ALCOHOLES Y FENOLES

OBJETIVOS

Identificar mediante los conceptos, definiciones y los análisis a realizar alcoholes y fenoles.

Determinar los distintos tipos de comportamientos de alcoholes y fenoles, y así comprobar sus características relevantes.

FUNDAMENTO TEÓRICO

El Grupo Funcional, es un grupo de átomos que definen e identifican a un compuesto para asociarlo con una determinada familia. Por ejemplo, todos los alcoholes poseen en su estructura el radical oxidrilo unido a un átomo de C.

Alcoholes

Los alcoholes son compuesto orgánicos que contienen el grupo hidroxilo (-OH).  Los alcoholes son líquidos o sólidos neutros. El grupo hidroxilo confiere características polares al alcohol y según la proporción entre él y la cadena hidrocarbonada así será su solubilidad. Son especies anfóteras (anfipróticas), pueden actuar como ácidos o bases. En disolución acuosa se establece un equilibrio entre el alcohol, el agua y sus bases conjugadas.Una manera de organizar la familia de los alcoholes es clasificar a los alcoholes en primarios, secundarios o terciarios de acuerdo con el tipo de átomos de carbono enlazados al grupo OH. Los alcoholes inferiores son muy solubles en agua, pero ésta solubilidad disminuye al aumentar el tamaño del grupo alquilo y aumenta en los solventes orgánicos.El metanol es el alcohol más sencillo, se obtiene por reducción del monóxido de carbono con hidrógeno.

Fenoles

Los fenoles son un grupo de compuestos orgánicos que presentan en su estructura un grupo funcional hidroxilo unido a un radical arilo. Por lo tanto, la fórmula general para un fenol se escribe como Ar - OHLos fenoles sencillos son líquidos o sólidos, de olor característico, poco hidrosolubles y muy solubles en solventes orgánicos. Algunos se usan como desinfectantes, pero son tóxicos e irritantes.Los fenoles son un millón de veces más ácido que un alcohol, y esto es debido a que una vez formado el ion fenóxido este esta estabilizado por resonancia.

Identificación de grupos funcionales

Existe la posibilidad de disponer de una serie de reacciones que permiten caracterizar determinados grupos funcionales. En algún caso varios grupos funcionales pueden dar una misma reacción, por lo que será necesario aplicar alguna otra reacción característica para estar seguros de la naturaleza de los mismos. Estos son algunos ensayos que se realizaran a nivel de laboratorio.

Ensayo de Lucas

El ensayo se basa en la formación de un haluro de alquilo insoluble, que se produce muy rápidamente con alcoholes terciarios, más lentamente con los secundarios y no se forma con los primarios, en las condiciones de la prueba. Las reacciones generales son:

R3C-OH + HCl --> R3-C-Cl(S) + H2O RápidamenteR2CH-OH + HCl --> R2-CH-Cl(S) + H2O Más lentamenteR-CH2-OH + HCl --> R-CH2-Cl(S) + H2O No se forma en las condiciones de la prueba

Ensayo con FeCl3La mayor parte de los fenoles dan disoluciones vivamente coloreadas (azul, verde, violeta, etc.). Si el color es amarillo débil, el mismo que el del FeCl3, la reacción se considera negativa. Algunos fenoles no dan coloración, como la hidroquinona, ya que se oxidan con el reactivo a quinona y no da coloración.Los ácidos a excepción de los fenólicos no dan la reacción aunque algunos dan disoluciones o precipitados de color amarillento.

DATOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES

I PARTE Propiedades Físicas

1. Se toman las diferentes sustancias para ser analizadas sensorialmente, identificando color y olor.

Fotografía N. 01 Observaciones físicasDe Alcoholes y Fenoles

Sustancia Color OlorResorcinol  Incoloro

 Fuerte/dulce

Pentanol  Incoloro  Fuerte

Fenol Blanco/Incoloro

 Fuerte/dulce

Octanol  Incoloro  Fuerte

Naftol  BlancoFuerte/dulce 

Propanol  Incoloro  Fuerte 

Tabla N. 01 Algunas características físicasde Alcoholes y Fenoles

2. Posteriormente se toman volúmenes o masas 0,5mL (si es liquida) o 0,25g (si es sólida) respectivamente de las sustancias a analizar, se disponen en tubos de ensayo, y en igual cantidad se adicionan diferentes compuestos para observar su solubilidad.

Fotografía N. 02 Observaciones de Insolubilidad (2 fases)

Sustancia

SolventeAgua

destilada

Hidróxido de Sodio

Acido Clorhídri

co Acetona ÉterCloroform

o EtanolResorcinol Si Si Si Si No No NoPentanol No No No Si Si Si SiFenol No Si No Si No Si SiOctanol No No No Si Si Si SiNaftol Si Si Si Si No No SiPropanol Si No Si Si No Si Si

Tabla N. 02 Solubilidad Alcoholes y Fenoles

II PARTE Reactividad Química

Acidez

1. Se toman volúmenes o masas 0,5mL (si es liquida) o 0,25g (si es sólida) respectivamente y se disponen en tubos de ensayo, para determinar su acidez, tanto físicamente con papel tornasol, y papel indicador, como químicamente a través del hidróxido de calcio.

