Alquinos

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PRÁCTICA 9 OBTENCIÓN DE ACETILENO Y PROPIEDADES DE ALQUINOS INTRODUCCIÓN Los compuestos que contienen triples enlaces carbono-carbono se denominan alquinos. Estos responden a la formula general CnH2n-2 cuando sólo tienen un triple enlace. Estos compuestos también se llaman acetilenos siguiendo el nombre del primer miembro de la serie, HC CH (Etino en la nomenclatura IUPAC). Al igual que el doble enlace, el triple enlace puede dar lugar a reacciones de adición. El enlace -CC- puede adicionar adicionar dos moles de un reactivo; eligiendo convenientemente las condiciones de reacción suele ser posible que la adición se detenga en la fase de doble enlace. Una propiedad muy interesante de los alquinos terminales es su capacidad para ceder en forma de protón el átomo de hidrógeno unido al átomo de carbono del triple enlace. Los acetilenos mono sustituídos son por ello ácidos débiles. En lo que se refiere a su carácter ácido, el acetileno está situado entre el amoníaco y el agua. Los acetilenos con átomos de H ácidos reaccionan con el sodio metálico, con los reactivos de Grignard y con soluciones de sales de algunos metales pesados. La síntesis de alquinos puede implicar uno de dos procesos: la generación de un triple enlace entre dos átomos de carbono por reacciones de eliminación, o bien el aumento del tamaño de una moléculas que ya lo contiene. El acetileno (etino) es sin duda el alquino más importante. Es un gas incoloro, que en estado puro no tiene olor desagradable (temperatura de sublimación  – 83,6ºC; 83,6ºC; el mal olor característico del acetileno ordinario se debe a la presencia de fosfamina) y que, por calentamiento, se descompone en sus elementos, con gran desprendimiento de calor: C2H2

 2

C + H2

H=

-226,9 kJ.

Su combustión libera gran cantidad de energía: 2 C2H2 + 5 O2

 4

CO2 + H2O

H=

-2612 kJ.

El acetileno se prepara en una forma muy económica y fácil en la industria y también en el laboratorio a partir de la hidrólisis del carburo de calcio: CaC2 + 2 H2O  H-CC-H + Ca(OH) 2 OBJETIVOS  Preparar acetileno a partir del carburo de calcio y agua. 

Emplear el acetileno obtenido para realizar re alizar ensayos químicos de éste, como representante de la función alquino.

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MATERIALES EQUIPOS E IMPLEMENTOS 1-Embudo de adición 1 balón con desprendimiento 1 soporte 2 pinzas metálicas con sus nueces 1 manguera 5 tubos de ensayo con tapa 1 gradilla

REACTIVOS Carburo de calcio Agua destilada Solución basificada de KMnO4 Solución amoniacal de hidróxido de cobre Ácido clorhídrico diluido Solución de bromo al 1 % en CCl4

PRECAUCIONES  Adicione el agua de bromo en la campana de extracción.   Tenga cuidado con el manejo de las bases y los ácidos. RIESGOS La prueba de combustión debe hacerse con extrema cautela si se hace directamente en el extremo de la manguera. Mientras se realiza la recolección del gas no debe de haber llamas ni cigarrillos prendidos cerca. Los acetiluros metálicos (cobre y plata en este caso) son explosivos, explotan por golpe o calentamiento. Para evitar accidentes es necesario después de cada experimento destruir estas sustancias con HCl diluido. PROCEDIMIENTOS 1. Se arma el montaje de la figura 1. En el balón se coloca una pequeña cantidad de carburo de calcio 5 gramos y se tapa con un tapó que lleva un embudo de adición, lleno con agua. Al tubo lateral del matraz se conecta una manguera la cual a su vez va a un vaso de 400 mL con agua y equipado con un tubo de ensayo invertido y lleno de agua dispuesto para la recolección del gas por desplazamiento del agua. 2. Deje caer agua gota a gota al carburo de calcio y empiece la recolección del acetileno en el tubo invertido. Después de haber llenado el primer tubo con acetileno cierre la llave del embudo y tape el tubo rápidamente. En forma rápida prepare otro tubo de ensayo par recolectar mas acetileno. Recolecte de esta forma cinco tubos llenos con acetileno para realizar las siguientes pruebas. 3. Inflamabilidad:  Tome uno de los tubos de ensayo lleno con acetileno destápelo e inmediatamente acerque un fósforo prendido a la boca del tubo. Agregue agua lentamente al tubo para mantener el acetileno combustiendo en la boca por desplazamiento del gas hacia arriba. Observe el color carácter de la llama. Nota, realice cada una de las pruebas en la campana o al aire libre fuera del laboratorio ya que el acetileno es venenoso y explosivo con el aire en presencia de llamas o chispas. 4. Reacción con bromo:  Tome otro frasco con acetileno, destápelo y agregue rápidamente unos 2 mL de solución al 1% de bromo en CCl 4. Tápelo de nuevo y agite el frasco. Observe los posibles cambios. 5. Reacción con KMnO4: En otro de los tubos llenos de acetileno agregue rápidamente un mililitro de solución al 1 % de KMnO4. tape el frasco y agite. Observe posibles cambios.

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6. Reacción con cloruro cuproso amoniacal:  Tome el cuarto tubo con acetileno y agregue rápidamente unos dos mililitros de solución de cloruro cuproso amoniacal. Tape el frasco, agite y observe. PREGUNTAS 1. Escriba las ecuaciones para cada una de las reacciones efectuadas en esta práctica. 2. ¿Cómo se obtiene etileno en el laboratorio? Si el etileno se sometiera a los experimentos realizados en esta práctica. ¿cuál sería su comportamiento? Explique con ecuaciones. 3. La síntesis industrial moderna del acetileno se realiza por craqueo térmico del metano. explique este proceso. 4. Los resultados estereoquímicos sugieren que la halogenación de los alquinos tiene lugar a través de un ión halonio similar al ión halonio intermedio en la halogenación de alquenos. este mecanismo explica la observación que los triples enlaces sean mucho menos reactivos frente al cloro y al bromo que los dobles. Dibuje los intermediarios y explique este comportamiento. 5. Con base en la pregunta anterior completa la siguiente ecuación ( -20ºC, en CCl4): HCCCH2CH=CH2 + Br2  6. Proponga un mecanismo para la adición de agua al propino catalizando con ácido sulfúrico y sulfato mercúrico. 7. Indíquese mediante ecuaciones ajustadas, cómo el acetileno y el etileno se comportan de distinta forma que el metano frente a: a) el ácido sulfúrico concentrado; b) el bromo y c) el permanganato acuoso. ¿Qué característica estructural es responsable en el etileno y acetileno de su reactividad? 8. Descríbase mediante ecuaciones ajustadas el distinto comportamiento del acetileno respecto del metano y etileno frente a: a) sodio metálico; b) cloruro cuproso amoniacal, y c) nitrato de plata amoniacal. ¿Qué característica estructural del acetileno es responsable de su reactividad frente a estos reactivos? 9. ¿Cuál es más ácido, el acetileno o el benceno? ¿Cuál es más básico, el etano o el etileno? ¿El etano o el acetileno? Cítense algunos hechos experimentales que confirmen las respuestas.