UNIVERSIDAD DE LA SABANAFACULTAD DE INGENIERÍA

LABORATORIO DE QUIMICA IIIPRÁCTICA V

GRUPOS FUNCIONALES

1. OBJETIVOS

a) Observar el comportamiento de algunos de los grupos funcionales más comunes en los compuestos orgánicos.

2. ANTECEDENTES O MARCO TEÓRICO

¿Qué es un grupo funcional? Importancia de los grupos funcionales. Grupos funcionales característicos en los compuestos orgánicos. Relevancia de estos grupos a nivel industrial y en los seres vivos.

 

3. MATERIAL

Tubos de ensayoGradillasMecheroBaño de agua

4. PROCEDIMIENTO

COMPORTAMIENTO DE GRUPOS FUNCIONALES

Como es sabido, la presencia de un grupo funcional en una molécula orgánica proporciona un comportamiento que se debe a la naturaleza y características de los enlaces presentes en el grupo funcional. Por tanto, el análisis funcional no permite establecer la composición de la molécula orgánica, pero garantiza la presencia o ausencia de los diversos grupos funcionales en moléculas orgánicas.

Todos los ensayos que se describen a continuación, se realizarán en tubos de ensayo que deben estar perfectamente limpios y además secos.

4.1. ALQUENOS Y ALQUINOS

Prueba con Permanganato de potasio (identificación de insaturaciones).

Disolver 0.1g o 2.0 mL de muestra problema en 2.0 mL de agua o etanol. Posteriormente se agrega gota a gota una solución de KMnO4. La desaparición de color es una prueba positiva.

4.2. ENSAYOS DE ACIDEZ

En general, la acidez se determina midiendo el pH de una disolución acuosa, pero debido a que la acidez de los compuestos orgánicos es débil, un ensayo más seguro consiste, en disolver en agua una pequeña cantidad de la muestra problema y añadirle una disolución saturada de NaHCO3 ó KHCO3, observando si hay desprendimiento de CO2. En caso positivo el compuesto es ácido. Este ensayo se realizará con dos ácidos como patrones: ácido acético y ácido benzoico.

4.3. ENSAYO DE ALDEHIDOS Y CETONAS

Este ensayo y el siguiente se realizarán utilizando como patrones: un aldehído como el benzaldehído y una cetona como la propanona y la muestra problema. Este se lleva a cabo con el REACTIVO DE BRADY (disolución alcohólica de sulfato de 2,4-dinitrofenilhidracina).

Procedimiento: En un tubo de ensayo se toman unas gotas de los patrones y la muestra problema o unos miligramos si éste fuese sólido, disuelto en la mínima cantidad de alcohol. A continuación se agregan 3 mL de reactivo. Si no se produjese reacción inmediatamente, se hierve durante dos o tres minutos, se deja enfriar moviéndose de vez en cuando hasta conseguir la precipitación del producto. En caso de no conseguirse un precipitado de fenilhidrazona dinitrada, se deja el tubo en reposo durante 30 minutos. La mayoría de los aldehídos y muchas cetonas, dan precipitados naranjas o rojos al cabo de 10 minutos a temperatura ambiente. Aldehídos menos reactivos y la mayoría de las cetonas reaccionan tras calentamiento; con frecuencia el derivado permanece disuelto, pero suele cristalizar tras el enfriamiento.

4.4. ENSAYO DE DIFERENCIACIÓN DE ALDEHIDOS Y CETONAS

Se realiza un ensayo con el reactivo TOLLENS. Este ensayo está basado en el carácter reductor de los aldehídos.

Procedimiento: El reactivo de TOLLENS es una disolución amoniacal de AgOH, que se prepara en el momento de su utilización. Para ello se mezclan 2 mL de AgNO3 acuoso al 5% con una gota de sosa y se añade amoniaco al 10% hasta que se disuelva el precipitado pardo oscuro de óxido de plata inicialmente formado (no agregar exceso de amoníaco). A continuación se añaden 5 mg de problema sólido o la menor cantidad posible de problema líquido y se agita. Si no hay reacción se calienta en un baño de agua a 50-60°C sin que llegue a hervir. Si hay aldehído aparecerá un espejo de plata en el fondo del tubo de ensayo. Las cetonas no dan esta reacción, excepto algunas que tienen carácter

reductor. Exceso de calentamiento, de amoníaco o de problema o suciedad en el tubo de ensayo, originan malos resultados. Terminado el ensayo, arrastrar la mezcla reaccionante con agua, ya que con el tiempo o al secarse, se pueden formar productos explosivos. El espejo de plata puede eliminarse con nítrico caliente.

