Laboratorio 8 organica

ÍNDICE

Pág.

1. OBJETIVOS 1

2. FUNDAMENTO TEÓRICO 1

3. DATOS Y RESULTADOS 3

4 DIAGRAMAS DE FLUJO 6

Diagrama de flujo de la preparación del dimero de isobutileno 6

5. MECANISMO DE REACCION 7

6. OBSERVACIONES 9

7. CONCLUSIONES 10

8. ANEXO 11

9. BIBLIOGRAFÍA 12

Facultad de Ingeniería Química y Textil QU325

ALQUENOS

1. OBJETIVOS.

- Entrenar en técnicas de preparación, separación e identificación de alquenos a nivel de laboratorio.

- Aprender a realizar la preparación del dímero isobutileno.- Demostrar y reconocer las propiedades químicas de los alquenos.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO.

2.1 Dimerizacion de Alquenos:

Es la adición de alquenos un ejemplo de ello es la dimerización del isobutileno que en condiciones apropiadas, el isobutileno es convertido por el ácido sulfúrico o fosfórico en una mezcla de dos alquenos de fórmula molecular C8H16. La hidrogenación de cualquiera de estos alquenos produce el mismo alcano 2,2,4-trimetilpentano .Por tanto, ambos alquenos son isómeros que sólo difieren en la posición del doble enlace. Puesto que los alquenos producidos tienen exactamente el doble de átomos de carbono e hidrógeno que el isobutileno original, se conocen como dímeros del isobutileno, y la reacción se denomina dimerización. Otros alquenos sufren dimerizaciones similares.

2.2 Reacciones de Alquenos:

a)Adición electrofílica: La adición del reactivo ácido, HZ, procede en dos pasos:

El paso (1) implica la tranferencia del ión hidrógeno de :Z al alqueno para formar un carbocatión: la transferencia de un protón de una base a otra.

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El paso (1) es la etapa difícil y su velocidad controla en gran medida o enteramente la velocidad total de la adición. Este paso implica un ataque por medio de un reactivo ácido buscador de electrones es decir, un reactivo electrofílico-, por lo que el proceso se denomina adición electrofílica. El electrófilo, , puede ser, casi cualquier tipo de molécula deficiente en electrones (ácidos de Lewis).

b) Análisis de alquenos: El grupo funcional de un alqueno es el doble enlace carbono-carbono. Por consiguiente, para caracterizar un compuesto desconocido como alqueno, debemos demostrar que sufre las reacciones típicas de ese doble enlace. Se selecciona los mejores ensayos para la caracterización de alquenos.

Supongamos que agregamos bromo en tetracloruro de carbono a un compuesto orgánico desconocido y desaparece el color rojo. ¿Qué indica? Sólo nos dice que nuestra sustancia desconocida reacciona con el bromo; puede ser un alqueno. Pero no es suficiente saber que un tipo particular de compuestos se combina con un reactivo determinado: también debemos conocer las otras clases de sustacnais que tienen el mismo comportamiento. En este caso, nuestra incógnita puede ser un alquino. (También puede ser uno cualquiera de una serie de compuestos que sufren sustitución por bromo; sin embargo, en tal caso se generaría bromuro de hidrógeno, que podría reconocerse por la nube que forma al echar el aliento sobre el tubo de ensayo.)De forma análoga, la decoloración del permanganato no prueba que un compuesto sea un alqueno, solamente que contiene algún grupo funcional oxidable por el permanganato. El compuesto puede ser un alqueno, pero también podría ser un alquino, un aldehído o cualquier otra sustancia fácilmente oxidable. Incluso puede ser un compuesto contaminado con una impureza oxidable: los alcoholes, por ejemplo, no se oxidan en las condiciones de este ensayo, pero a menudo contienen impurezas que sí lo hacen. Generalmente podemos detectar esta posibilidad asegurándonos que se decoloren más de una o dos gotas de reactivo.De este modo, las pruebas del bromo y del permanganato serían suficientes para diferenciar un alqueno de un alcano, un alqueno de un halogenuro de alquilo o un alqueno de un alcohol.

c)Adición de alcanos. Alquilación: Veamos ahora el método industrial que se emplea actualmente para producir grandes cantidades de 2,2,4-trimetilpentano

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(isooctano), consumidas en forma de gasolina de alto octanaje. Cuando se hacen reaccionar isobutileno e isobutano en presencia de un catalizador ácido, forman directamente 2,2,4-trimetilpentano.