Fotografía N. 02 Prueba con Papel Tornasol

Sustancia

Acidez

Papel Tornasol

Hidróxido de

Calcio

pH, (papel indicador Universal)

Resorcinol Si Si, 2' 4Pentanol No Si 5Fenol No Si 5Octanol No Si, 10' 5Naftol No Si, 2' 6Propanol No Si 6

Tabla N. 03 Acidez Alcoholes y Fenoles

Tipos de Reacción

2. Nuevamente se toman volúmenes o masas 0,5mL (si es liquida) o 0,25g (si es sólida) respectivamente y se disponen en tubos de ensayo, adicionando diferentes compuestos para observar las diferentes reacciones que se originan.

Fotografía N. 03 Oxidación con Permanganato

Sustancia

Reactivo de

Lucas

Bicromato de

Potasio (medio acido)

Permanganato de Potasio

Cloruro Férrico

Agua de Bromo

Acido Pícrico

Resorcinol Si No Si, Café Verde No *Pentanol Si Si, Verde Si, Café Amarillo Si, 2Fa

Si, Amarillo

Fenol Si Si, Verde No Morado Si, 2Fa *Octanol Si No No Amarillo Si, 2Fa *

Naftol Si Si, Verde Si, CaféVerde 2Fa Si, 2Fa

Si, Amarillo

Propanol No Si, Verde Si, Café Amarillo No *

Tabla N. 04 Reacciones Alcoholes y Fenoles

Fotografía N. 03 Diferentes reacciones observadas

GRÁFICAS

Solubilidad de Alcoholes y Fenoles

0

1

2

Resorcinol Pentanol Fenol Octanol Naftol Propanol

Sustancia 0,25g ó 0,5mL

Form

acio

n d

e F

ases

H2O

NaOH

HCl

Acetona

Éter

Cloroformo

Etanol

Grafica N. 01 Solubilidad de Alcoholes y Fenoles

Acidez de Alcoholes y Fenoles

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Resorcinol Pentanol Fenol Octanol Naftol Propanol

Sustancia 0,25g ó 0,5mL

% R

eacc

ion Papel Tornasol

Hidróxido deCalcio

Grafica N. 02 Solubilidad de Alcoholes y Fenoles

Reactividad Química de Alcoholes y Fenoles

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Resorcinol Pentanol Fenol Octanol Naftol Propanol

Sustancia 0,25g ó 0,5mL

% R

eacc

ion

Reactivo de Lucas

Bicromato de Potasio

Permanganato de Potasio

Cloruro Férrico

Agua de Bromo

Acido Pícrico

Grafica N. 03 Solubilidad de Alcoholes y Fenoles

CUESTIONARIO

1. Indague sobre las propiedades químicas y físicas de las sustancias que evaluó en el laboratorio.

Resorcinol

El resorcinol es un sólido incoloro, soluble en agua con reacción ligeramente ácida. Se trata de un reductor leve.Punto de fusión: 110°CPunto de ebullición: 281°C; (178°C (16mm Hg))Solubilidad en agua: 123 g/100 ml a 20 °C

PentanolEs un líquido incoloro de olor desagradable.Punto de fusión: 195,55 K (-78°C)Punto de ebullición: 411,13 K (138°C)Solubilidad en agua: 2,7 g/100mL

FenolLos fenoles más sencillos son líquidos o sólidos blandos e incoloros y se oxidan con facilidad por lo que se encuentran coloreados. Los fenoles presentan algunas propiedades semejantes a los alcoholes, debido a la presencia del grupo –OH.Punto de fusión: 41°CPunto de ebullición: 182°CSolubilidad en agua: 9,3 g/100mL

OctanolEs un alcohol primario, se presenta en la naturaleza en forma de ésteres de algunos aceites esenciales.Punto de fusión: -16°CPunto de ebullición: 195°CSolubilidad en agua: 0,01 g/100mL

NaftolCristales entre blanco y amarillo, de olor característico ligeramente fenólido.Punto de fusión: -126°CPunto de ebullición: 97,8°CSolubilidad en agua: 0,8 g/100mL

PropanolEs un alcohol incoloro, muy miscible con el aguaPunto de fusión: -126°CPunto de ebullición: 97,8°CSolubilidad en agua: 0,8 g/100mL

-Analice esta información y compárela con los resultados experimentales. Ver Análisis y discusión de Resultados

2. Establezca la reactividad de alcoholes primarios, secundarios y terciarios, así como de alcoholes mono y polihidroxilados; compare esta con la de los fenoles.

