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MANUAL
LABORATORIO DE QUMICA ORGNICA II
Martes 19 2010 | Benjamn Raya Mendoza
Practica 1DERIVADOS HALOGENADOS (OBTENCION DE CLORURO DE CICLOHEXILO).OBJETIVOS A).- CONOCERNUCLEOFLICA. LA PREPARACIN DE UN HALOGENURO DE ALQUILO SECUNDARIO A PARTIR DEL ALCOHOL CORRESPONDIENTE , MEDIANTE UNA REACCIN DE SUSTITUCIN
B).- PREPARAR CLORURO DE CICLOHEXILO POR LA REACCIN DE CICLOHEXANOL CONCIDO CLORHDRICO CONCENTRADO EN PRESENCIA DE CLORURO DE CALCIO ANHIDRO, AISLAR Y PURIFICAR POR DESTILACIN EL PRODUCTO DE LA REACCIN.
FUNDAMENTO.LA CONVERSINDE ALCOHOLES EN CLORUROS DE ALQUILO SE PUEDE EFECTUAR POR
VARIOS PROCEDIMIENTOS .
CON
ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS SE USAN
FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO Y HALOGENUROS DE FSFORO; TAMBIN SE PUEDE OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON CIDO CLORHDRICO CONCETRADO Y CLORURO DE CALCIO ANHDRO. CALENTAMIENTO.
LOS
ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN EN
HALOGENUROS DE ALQUILO CON CIDO CLORHDRICO EN ALGUNOS CASOS SIN
EL
CICLOHEXANOL ES ALGO ESPECIAL EN SU REACTIVIDAD. CONVIERTE FCILMENTE
ES
UN ALCOHOL
SECUNDARIO Y SE
AL CLORURO CALENTNDOLO EN
PRESENCIA DE CIDO CLORHDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE CALCIO ANHDRO.
MECANISMO DE REACCIN
OH
CaCl2
Cl
+
ClH
+
OH2
Propiedades fsicas
CiclohexanolV= 6 ML = 0.963 G/ML M= 5.778 G PM= 100.16 G/MOL N = 0.057 MOL P . EB .= 160-161 C
Cloruro de ciclohexiloV= 6.7 ML = 1.000 G/ML M=6.761 G PM= 118.61 G/MOL N= 0.057 MOL P. EB.= 142 C
Reacciones qumica :(CAMBIO QUMICO) PROCESO MEDIANTE EL CUAL UNA O MS (ELEMENTOS O COMPUESTOS) DENOMINADAS REACTIVOS,SERIE DE SUSTANCIAS SUSTANCIAS SUFREN UN
PROCESO DE TRANSFORMACIN O COMBINACIN PARA DAR LUGAR A UNA
(ELEMENTOS
O
COMPUESTOS )
DENOMINADAS TIPOS SE
PRODUCTOS . DE CAMBIOS
EN
UNA REACCIN QUMICA SE PRODUCE DESPRENDIMIENTO O
ABSORCIN DE CALOR O DIVERSAS FORMAS DE ENERGA; QUE SE DESARROLLAN CUANDO TRANSFORMAN EN DIFERENTES PRODUCTOS :
PRESENTAN 3
LOS
REACTANTES
Cambio de propiedades fsicas y qumicas Cambio de composicin porcentual de los tomos de cada compuesto Cambio de energa que se verifica durante la reaccin al desprender calor y luz ECUACIN QUMICA ES UNA DESCRIPCIN SIMBLICA DE UNA REACCIN QUMICA. MUESTRA LAS SUSTANCIAS QUE REACCIONAN O REACTIVOS , LAS QUESE OBTIENEN O PRODUCTOS Y NOS INDICAN ADEMS LAS CANTIDADES RELATIVAS DE LAS SUSTANCIAS QUE INTERVIENEN EN LA REACCIN.
