ING. Evelin
HERRERA CONDORI CRISTEL Lunes de 9:00 a 11:00 horas
1
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
1. OBJETIVOS:
Deterninar algunas propiedades fisicas tales como:estado natural, olor, color, solubilidad. Determinar la formacion de cetonas y aldehidos por oxidacion.
2. MARCO TEORICO:
Los alcoholes son los compuestos que tienen un grupo oxhidrilo unido a un átomo de carbono, el cual a su vez está unido a una estructura carbonada de longitud variable. En el caso de los alcoholes el grupo funcional es:
Acidez y basicidad de los alcoholes Los alcoholes son ácidos, el hidrógeno del grupo -OH tiene un pKa de 16.
Propiedades físicas Los puntos de fusión y ebullición son elevados debido a la formación de puentes de hidrógeno. 2
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
Síntesis de alcoholes Se obtienen mediante sustitución nucleófila y por reducción de aldehídos y cetonas. El ataque de reactivos organometálicos a electrófilos -carbonilos, epoxidos, estereses un método importante en la síntesis de alcoholes.
Obtención de haloalcanos a partir de alcoholes Los alcoholes se transforman en haloalcanos por reacción con PBr3. El mecanismo es del tipo SN2 y requiere alcoholes primarios o secundarios.
Formación de alcóxidos Las bases fuertes los desprotonan los alcoholes formando alcóxidos. Pueden utilizarse organometálicos de litio o magnesio, LDA, hidruros de sodio e incluso sodio metal.
OXIDACIÓN DE ALCOHOLES
a) OXIDACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS
Se realiza con un reactivo de cromo (VI) anhidro llamado clorocromato de piridinio (PCC), este reactivo da muy buenos rendimientos en la oxidación de alcoholes primarios a aldehídos. Otros reactivos útiles para la transformación de alcoholes primarios en aldehídos normalmente también son adecuados para la oxidación de alcoholes secundarios en cetonas. Estos incluyen:
Reactivos a base de cromo, tales como reactivo de Collins (CrO3·Py2); donde Py= piridina), PDC o PCC. DMSO activado, que resulta de la reacción de DMSO con electrófilos, como el cloruro de oxalilo (oxidación de Swern), una carbodiimida (oxidación de PfitznerMoffatt) o el complejo SO3·Py (oxidación de Parikh-Doering). Compuestos de yodo hipervalente, como peryodinano de Dess-Martin o el ácido 2yodoxibenzoico (ácido IBX). TPAP catalítico en presencia de un exceso de NMO (oxidación de Ley). TEMPO Catalítico en presencia de exceso de lejía (NaOCl) (oxidación de Anelli). 3
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
SOBRE OXIDACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS
Otros oxidantes como permanganato o dicromato producen la sobreoxidación del alcohol a ácido carboxílico. El complejo de cromo con piridina en un medio ausente de agua permite detener la oxidación el aldehído.
OXIDACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS A ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
La oxidación directa de los alcoholes primarios a ácidos carboxílicos puede llevarse a cabo mediante:
Permanganato de potasio (KMnO4). Oxidación de Jones. PDC en DMF. Oxidación de Heyns. Tetróxido de rutenio (RuO4). TEMPO.
4
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
b) OXIDACIÓN DE ALCOHOLES SECUNDARIOS
Los alcoholes secundarios se oxidan a cetonas. El reactivo más utilizado es el CrO3/H+/H2O, conocido como reactivo de Jones. Entre los reactivos útiles para la oxidación de alcoholes secundarios a cetonas, pero por lo general ineficaces para la oxidación de alcoholes primarios a aldehídos, se incluyen el trióxido de cromo (CrO3) en una mezcla de ácido sulfúrico y acetona (oxidación de Jones), y ciertas cetonas, como por ejemplo la ciclohexanona, en presencia de isopropóxido de aluminio (oxidación de Oppenauer). Otro método es la oxidación catalizada por oxoamonio.
c) OXIDACIÓN DE ALCOHOLES TERcEARIOS Un alcohol terciario no tiene hidrógeno a, de modo que no es oxidado. (No obstante, un agente ácido puede deshidratarlo a un alqueno y oxidar luego éste.)
5
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
d) OXIDACIÓN DE DIOLES
Rotura oxidativa del enlace carbono-carbono en 1,2-dioles. Los alcoholes que poseen dos grupos hidroxi situados en carbonos adyacentes, es decir, los 1,2-dioles, sufren la rotura oxidativa de un enlace carbono-carbono con algunos oxidantes como el peryodato de sodio (NaIO4) o el tetraacetato de plomo (Pb(OAc)4), propiciando la generación de dos grupos carbonilo. La reacción también es conocida como ruptura del glicol.