4.5. ENSAYO DE ALCOHOLES

En general los ensayos de alcoholes están basados en la reactividad del hidrógeno hidroxílico del alcohol. Es importante anotar que tanto si el problema es líquido como si es sólido, ha de estar bien seco para que no interfiera el agua. Se van a realizar dos ensayos para el reconocimiento de alcoholes. Los patrones sobre los que se realizarán las pruebas son: etanol 2-propanol (isopropanol) y tert-butanol

a) Ensayo del cloruro de acetiloEste ensayo es particularmente útil para confirmar alcoholes alifáticos inferiores. En un tubo de ensayo se ponen tres gotas de cloruro de acetilo bien seco; cuando se hayan disipado los humos resultantes de su reacción con la humedad atmosférica se añaden una a una, tres gotas del alcohol. Una indicación positiva viene dada por: Reacción vigorosa, la mezcla hierve espontáneamente. Calor de reacción, la mezcla se calienta (se toca el fondo del tubo con el dorso de la mano). Desprendimiento de HCl gaseoso, que se detecta manteniendo cerca

de la boca del tubo, una varilla humedecida con amoníaco concentrado, con lo que resultarán humos blancos densos de cloruro amónico. (Téngase en cuenta que el cloruro de etanoilo, que es volátil, da también humos blancos por lo que hay que comparar con un ensayo en blanco).

b) Ensayo del reactivo LucasEste reactivo consiste en una disolución de ZnCl2 en HCl concentrado, por lo que este ensayo sólo puede aplicarse a los alcoholes solubles en el reactivo (los seis primeros términos de la serie homóloga) y a los polialcoholes.

En un tubo de ensayo se pone 1 mL de problema y a continuación se añaden 10 mL de reactivo Lucas, se agita el tubo y luego se deja en reposo observándose el tiempo que tarda en formarse el derivado halogenado que se espera, bajo forma de emulsión o de capa aceitosa. Este ensayo lo dan muy bien los alcoholes terciarios, por lo que puede observarse en muchos casos la formación del derivado halogenado simultáneamente con la adición de la sustancia. Para alcoholes primarios aparece una capa insoluble a los 10 minutos o no reacciona.Para alcoholes secundarios aparece una capa insoluble de 1 a 5 minPara alcoholes terciarios aparece una capa en menos de un minuto

Nota: Esta prueba solo puede utilizarse para alcoholes que sean solubles en agua y no es una prueba de identificación, si no de diferenciación.

Ensayo de sodio metálico (alcoholes alifáticos). A 1.0 mL de alcohol, agregar un pedacito de sodio metálico y observar la liberación de gas. Esta prueba también la dan positiva los hidrógenos metínicos de los alquinos.

Nota: El sodio metálico se humedece rápidamente, por lo que es posible que la liberación de gas se deba a la contaminación por humedad

4.6. FENOLES

Para este ensayo se utilizara como muestra patrón fenol.

Ensayo con indicadoresLos fenoles son levemente ácidos, muchos no se detectan con el indicador rojo Congo pues este vira a pH muy bajo, pero dan reacción ácida con papel tornasol.

Procedimiento1:Coloque un poco de la muestra en un tubo de ensayo y agregue unas gotas del indicador, observe si hay cambio de color. Procedimiento 2:Disuelva una pequeña cantidad de la muestra (cerca de 1 mg) en 1mL de agua destilada y pruebe esta solución con papel tornasol y observe el resultado.

Ensayo sales de diazonio Formación de compuestos azo coloreados, la sal de diazonio se prepara en el momento de hacer la reacción pues se descompone con el incremento de temperatura.