LAS
FRMULAS QUMICAS A LA IZQUIERDA DE LA FLECHA REPRESENTAN LAS SUSTANCIAS DE PARTIDA DENOMINADAS REACTIVOS , A LA DERECHA DE LA FLECHA ESTN LAS FORMULAS QUMICAS DE LAS SUSTANCIAS PRODUCIDAS DENOMINADAS PRODUCTOS .
LOS
NMEROS AL LADO DE LAS FORMULAS SON
LOS COEFICIENTES ( EL COEFICIENTE
1 SE OMITE)
REACCIONES REVERSIBLES LOS PRODUCTOS PUEDEN REACCIONAR ENTRE S PARA FORMAR DE NUEVO LASSUSTANCIAS QUE REACCIONARON INICIALMENTE PARA OBTENER EL PRODUCTO(SE INDICAN CON UNA DOBLE FECHA)
REACCIONES IRREVERSIBLES: SE REALIZAN EN UN SOLO SENTIDO Y SEINDICAN CON UN SOLA FLECHA
MECANISMO DE REACCIN
MATERIALES.y y y y y y y y y y y y AGITADOR DE VIDRIO.(1) ANILLO METLICO .(1) COLECTOR.(1) EMBUDO DE FILTRACIN RPIDA.(1) EMBUDO DE SEPARACIN CON TAPN.(1) ESPTULA.(1) MATRAZ ERLENMEYER DE 125 ML.(1) MATRAZ ERLENMEYER DE 50 ML. (2) MATRAZ PERA DE DOS BOCAS.(1) PARRILLA DE CALENTAMIENTO Y AGITACIN.(1) PINZAS DE TRES DEDOS CON NUEZ.(3) VIDRIO DE RELOJ.(1) y PORTA TERMMETRO.(1) y PROBETA GRADUADA DE 25 ML.(1) y REFRIGERANTE CON MANGUERAS. y T DE DESTILACIN. y TAPN DE CORCHO MONOHORDADO. y TERMMETRO DE -10 A 400C. y TRAMPA PARA HUMEDAD. y TUBO DE GOMA DE 30 CM DE LARGO. y TUBO DE VIDRIO CON TAPN DE HULE. y VASO DE PRECIPITADO DE 400 ML. y VASO DE PRECIPITADO DE 250 ML.
REACTIVOS.y CICLOHEXANOL (6.0 ML). y ACIDO CLORHDRICO (18.0 ML). y CLORURO DE CALCIO ANHDRO (10.0 GR). y SOLUCIN SATURADA DE NAC L (10.0 ML). y SOL. SATURADA DE NAHCO3 (10.0 ML). y NAOH (40 ML).
PROCEDIMIENTOENUN MATRAZ PERA DE
50
ML, DE UNA BOCA, COLOQUE
6
ML DE CICLOHEXANOL,
AGREGUE
18
ML DE CIDO CLORHDRICO CONCENTRADO Y
4.0
G DE CLORURO DE
AGREGUE VARIOS CUERPOS DE EBULLICIN UN REFRIGERANTE DE AGUA EN POSICIN DE REFLUJO. ALA SALIDA DEL REFRIGERANTE COLOQUE UNA TRAMPA DE GASES COMO SE INDICA EN LA FIGURA. MEZCLA A TRAVS DE UNA TELA DE PERODO DE
CALCIO ANHIDRO.
Y CONECTE AL MATRAZ
CALIENTE ASBESTO, USANDO
LA UN
BAO DE AIRE Y LLEVE A UN REFLUJO SUAVE POR UN
60 MINUTOS. ENFRE LA MEZCLA DE REACCIN
A TEMPERATURA AMBIENTE Y TRANSFIRALA A UN EMBUDO DE SEPARACIN.
