamente, estos compuestos son buenos electrfilos. Se ver que gran parte de la qumica de los halogenuros de alquilo est determinada por su carcter electrfilo.NOMENCLATURA:Los haluros de alquilo se nombran como derivados halogenados de los hidrocarburos:

OBTENCIN DE LOS HALOGENUROS DE ALQUILO1.- A partir de alquenos por bromacin allica.

Ejemplo:

66Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________2.- A partir de alquenos por adicin de HBr y HCl.

Ejemplo:

3.- A partir de alcoholes.(a) Reaccin con HX, donde X = Cl., Br o I; Orden de reactividad: 3> 2 >1.

Ejemplo:

(b) Reaccin de alcoholes primarios y secundarios con SOCl2 enpiridina.

Ejemplo:

(c) Reaccin de alcoholes primarios y secundarios con PBr3, en ter.

67Manual de Prcticas de Qumica IIIngenieraIndustrial__________________________________________________________________________________________________________Ejemplo:

PROPIEDADES FSICASLa mayora de los compuestos orgnicos halogenados son lquidos insolubles a igual que los hidrocarburos de peso molcular comparable. Sin embargo, los tomos de halgeno representan una fraccin muy importante del peso molcular que tiene influencia en las propiedades fsicas, por ejemplo en el caso del yodo metano CH3I es un lquido comparado con el metano que es gas. Con la excepcin de los hidrocarburos monoclorados, la mayora de los compuestos orgnicos halogenados son ms densos que el aguaLos halogenuros de alquilo se forman por reacciones de sustitucin de los alcanos y adicin en los alquenos; los derivados clorados no son inflamables, son utilizados en los extintores contra incendios y lavado en seco de la ropa, son insolubles en agua y cuando el halogenuro sta presente en ms del 70% de su composicin, son ms densos que el agua. Algunos de ellos son utilizados como anestsicos y refrigerantes.5.3. PARTE EXPERIMENTALExperimento N 1.- Determinacin de propiedades fsicasLa muestra a trabajar es el Cloroformo, con una bsqueda bibliogrfica usted deber consignar las siguientes propiedades fsicas: Olor, Color, Estado fsico. Solubilidad en Hexano En un tubo de ensayo y aadir 0.5 mL de