ALCOHOLES1.- Formación de alcóxidos. El hidrógeno del grupo funcional es reemplazable por metales como Na, K, Ca, formándose alcoholatos o alcóxidos. En esta propiedad los alcoholes se parecen a los ácidos.

2CH3OH + 2 Na 2CH3ONa + H2metilato sódico o metóxido de sodio

Ar-OH + NaOH Ar-ONa + H2O Fenóxido de sodio

El orden de basicidad de los alcóxidos esR3CO _ > R2CHO _ > RCH2O _ > CH3O _La reactividad de los alcoholes frente a los metales es:CH3OH > 1º > 2º > 3º

2.- Formación de ésteres. Se combinan con los ácidos produciendo ésteres.

CH3-CH2OH + CH3-COOH H2O + CH3-COO-CH2-CH3

El orden de reactividad de la esterificación es:CH3OH > 1º > 2º > 3ºHCOOH > CH3COOH > RCH2COOH > R3CCOOH

3.- Deshidratación. En presencia de agentes deshidratantes, como el ácido sulfúrico concentrado, producen alquenos o éteres, según la temperatura. A 140ºC se produce un éter.

2CH3-CH2OH CH3-CH2-O-CH2-CH3 + H2OA 180ºC se obtiene un alqueno.

CH3-CH2OH CH2-CH2 + H2O

4.- Oxidación. Los primeros términos de la serie se oxidan con facilidad. El producto formado depende de la clase de alcohol.a) los alcoholes primarios por oxidación débil producen un aldehído y si la acción oxidante es más enérgica producen un ácido MnO4-1 + H+

H-CH2OH H2O + H-CHO

MnO4-1 + H+ H-CHO H-COOH Metanal metanóico

b) los alcoholes secundarios por oxidación suave producen una cetona MnO4-_+ H+

CH3-CHOH-CH3 H2O + CH3-CO-CH3

-En una segunda fase la cetona se oxida a ácido y dióxido de carbono. MnO4-1 + H+

CH3-CO-CH3 CH3-COOH + H2O + CO2

-Si la cetona es mixta la cadena se rompe y se forman dos ácidos MnO4-_ + H+

CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3 CH3-COOH + CH3-CH2-CH2-COOHc) los alcoholes terciarios sólo responden a oxidación muy fuerte, descomponiéndose totalmente en CO2 y H2O CH3 |

CH3-C-OH + 12º 4CO2 + 5H2O | CH3

5.- Formación de haluros de alquilo.

R-OH + HX R-X + H2O

El orden de reactividad de los alcoholes con los haluros de hidrógeno es 3º > 2º > 1º, de acuerdo a la estabilidad de los iones carbonio, con excepción del metilo.

6.- Reacción del haloformo. En lugar del halógeno e hidróxido se puede usar hipoiodito de Na.

OH |

R-CH-CH3 + I2/NaOH CHI + R-COONa + H2O + NaIIodoformo

FENOLES1.- Con bases Es importante la reacción de los fenoles con ciertas bases, la cual no ocurre con los alcoholes. La mayoría de los alcoholes sustituidos presentan una baja solubilidad en agua, no obstante el tratamiento de un fenol con una solución de NaOH diluido lo convierte en una sal de sodio soluble en agua.

2.- Reacciones de oxidación El fenol y algunos fenoles sustituidos son muy susceptibles a oxidarse y el producto en ocasiones es benzoquinona (p-benzoquinona ó quinona). Las quinonas son compuestos orgánicos muy importantes que proceden de la oxidación de fenoles. Para obtener una quinona debe partirse de un fenol doble. Su oxidación se produce en condiciones muy suaves ya que las quinonas, aunque no son aromáticas, poseen una estructura muy conjugada y, por tanto, muy estable.

3.- Reacciones de sustitución electrofílica aromática Las reacciones de los fenoles son de sustitución electrofílica aromática teniendo en cuenta que ya existe el sustituyente –OH.a) Nitración de fenoles

a) Prueba de Bromo en Agua

Como el grupo fenólico activa fuertemente los anillos aromáticos en la sustitución electrofílica.

Al analizar cada una de las reacciones anteriores, se puede inferir, que en alcoholes, el enlace O-H aunque muchas también rompen el enlace C-O. Para el caso de los fenoles en general, dan las mismas reacciones que los alcoholes, respecto al enlace O-H, pero el enlace C-O de un fenol es muy reacio a romperse. Los alcoholes son ácidos muy débiles; los fenoles son más fuertes, así que por consiguiente los alcoholes al reaccionar con metales como el sodio forma alcóxidos, pero reaccionan de forma incompleta con el ion hidróxido si se observa por el contrario, los fenoles sí reaccionan totalmente con el citado ion hidróxido.