DEJE
QUE SE SEPARE LA MEZCLA EN DOS FASES Y
DESECHE LA FASE INFERIOR ACUOSA. ORGNICA SUCESIVAMENTE CON: A) B)
L AVE
LA FASE
10 ML DE SOLUCIN SATURADA DE CLORURO DE SODIO, 10ML DE SOLUCIN SATURADA DE BICARBONATO DE
SODIO Y, C)
10 ML DE SOLUCIN SATURADA DE CLORURO DE SODIO.LA FASE ORGNICA CON CLORURO DE CALCIO
SEQUE
ANHIDRO.
COLOQUE
LA FASE ORGNICA SECA EN UN ENSAMBLE UN SISTEMA DE SUS
MATRAZ DE
DESTILACIN,
DESTILACIN SIMPLE , DESTILE Y COLECTE LA FRACCIN CON PUNTO DE EBULLICIN PURO.
128-130O C. REGISTRE
RESULTADOS Y CALCULE EL RENDIMIENTO DEL PRODUCTO
ObservacionesEL FLUJO DE AIRE NO SE LLEV A CABO PARA OBTENER UNA MAYOR CANTIDAD DE REACTIVOS , AS PUES EN EL REFLUJO SE OCUP EL FLUJO DE AGUA FRA EN EL REFRIGERANTE .
Resultados
SE OBTUVIERON APROXIMADAMENTE 7 MILILITROS DE CLORURO DE CICLOHEXILO
FOTOS
BIBLIOGRAFIA.1. D. PAVIA, G.M. LAMPMANN Y G.S.KRIZ JR. INTRODUCCION TO ORGANIC LABORATORY TECHNIQUES. W.B. SAUNDERS CO. PHILADELPHIA U.S.A. (1976) PAG. 181-186. 2. VOGEL A.I. A TEXTBOOK OF PRACTICAL ORGANIC CHEMISTRY. 4a EDICION, LONGMANS LONDON (1978). 3. R.Q. BREWSTER Y C.A. VANDER WERF. CURSO PRACTICO DE QUIMICA ORGANICA. 2 EDICION EDITORIAL ALHAMBRA. ESPAA (1970). 4. K.D. ROBERTS Y M.C. CASERIO. MODERN ORGANIC CHEMISTRY, W.A. BENJAMIN INC. U.S.A. (1976). 5. N.L. ALLINGER ET ALL. QUIMICA ORGANICA, EDITORIAL REVERTE S.A. ESPAA (1975). 6. R.T. MORRISON Y R.N. BOYD. QUIMICA ORGANICA, 2a EDICION, FONDO EDUCATIVO PANAMERICANO. MEXICO (1985).
PRACTICA 2OBTENCION DE BROMURO DE N-BUTILOObjetivos OBTENER UN HALOGENURO DE ALQUILO PRIMARIO A PARTIR DE UN ALCOHOLPRIMARIO MEDIANTE UNA REACCIN DE SUSTITUCIN NUCLEOFILICA.
Fundament o LACONVERSIN DE ALCOHOLES EN HALUROS DE ALQUILO SE PUEDE EFECTUAR POR VARIOS PROCEDIMIENTOS .
CON
ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS QUE USAN
FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO O HALOGENUROS DE FSFORO; TAMBIN SE PUEDE OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON CIDO CLORHDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE ZINC ANHDRO, O USANDO ACIDO SULFRICO CONCENTRADO Y BROMURO DE SODIO. DE ALQUILO CON CALENTAMIENTO.
LOS
ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN AL HALOGENURO CLORHDRICO SOLO Y EN ALGUNOS CASOS SIN
CIDO
MUCHAS
REACCIONES TIENEN LUGAR MEDIANTE MECANISMOS
SN. LA
REACCIN DE
UN HALURO DE ALQUILO, COMO EL YODURO DE METILO, CON ION HIDRXIDO DA LUGAR A LA FORMACIN DE UN ALCOHOL.
OTROS NUCLEFILOS CONVIERTEN A LOS HALUROS DE ALQUILO EN UNA AMPLIA VARIEDAD DE GRUPOS FUNCIONALES .