3. DATOS Y RESULTADOS.

3.1 DATOS REGISTRADOS

3.1.1 Preparación del dimero de Isobutileno:

TABLA Nº1: Datos registrados

SUSTANCIA Volumen

Agua 20,0ml

Ácido sulfúrico concentrado 20,0ml

Alcohol Terc-Butilico 19,0ml

Dimero obtenido 7,0 ml

3.1.2 Propiedades químicas de los alquenos:

TABLA Nº2:

Reaccion Reactivo 1 Reactivo 2 ColorAdicion de

Acido sulfurico1,0 ml Dimero 10 gotas H2SO4 Amarillo claro1,0 ml Dimero 10 gotas H2SO4 Incoloro

Bromacion

1,0 ml Br(CCl4) 1,0 ml n-HexanoCubrir con papel negro

Naranja

1,0 ml Br(CCl4) 1,0 ml n-HexanoDescubierto

Naranja claro

1,0 ml Br(CCl4) 1,0 ml dimero IncoloroFormacion deHalohidrinas

1,5 ml Br(ac) 1,0 ml dimero Incoloro, aceitoso

Oxidacion

1,0 ml dimero 5 gotas de KMnO4 al 10 %

Rojizo oscuro

1,0 ml dimero5 gotas de Na2CO3 al 10 %Y 5 gotas de KMnO4 al 10 %

marron

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3.2 PROPIEDADES FISICOQUIMICAS Y PELIGROSIDAD DE LAS

SUSTANCIAS

Peligros y propiedades del ácido sulfúrico (H2SO4 (conc))

Formula Semidesarrollada:

H2SO4

Nombre Sistemático IUPAC:

tetraoxosulfato (VI) de hidrogeno

Aspecto y color: liquido aceitoso incoloro

Densidad: 1800kg/m3 o 1.8g/cm3

Punto de fusión: 283K (10ºC)Punto de Ebullición: 610K (337ºC)

Masa molecular: 98.08 g/mol

PELIGROSIDADPor combustión, formación de humos tóxicos de óxidos de azufre. La sustancia es un oxidante fuerte y reacciona violentamente con materiales combustibles y reductores. La sustancia es un ácido fuerte, reacciona violentamente con bases y es corrosiva para la mayoría de metales más comunes, originando hidrógeno (gas inflamable y explosivo). Reacciona violentamente con agua y compuestos orgánicos con desprendimiento de calor. Al calentar se forman humos (o gases) irritantes y tóxicos (óxido de azufre).

Peligros y propiedades del alcohol Terc-butilico

Nombre Sistemático 2-Metil-2-propanol; ter-butanol

Olor: resina de madera

Aspecto y color: liquido incoloroDensidad: 0.78 g/ml a 26ºC

Punto de fusión: 26ºCPunto de Ebullición: 82ºC

Solubilidad: miscible en aguaMasa molecular: 74,12 g/mol

PELIGROSIDAD: Sus vapores y líquidos inflamables, dañino si es ingerido o inhalado afectando el sistema nervioso central. Causa irritación en piel, ojos y tracto respiratorio.

Peligros y propiedades del n-hexano

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http://www.ecured.cu/index.php/Masa_molecular




Formula global: C6H14

Aspecto y color: Liquido incoloroOlor suave similar a un

hidrocarburoPunto de fusión: -95.6 o CPunto de ebullición: 69 o CSolubilidad en agua insoluble

Peligros y propiedades del Bromo en agua

Peligros y propiedades del Tetracloruro de carbono CCl4

Aspecto y color: Líquido incoloro

Presión de vapor: 12.2 kPa a 20ºC

Punto de fusión: -23ºC

Punto de Ebullición: 76.5ºC

Solubilidad: 0.1 g/ 100 ml a 20ºC

Masa molecular: 153.8 g/mol

PELIGROSIDAD: En contacto con superficies calientes o con llamas esta sustancia se descompone formando humos tóxicos y corrosivos

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Aspecto y color: liquido marrón de olor penetrante

Densidad: 1g/cm3 a 20ºC

Punto de Ebullición: <100ºCSolubilidad: soluble en ácido acético

PELIGROSIDAD: - En la piel: Irrita la piel y las mucosas..- Ingestión: Puede ser nocivo por ingestión.- Inhalación: Es extremadamente destructivo

para los tejidos de las membranas mucosas y las vías respiratorias superiores.