Otros oxidantes son el dicromato de potasio en medio ácido y el permanganato de potasio que puede trabajar tanto en medios ácidos como básicos.
3. MATERIALES Y EQUIPOS
Etanol al 96% Alambre de cobre Reactor 6
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
Fuente de calor (cocina industrial) Probetas Embudo Balanza motor
Fig.1. detales del etanol
fig.2. alambre de cobre
Fig.3. etanol al 96%
fig.4. Reactor
4. PROCEDIMIENTO I. II. III.
Armar el equipo de destilación colocando el alambre de cobre(que funcionara como catalizador) en el ducto de desfogue. Colocar 1 litro de alcohol en el primer reactor. Posteriormente se debe someter este reactor a 50°C de temperatura, debe constante.
7
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
IV.
V. VI.
Se debe medir la presión, cuando esta esté en 5.5 atm se debe abrir lentamente la llave de desfogue hasta que la presión quede nuevamente en cero. Abrir la llave de aire hasta que la presión llegue nuevamente a 5.5 atm. Repetir este pasó hasta que el reactivo se termine.
5. OBSERVACIONES
Debe estarse regulando constantemente la temperatura de la cocina, ya que este equipo no tiene un medidor de temperatura. Abrir lentamente la llave de desfogue, para que la presión baje lenta y no bruscamente, ya que en la recepción del producto al salir con fuerza pueden haber pérdidas que nos ocasionaran errores en el balance de materia. El equipo se encontraba con una pequeña falla en el tubo de desfogue, lo mismo que ocasiono una perdida.
6. EXPERIMENTACION Se armó el equipo siguiendo el procedimiento y se siguió los pasos obteniendo los siguientes resultados:
Volumen inicial : 1000 ml de etanol al 96%
Volumen final: 670 ml de etanal Se sacó el producto en una probeta que fue pesada y mediante cálculos se obtuvo el volumen del producto: Etanal + probeta : 1.105 kg Probeta: 0.570 kg Entonces: Etanal: 670 ml
Residuo: 31 ml de etanol al 96% Se sacó el residuo en una probeta que fue pesada y mediante cálculos se obtuvo el volumen del residuo: 8
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
Etanol + probeta :47.27 kg Probeta: 0.024 kg Entonces: Residuo de Etanol: 31 ml
DENSIDAD ESPECÍFICA DEL ETANOL:
0.784
DENSIDAD ESPECÍFICA DEL ETANOL (RESIDUO):
Masa: 23.57 g Volumen: 31 m3
=
=
0.02357 31
= 0.760
DENSIDAD ESPECÍFICA DEL ETANAL:
Masa: 535 g Volumen: 31 m3
=
=
535 670
= 0.7985
9
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
BALANCE DE MATERIA:
c ETANOL 1kg Destila dor
ETANAL 0.670 kg
AIRE
RESIDUO 0.031 kg
Base de cálculo : 1 kg Balance general : Entrada = salida 1 kg = 0.031 kg + 0.670 kg + c C = 0.299 kg
Fig.5 alimentación del rector con etanol 10
C corresponde a la fuga que había en el reactor que salía en forma de líquido y evaporándose.
fig.6. Reactor
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
7. RECOMENDACIONES
Se debe limpiar bien el equipo ya que pudo haber quedado restos de reactivos en el equipo, usado por el grupo anterior. Se debe tener cuidado al decepcionar el producto (derrames). Se debe tener mucho cuidado al manipular el balón de gas. Tener cuidado al manipular las llaves de desfogue y aire.
8. CONCLUSIONES
Se pudo determinar las propiedades fisicas tales como: estado natural, olor, color, solubilidad. Se Determino la formacion de cetonas y aldehidos por oxidacion. A partir de la oxidacion de el aohol etilico se obtuvo etanal, usando como oxidante el cobre, siendo un oxidante debil.
9. BIBLIOGRAFÍA
https://quimexequipo8.blogspot.pe/2013/03/practica-16.html http://www.quimicaorganica.net/alcoholes.html https://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/QOT/T7 /oxidacion_alcoholes_exported/index.html https://www.slideshare.net/andres142/laboratorio-de-alcoholes-y-fenoles http://organica1.org/qo1/ok/alcohol2/alcohol6.htm-departamento de química orgánica UNAM
11