N:- + R X
N R + X-
T ANTO LA
EL NUCLEFILO COMO EL SUSTRATO
(EL
HALURO DE ALQUILO) SON
IMPORTANTES , AS COMO EL TIPO DE DISOLVENTE QUE SE UTILICE . NATURALEZA DEL NUCLEFILO AFECTA FUERTEMENTE A LA VELOCIDAD DE LAS
SN2. UN NUCLEFILO FUERTE ES MUCHO MAS EFECTIVO QUE UNO DBIL CUANDO ATACA A UN TOMO DE CARBONO ELECTRFILO: POR EJEMPLO EL METANOL (CH3OH) Y EL ION METOXIDO (CH3O-) TIENEN PARES DE ELECTRONES NO ENLAZANTES , PERO EL ION METOXIDO REACCIONA CON LOS ELECTRFILOS EN LAS REACCIONES SN2 APROXIMADAMENTE UN MILLN DE VECES MAS RPIDO QUE EL METANOL. GENERALMENTE ES CIERTO QUE UNA ESPECIE CON CARGA NEGATIVA ES UN NUCLEFILO MS FUERTE QUE UNA ESPECIE NEUTRA SIMILAR.REACCIONES
PODRAMOS
PENSAR QUE EL METOXIDO ES MUCHO MEJOR NUCLEFILOPOR QUE ES
MUCHO MS BSICO.
ESTO SERIA UN ERROR, YA QUE LA BASICIDAD Y LA NUCLEOFILIA
SON PROPIEDADESDIFERENTES;
LA
BASICIDAD VIENE DETERMINADA POR LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO PARA
ABSTRAER UN PROTN. ADICIONES .
LA
NUCLEOFILIA SE DEFINE POR LA VELOCIDAD DE ATAQUE
SOBRE UN TOMO DE CARBONO ELECTROFLICO PARA DAR SUSTITUCIONES O
EN
AMBOS CASOS EL NUCLEFILO O BASE FORMA UN NUEVO ENLACE , O
FORMA UN PROTN, HA REACCIONADO COMO UNA BASE , SI EL NUEVO ENLACE LO FORMA CON EL CARBONO, HA REACCIONANDO COMO UN NUCLEFILO. LOS BUENOS NUCLEFILOS VICEVERSA.
LA MAYORA DE
(PERO
NO TODOS ) TAMBIN SON BASES FUERTES Y
Sustitucin nucleoflicabimolecular (SN2).ENESTE CASO LA REACCIN TRANSCURRE EN UNA SOLA ETAPA PRODUCINDOSE SIMULTNEAMENTE EL ATAQUE DEL REACTIVO Y LA EXPULSIN DEL GRUPO SALIENTE .
EN ESTE CASO, SI EL ATAQUE TIENE LUGAR SOBRE UN CARBONO QUIRAL SE PRODUCE UNA INVERSIN EN LA CONFIGURACIN, AUNQUE PUEDE NO PASAR DE R A S O VICEVERSA, PUESTO QUE EL SUSTITUYENTE PUEDE ALTERAR EL ORDEN DEPRIORIDADES .
La esencia de la reaccinSN2RADICA EN EL DESPLAZAMIENTO DE UN GRUPO SALIENTE POR UN NUCLEFILO.
PUEDEN
SUPONERSE DOS GEOMETRAS PARA ESTE PROCESO: ATAQUE FRONTAL O
DESDE ATRS , DE LA UNIN
C-X. EL
ATAQUE DESDE ATRS ES EL PREFERIDO, POR
QUE EL NEUTRFILO PUEDE ENLAZARSE POR MEDIO DEL LBULO POSTERIOR DEL ORBITAL MOLECULAR PERTINENTE EN EL MOMENTO EN QUE EL GRUPO SALIENTE SE ALEJA.
EL
ESTADO DE TRANSICIN RESULTANTE SE ASEMEJA A UN CARBONO CON
HIBRIDACIN SP 2, CUYO ORBITAL P SE ENCUENTRA PERPENDICULAR AL PLANO
DEFINIDO POR EL CARBONO CENTRAL Y SUS TRES SUBSTITUYENTES .