5. MECANISMO DE REACCION

DIMERIZACIÓN DE ISOBUTILENO

Formación del carbocatión

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Formación del isobutileno

Formación del dímero

PROPIEDADES QUÍMICAS

Adición de acido sulfúrico:

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Alcohol terc-butilico

2,4,4-trimetil-2-penteno (19%)

2,4,4-trimetil-1-penteno (81%)


Bromacion:

- Con n-Hexano

C5H11 – C-H + Br2 C5 H11-C-Br + HBr

Formación de halohidrinas:

Oxidación :

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CCl4


6. OBSERVACIONES.

5.1 Preparación del dimero de Isobutileno:

Se realiza un baño de agua helada, debido a que la reacción de agua con acido sulfúrico concentrado es exotérmica, pero debemos mantener la temperatura mayor a 30ºC, ya que inmediatamente se agregara acohol terc.butilico cuya temperatura de fusión es de 26ºC.

Al calentar se debe realizar con la llama azul y de baja intensidad, ya que no se debe formar vapores en la parte superior del sistema

El color de la mezcla al inicio es incoloro, mientras se calienta la mezcla se pone turbia, después de los 30 minutos notamos que la mezcla es blanquecina, se apaga el mechero.

Esperamos que el sistema se enfríe y observamos la formación de dos fases, en la parte inferior esta la fase acuosa – acida y en la parte superior la fase orgánica.

Usamos la pera de decantación para obtener la fase orgánica, que es el dimero, se transvasa al erlenmeyer y medimos lo obtenido en una probeta que fue de 7,0 ml.

5.2 Propiedades químicas de los alquenos:

Al anadir las gotas de H2SO4(conc) al tubo con dímero se observo dos fases una de color amarillo claro y otra transparente; pero al agregar H2SO4(conc) al n-hexano se forman dos fases pero ambas transparentes.

Para la bromacion, trabajar con cuidado ya que el bromo en agua o en CCl4 es toxico.

Tenemos dos tubos cada uno con n-hexano, la diferencia es que esta uno descubierto y el otro cubierto de papel negro, a cada uno se agrega 1ml de bromo en CCl4( color naranja ).

Se agitando y deja en reposo luego se observa que en el tubo con papel oscuro es color naranja intenso mientras que el descubierto es naranja

Al tercer tubo, 1ml de bromo en CCl4, de color amarillento claro cuando se agrega 1ml del dímero, el color desaparece al instante quedando transparente.

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Para la oxidación añadir 1ml de dímero y 5 gotas KMnO4 al 10 %(color

violeta), desaparece del color violeta y observamos precipitado color rojizo y la solución transparente.

Al añadir al último tubo 1ml de dímero mas 5 gotas de Na2CO3 y calentar suavemente para finalmente agregar 5 gotas de KMnO4 al 10 %(color violeta), se observa la formación de tres fases, un precipitado marrón oscuro, una fase liquida amarillenta y otra fase liquida transparente.

7. CONCLUSIONES.

7.1 Preparación del dimero de Isobutileno:

Al realizar la hidrogenación al dimero del isobutileno (C4H8) produce isooctano, que es importante para la determinación del octanaje de las gasolinas.

La dimerización de alquenos se realiza por adición electrofilica como se ve en el mecanismo de reacción se forma el carbonación y luego se produce la eliminación E1, obteniéndose dos isómeros por teoría sabemos que el de mayor porcentajes es 2,4,4-trimetil-1-penteno.