Solución de p-nitroanilina: disolver 1 g de p-nitroanilina en 10 mL de ácido sulfúrico al 10 % y diluir con 200 mL de agua destilada.

Procedimiento:1. Tomar 1 ml de solución de p-nitroanilina y adicionar lentamente

nitrito de sodio al 1%, deje enfriar.2. Coloque un poco del compuesto en un tubo de ensayo y añada 1 mL

de acetato de sodio al 10%, luego agregue 1 mL de NaOH 5% y 2 mL de la solución previamente preparada. Una coloración o precipitado amarillo, naranja, rojo, amarillo verdoso o azul es un ensayo positivo.

Ensayo con cloruro férrico al 10%: Colocar un miligramo de muestra en un tubo de ensayo agregar 3 gotas de FeCl3 al 10%, si observa coloración es positiva para fenoles

4.7. ENSAYO DE AMINAS

La mayoría de las aminas se clasifican en el grupo B de solubilidad (solubles en HCl 5%); sin embargo muchas aminas aromáticas sustituidas, incluso aminas primarias, no se disuelven en ácidos diluidos y clasifican por tanto en el grupo M. Las aminas alifáticas inferiores son solubles en agua y poseen en olor amoniacal.

No hay un ensayo específico que sirva para todas las aminas y para su caracterización es indispensable llevar a cabo varios ensayos. Aquí realizaremos ensayos específicos para aminas primarias secundarias y terciarias. En este procedimiento se utilizará como patrones: hexilamina, dietilamina y trietilamina.

a. Reacciones de Aminas PrimariasTodas las aminas primarias, tanto alifáticas como aromáticas, producen carbilaminas o isocianuros, al ser tratadas con CHCl3 y soda o potasa.

Reacción de la Carbilamina: Mezcle 50 mg de la amina con 2 gotas de cloroformo, 1 lenteja de hidróxido sodio o potasio y 0,5 mL de etanol o metanol. Caliente la mezcla: note la producción del olor desagradable de la carbilamina.

Precaución: Las carbilaminas son tóxicas, por ello deben destruirse; para ello agregue HCl concentrado al tubo de ensayo y derrame su contenido en el frasco de residuos y enjuague el tubo con abundante agua derramándola en el frasco de deshechos.

Ensayo de Rimini: Este ensayo sirve para las alquilaminas primarias solubles en agua. Prepare 2,5 mL de solución muy diluida de la amina en agua y agréguele 0,5 mL de acetona; luego añada 1 gota de nitroprusiato de sodio al 1%. El desarrollo de un color rojo-violeta en dos minutos es un ensayo positivo para aminas primarias alifáticas.

b. Reacciones de Aminas Secundarias:Para alquilaminas secundarias se utiliza el Ensayo de Simón y es muy parecido al de Rímini para primarias.

Ensayo de Simón: Prepare 2,5 mL de solución muy diluida de amina en agua y añada 0,5 mL de solución de etanal al 5%. Luego agregue 1 gota de nitroprusiato de sodio al 1%. Un color azul en 5 minutos es prueba positiva para alquilaminas secundarias; por el reposo el color puede cambiar a verde y luego a amarillo.

c. Reacciones de Aminas TerciariasLas aminas terciarias reaccionan con ferrocianuro de potasio, en medio ácido, para dar un precipitado de un compuesto con esta composición: (R3N)2K4Fe(CN)6. Esta reacción la dan todos los tipos de aminas terciarias, incluyendo derivados de piridina y quinolina; algunas aminas secundarias también dan precipitado.

Ensayo con Ferrocianuro de Potasio: A 1 mL de solución de la amina añádale 1 mL de solución concentrada de ferrocianuro de potasio; luego agregue ácido clorhídrico diluido hasta reacción ácida al papel tornasol. Un precipitado indica la presencia de amina terciaria.

BIBLIOGRAFIA

Martínez V. Juan C. Análisis Orgánico Cualitativo. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ciencias, Departamento de Química, Bogotá 1985

Shriner R. L. (2001) Identificación sistemática de compuestos orgánicos. Limusa Noriega Editores. México D. F. pp: 109-110.

Carey F. A. (1999) Química Orgánica. 3a edición. Mc. Graw Hill. España. pp: 556-559.