3. Proponga las reacciones para cada prueba.

A continuación unas de las reacciones más representativas, de las pruebas realizadas en el laboratorio:

I PARTE Propiedades Físicas

Resorcinol

Con Hidróxido de Sodio

Con Eter

Con Cloroformo

Pentanol

Con Agua destilada

CH3CH2CH2CH2CH2OH + H2O No hay reacción química 2 fases

Con Acetona CH3

|CH3CH2CH2CH2CH2OH + CH2(CO)CH3 OH-C-O-CH2CH2CH2CH2CH3 |Con Etanol CH3 CH3CH2CH2CH2CH2OH + CH3CH2OH Siguen siendo alcoholes,

Pentanol y etanol

Fenol

Con Agua destilada

Con Hidróxido de Sodio

Con Acido Clorhídrico

Con Acido Clorhídrico

Con Eter

Octanol

Con Agua destilada

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH + H2O No hay reacción química 2 fases

Con Acido Clorhídrico

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH + HCl No hay reacción química 2 fases

Con Acetona CH3

|CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH + CH2(CO)CH3 OH-C-O-CH2CH2CH2H2CH2CH2CH2CH3 |

CH3Naftol

Con Hidróxido de Sodio

Con Éter

Con Cloroformo

Propanol

Con Agua destilada

CH3CH2CH2OH + H2O Sigue siendo alcohol, Propanol mas diluido.

Con Acido Clorhídrico

CH3CH2CH2OH + HCl CH3CH2CH2Cl2 + H2O

Con Éter

CH3CH2CH2OH + CH3CH2-O-CH2CH3 No hay reacción química. 2 Fases

II PARTE Reactividad Química

Resorcinol

Con Hidróxido de Calcio

Con Reactivo de Lucas

Con Cloruro Férrico

Pentanol

Con Hidróxido de Calcio

CH3CH2CH2CH2CH2OH + Ca(OH)2 Forma dispersiones, pero no hay reacción Química

Con Bicromato de Potasio Color verdeCH3CH2CH2CH2CH2OH + Cr2O7 + 8H Cr+3 + CH3CH2CH2CH2CO-H + 7H2O (Asumiendo que sea un alcohol primario)Con Permanganato de Potasio

KMnO4CH3CH2CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2CO-H (Asumiendo que sea un alcohol primario)

Con Cloruro Férrico

CH3CH2CH2CH2CH2OH + H2O + FeCl3 No hay reacción Química

Con Acido Sulfúrico y Acido Nitrico

CH3CH2CH2CH2CH2OH + H2S2O4 + HNO3 Forma dispersiones, leves derrames

No hay reacción Química. Solo la coloración de sus reactivos.

Fenol

Con Hidróxido de Calcio

Con Reactivo de Lucas

Con Agua de Bromo

Con Cloruro Férrico

Octanol

Con Hidróxido de Calcio

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH + Ca(OH)2 Forma dispersiones, No Hay reacción QuímicaCon Cloruro Férrico

CH3CH2CH2CH2CH2 CH2CH2CH2OH + H2O + FeCl3 No hay reacción Química.

Naftol

Con Hidróxido de Calcio

Con Reactivo de Lucas

Con Cloruro Férrico

Con Agua de Bromo

Propanol

Con Hidróxido de Calcio

CH3CH2OH + Ca(OH)2 Forma dispersiones, pero no hay reacción Química

Con Reactivo de Lucas ZnCl2CH3CH2OH + HCl CH3CH2Cl + H2O

Con Bicromato de Potasio Color verdeCH3CH2OH + Cr2O7 + 8H Cr + CH3CO-H + 7H2O (Asumiendo que sea un alcohol primario)Con Permanganato de Potasio

KMnO4CH3CH2OH CH3CO-H (Asumiendo que sea un alcohol primario)

Con Cloruro Férrico

CH3CH2CH2CH2CH2OH + H2O + FeCl3 No hay reacción Química

REFERENCIAS

Información sobre alcoholes y fenoles, propiedades, y algunos conceptos básicos. Extraída el 15 de Septiembre de 2012, desde:

Solomons Graham, Fundamentos de química orgánica, Limusa Editores, México, 2004.

Brown William H., Introducción a la química Orgánica, Cecsa, México, 2003.

Sitios Web:

Extraída el 7 y 8 de Septiembre.

http://www.quimicaorganica.org/alcoholes/index.php http://www.quimicayalgomas.com.ar/quimica-organica/funciones-oxigenadas-y-

nitrogenadas http://www.educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//

1000/1165/html/23_funciones_oxigenadas.html http://www.html.rincondelvago.com/fenol.html http://www. 200.69.103.48/comunidad/grupos/fluoreciencia/.../qamb_cap13.pdf http://www. deymerg.files.wordpress.com/2011/.../lab-alcoholes-y-fenoles-

udea.pdf