EL
CARBONO
CENTRAL SUFRE UNA ESPECIE DE TRANSTOCAMIENTO, LLAMADO INVERSIN DE
W ALDEN,
QUE EXIGE QUE, SI PARTIMOS CON UN MATERIAL PTIMAMENTE ACTIVO,
CON UN PRODUCTO TAMBIN ACTIVO PARO DE CONFIGURACIN OPUESTA.
La velocidad de una reaccin SN2DEPENDE DEL NMERO Y TIPO DE SUBSITUYENTES UNIDOS AL CARBONO CENTRAL COMO EN LA TABLA, LA CUAL INDICA LAS VELOCIDADES REACCIN DE ALGUNOS BROMUROS DE ALQUILO CON EXCESO DE
ION
CLORURO
EN
ACETONA.
LA
JUSTIFICACIN MAS EVIDENTE DE ESTOS VALORES ES QUE LOS GRUPOS ALQUILO IMPIDEN EL ACERCAMIENTO DEL NUCLEFILO A LA PARTE POSTERIOR DEL CARBONO
ESTE EFECTO ESTRICO SE TRADUCE EN EL SIGUIENTE ORDEN DE REACTIVIDAD SN2 PARA LOS HALOGENUROS DE ALQUILO; METILO> PRIMARIO>SECUNDARIO>TERCIARIO. POR SUPUESTO QUE LAS MAGNITUDES DE LAS VELOCIDADES RELATIVAS , COMO LAS INDICADAS ANTES , DEPENDEN DE LA REACCIN ESPECFICA QUE SE ESTUDIE . EN PARTICULAR CUANDO MAS GRANDE SEA EL NUCLEFILO, TANTO MASSEAL NUMERO DE SUBSTITUCIN SER SU VELOCIDAD DE REACCIN. CUALESQUIERA QUE SEA LAS CONDICIONES DE REACCIN, O EL TAMAO DEL NUCLEFILO, LOS HALOGENUROS DE METILO Y ALQUILO PRIMARIOS CASI SIEMPRE SE SUBSTITUYEN CON UN MECANISMO SN2 MIENTRAS QUE LOS HALOGENUROS TERCIARIOS REACCIONAN EXCLUSIVAMENTE POR MEDIO DE LA RUTA ALTERNA, SEA, EL MECANISMO SN1.
REACTIVO.
Influencia del grupo saliente en el sustratoUNGRUPO SALIENTE TIENE DOS OBJETIVOS EN LAS REACCIONES ENLACE
CX (HACIENDO ELECTROFLICO AL P ARA
SN2: POLARIZA EL TOMO DE CARBONO) Y DESPRENDERSE
CON EL PAR DE ELECTRONES CON EL QUE ESTABA ENLAZADO AL TOMO DE CARBONO ELECTROFLICO. DEBERA SER: LLEVAR ACABO ESTAS MISIONES , UN BUEN GRUPO SALIENTE
1.Aceptor de electrones, para polarizar el tomo de carbono. 2.Estable (no una base fuerte) una vez que ha salido. 3.Polarizable, para estabilizar el estado de transicin.EL GRUPO SALIENTE DEBE SER EL ACEPTOR DE ELECTRONES PARA CREAR UNACARGA POSITIVA PARCIAL EN EL TOMO DE CARBONO, HACIENDO AL CARBONO ELECTROFLICO. EL ESTADO DE
UN GRUPO SALIENTE ACEPTOR DE ELECTRONES TAMBIN ESTABILIZA TRANCISION CARGANDO NEGATIVAMENTE . EL GRUPO SALIENTE DEBE
ESTAR ESTABLE UNA VEZ QUE E HA DESPRENDIDO CON EL PAR DE ELECTRONES QUE
LO UNAN AL CARBONO.