7.2 Propiedades químicas de los alquenos:

La bromacion en tetracloruro de carbono, el n-hexano con Br/CCl4 cubierto con papel negro, no se realiza, ya que el halógeno no puede disociarse en ausencia de luz, por ello, la mezcla sigue siendo básica. Pero el n-hexano con Br/CCl4 descubierto es decir con presencia de luz, se decolora al Br en CCl4

lentamente. La prueba de Baeyer para el dimero fue positiva, ya que se observó la

formación de precipitado oscuro en una solución incolora, lo que nos indica que el doble enlace se rompió permitiendo la reacción de oxidación.

La oxidación con KMnO4, es una forma de detectar la presencia de alquenos en este caso del dímero, pues al adicionar permanganato de potasio la disolución se decolora formándose un precipitado marrón de MnO2.

Si se hubiera probado el n-hexano con KMnO4(prueba de Baeyer) el resultado hubiera sido negativo ya que los alcanos nunca dan positivo la prueba de Baeyer, debido a que no están conformados por enlaces dobles o triples que se puedan romper.

Para formación de halohidrinas a partir del agua de bromo y el dímero, primero se forma el ion halonio intermediario, luego se realiza el un ataque nucleofilico y tenemos una reacción competitiva produciéndose una mezcla de dihalogenuros vecinales y la halohidrina (bromohidrina) se obtiene como producto principal la Halohidrina.

8. ANEXO.

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Produccion del Isobutileno

POLIISOBUTILENO

El poliisobutileno (en forma de succinimida de poliisobutileno, PIBSI) tiene propiedades interesantes cuando se usa como aditivo en lubricantes y carburantes. El poliisobutileno añadido en pequeñas cantidades a los aceites lubricantes usados en labores de mecanizado resulta en una reducción significativa en la generación de vapor de aceite y, por lo tanto, reduce la inhalación por parte del operador de sustancias nocivas. También se utiliza para limpiar el agua en los derrames de petróleo como parte del producto comercial Elastol. Cuando se agrega al petróleo crudo, este aumenta su viscoelasticidad, haciendo que el petróleo permanezca aglomerado cuando es aspirado de la superficie del agua. Como aditivo para el combustible, el poliisobutileno tiene propiedades de detergente.

Cuando se agrega al combustible diesel, evita la contaminación de los inyectores de combustible, dando lugar a la reducción de emisiones de hidrocarburos y partículas. Mezclado con otros detergentes y aditivos se añade a la gasolina y al combustible diesel para evitar la acumulación de depósitos en el motor.

Entre otras aplicaciones destaca:

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En equipos deprtivos Reparación de techos Mascaras de gas y protección de agentes químicos Goma de mascar

El poliisobutileno es utilizado como aglomerante (2.1%) en explosivos plástico, como por ejemplo el C4, El C4 es uno de los explosivos después del TNT con más fuerza de los conocidos hasta el momento.

El caucho butilo halogenado (bromobutil y clorobutil) son empleados en la industria farmacéutica para la elaboración de tapones para frascos de antibióticos inyectables.

Fuente:Consultado 6 de junio de 2012http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/rojas_t_jl/capitulo4.pdf

9. BIBLIOGRAFIA.

Libro de Consulta L.G.WADE,Jr, Quimica Organica. Segunda edición.Editorial Prentice-Hall hisànoamericana.Impreso en Mexico.Paginas:311-345.

http://organica1.org/qo1/Mo-cap8.htm#_Toc484419730

Consultado el 4 de junio de 2012, Hojas de seguridad de los reactivos

http://www.cisproquim.org.co/HOJAS_SEGURIDAD/Acido_sulfurico.pdf

http://ssfe.itorizaba.edu.mx/webtec/webext/secure/hoja/FAGA-LAB_COMPLETO/MSDS%20ALCOHOL%20TERBUTILICO%20FAGA-LAB.pdf

Consultado el 2 de Junio de 2012R. KEESE, R. K. MULLER, T. P. TOUBP, 1991, Métodos de Laboratorio para Química Orgánica; Editorial: Addison – Wesley Iberoamericano 1ra Edición; Páginas: 30- 41.

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http://organica1.org/qo1/Mo-cap8.htm#_Toc484419730

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/rojas_t_jl/capitulo4.pdf

Documents

Laboratorio 8 organica