SE
NECESITA UN GRUPO SALIENTE ESTABLE PARA QUE LOS
VALORES ENERGTICOS SEAN FAVORABLES . EL ESTADO DE TRANSICIN.
EL
GRUPO SALIENTE SE DESPRENDE EN
FINALMENTE, ESTE
UN BUEN GRUPO SALIENTE DEBERA SER
POLARIZABLE , PARA MANTENER UN ENLACE PARCIAL CON EL TOMO DE CARBONO EN EL ESTADO DE TRANSICIN. ENLACE AYUDA A ESTABILIZAR EL ESTADO DE TRANSICIN Y REDUCE LA ENERGA DE ACTIVACIN
MECANISMO DE REACCIN
MATERIALES.y y y y y y y y y y y y AGITADOR DE VIDRIO (1). COLUMNA DE VIGREAUX (1). EMBUDO DE ADICIN CON TAPN (1) ESPTULA (1). MANGUERA DE HULE PARA CONEXIN (1). MATRAZ KITASATO (1). MATRAZ DE ERLENMEYER 50 ML (2). MATRAZ DE ERLENMEYER 125 ML (1). MATRAZ DE BOLA QF 25 ML (1). MATRAZ PERA DE DOS BOCAS (1). P ARRILLA DE CALENTAMIENTO. PINZAS DE TRES DEDOS CON NUEZ (4). y y y y y y y y y y y y y VIDRIO DE RELOJ (1). PORTA TERMMETRO (1). PROBETA GRADUADA 25 ML (1). RECIPIENTE DE PELTRE (1). REFRIGERANTE CON MANGUERAS (1). T DE DESTILACIN (1). T APN PARA ERLENMEYER 50 ML (1). TERMMETRO -10 A 400C (1). TUBO DE VIDRIO 20 CM (1), V ASO DE PRECIPITADO 250 ML (1). V ASO DE PRECIPITADO 400 ML (1). T DE VACIO (1). COLECTOR (1).
REACTIVOS.y y y y y y BROMURO DE SODIO (14.0 GR). SOLUCIN DE NAOH AL 5% (10.0 ML). NAOH (20.0 GR). ALCOHOL N-BUTLICO (10.0 ML). CIDO SULFRICO CONCENTRADO (10.0 ML). SULFATO DE SODIO ANHDRO (10.0 GR).
PROCEDIMIENTO1. COLOQUEEN UN MATRAZ DE DOS BOCAS UN EN EL MISMO MATRAZ DE AGITADOR MAGNTICO.
2. POSTERIORMENTEAADIR
DOS BOCAS COLOCAR
2.5
ML DE AGUA,
3.5 GR DE BROMURO DE SODIO.EL MATRAZ EN UN SISTEMA DE ACTIVAR LA AGITACIN, UNA VEZ ADICIONAR
3. COLOCAR REFLUJO,HECHO BUTANOL.
ESTO
2.5
ML
DE
N-
4. SEGUIR
MEZCLANDO Y ADICIONAR POR LA
BOCA LATERAL
2.5
ML DE CIDO SULFRICO COLOCAR UN
CONCENTRADO LENTAMENTE ,
TAPO DE HULE EN LA ENTRADA DE LA BOCA.
DEJAR QUE SE SIGA MEZCLANDO DURANTE 15 20 MIN. 5. COLOCAR AL FINAL DEL EQUIPO DE REFLUJO UNA TRAMPA DE N AOH PARA NEUTRALIZARLOS GASES RESULTANTES DE LA REACCIN EN UN MATRAZ DE ERLENMEYER CON
30 ML DE NAOH (TENER CUIDADO DE QUE NO SE ABSORBA EL N AOH POR MEDIO DE LA TRAMPA). 6. UNA VEZ PASADO EL TIEMPO DE MEZCLADO DESMONTAR EL EQUIPO DE REFLUJO Y ARMAR EL EQUIPO DE DESTILACIN SIMPLE . 7. C ALENTARLA MEZCLA DE REACCIN SUAVEMENTE EMPLEANDO EN EL
REFRIGERANTE AGUA FRA.
COLOCAR
ALREDEDOR DEL MATRAZ DE DOS BOCAS PAPEL ALUMINIO A MANERA DE CUBRIRLO PERFECTAMENTE .
8.LA
SE
EMPIEZA POR
A LA LA EL EL
NOTAR EL PROGRESO DE REACCIN LA APARICIN DE DOS FASES SIENDO QUE INFERIOR CONTIENE
BROMURO DE N-BUTILO.
9.
RECIBIREN
DESTILADO
UN
RECIPIENTE , ENFRIANDO EN UN BAO DE HIELO.
10. CONTINE
EL CALENTAMIENTO HASTA QUE EL DESTILADO ES CLARO Y NO
CONTIENE GOTAS ACEITOSAS .
11. P ASE EL DESTILADO A UN EMBUDO DE SEPARACIN Y LAVE CON 5 ML DE AGUA (EL BROMURO ES LA CAPA INFERIOR), AGITE VIGOROSAMENTE, VERIFIQUE EL PH QUE NO SEA ACIDO, EN CASO DE SER NECESARIO HAGA OTRO LAVADO CON 5 ML DE AGUA. 12. TRANSFIERA EL BROMURO DE N-BUTILO HMEDO A UN MATRAZ DE ERLENMEYER Y SEQUE CON SULFATO DE SODIO ANHDRO.
ResultadosSE OBTUVO 6.78 MILILITROS DE BROMURO DE N-BUTILO, DESPUS DE TODO EL RPOCEDIMIENTO. SE DESECHARON 26 MILILITROS TANTO DE LAVADOS COMO DE RECIDUOS DE REACCIN.
Conclusiones:PORMEDIO DE ESTA PRCTICA SE OBSERV Y APRENDI A REALIZAR LA OBTENCIN DE UN HALOGENURO DE ALQUILO ( BROMURO DE N- BUTILO) A PARTIR DE UN ALCOHOL PRIMARIO MEDIANTE UNA REACCIN DE SUSTITUCIN NUCLEOFLICABIMOLECULAR, AS COMO TAMBIN SE LOGR COMPRENDER EL POR QUE DE UTILIZAR CIERTO TIPO DE DISOLVENTES PARA FAVORECER LA REACCIN PARA LA MEJOR SALIDA DE LOS GRUPOS SALIENTES Y AL MISMO TIEMPO EL ATAQUE DEL REACTIVO NUCLEFILO EN ESTE TIPO DE REACCIONES YA QUE LAS REACCIONES DE SUSTITUCIN NUCLEOFLICA DEPENDEN DE VARIO FACTORES COMO EL TIPO DE DISOLVENTE, LA ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS REACTIVOS , LA TEMPERATURA( QUE ES UN MEDIO), ETC. CASO DE LAS REACCIONES NUCLEOFLICAS POR EL MECANISMO LLEVAN A CABO EN ALCOHOLES PRIMARIOS , NUNCA POR ESTRUCTURAS MUY INESTABLES POR LA
Y EN
EL
SN2 SN2
SIEMPRE SE DA EL PASO
SN1
YA QUE FORMAN
SN1,
EN CAMBIO POR LA
APROPIADO PARA LLEVAR A CABO LA REACCIN
IMGENES.-
BIBLIOGRAFIA.7. D. PAVIA, G.M. LAMPMANN Y G.S.KRIZ JR. INTRODUCCION TO ORGANIC LABORATORY TECHNIQUES. W.B. SAUNDERS CO. PHILADELPHIA U.S.A. (1976) PAG. 181-186. 8. VOGEL A.I. A TEXTBOOK OF PRACTICAL ORGANIC CHEMISTRY. 4a EDICION, LONGMANS LONDON (1978). 9. R.Q. BREWSTER Y C.A. VANDER WERF. CURSO PRACTICO DE QUIMICA ORGANICA. 2 EDICION EDITORIAL ALHAMBRA. ESPAA (1970). 10. K.D. ROBERTS Y M.C. CASERIO. MODERN ORGANIC CHEMISTRY, W.A. BENJAMIN INC. U.S.A. (1976). 11. N.L. ALLINGER ET ALL. QUIMICA ORGANICA, EDITORIAL REVERTE S.A. ESPAA (1975). 12. R.T. MORRISON Y R.N. BOYD. QUIMICA ORGANICA, 2a EDICION, FONDO EDUCATIVO PANAMERICANO. MEXICO (1985).
Practica 3DERIVADOS HALOGENADOS (OBTENCION DE CLORURO DE TERBUTILO)OBJETIVOSDE UN HALURO DE DE ALQUILO TERCIARIO A PARTIR DE UN ALCOHOL TERCIARIO MEDIANTE UNA REACCIN DE SUSTITUCIN NUCLEOFLICA. INVESTIGAR EL MECANISMO Y LAS REACCIONES COMPETITIVAS QUE OCURREN DURANTE LA REACCIN.
OBTENCIN
FUNDAMENTO
CONSERVACIN DE ALCOHOLES EN HALUROS DE ALQUILO SE PUEDE EFECTUAR POR VARIOS PROCEDIMIENTOS . CON ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS SE USAN FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO O HALUROS DE FOSFORO; TAMBIN SE PUEDE OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON ACIDO CLORHDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE ZINC ANHIDRO, O USANDO ACIDO SULFRICO CONCENTRADO Y BROMURO DE SODIO. L OS ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN AL HALURO DE ALQUILO CORRESPONDIENTE SOLO CON ACIDO CLORHDRICO Y EN ALGUNOS CASOS SIN NECESIDAD DE CALENTAR.
LA
Propiedades Volumen (mL) Densidad (G/mol) Masa molar (g/mol) Punto de ebullicin (c)
Terbutanol 6 0.786 74.12 83
Cloruro de terbutilo 0.851 92.57 51-52
FundamentoLA CONVERSIN DE ALCOHOLES EN CLORUROS DE ALQUILO SE PUEDEEFECTUAR POR VARIOS PROCEDIMIENTOS . CON ALCOHOLES PRIMARIOS YSECUNDARIOS SE USAN FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO YHALOGENUROS DE FSFORO; TAMBIN SE PUEDEN OBTENER CALENTANDOEL ALCOHOL CON CIDO CLORHDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE ZINCANHDRO.ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN AL HALOGENURO DEALQUILO CON CIDO CLORHDRICO SOLO Y EN ALGUNOS CASOS SINCALENTAMIENTO.
LOS
A)UNA
REACCIN
QUMICA
COMPRENDE
LA
CONVERSIN
DE
REACTIVOS
A
PRODUCTOS .
B) LAS REACCIONES PUEDEN SER BIMOLECULARES O UNIMOLECULARES. C) UN MECANISMO DE REACCIN ES LA DESCRIPCIN PASO POR PASO, DEL PROCESOQUE OCURRECUANDO LOS REACTIVOS SE CONVIERTEN A PRODUCTOS .
D) L A
CINTICA DE REACCIONES SE REFIERE AL ESTUDIO DETALLADO DE LA
VELOCIDAD DE LAS REACCIONESQUMICAS . P ERMITE ESTUDIAR UN MECANISMO, YA QUE PROPORCIONA UNA MEDIDA DE LASVELOCIDADES DE REACCIN, Y UNA INDICACIN SOBRE EL NMERO Y LA NATURALEZA DE LASMOLCULAS QUE INTERVIENEN EN LA REACCIN. L OS EXPERIMENTOS SE LLEVAN A CABO ATEMPERATURAS Y CONCENTRACIONES DE REACTIVOS CONTROLADAS . CON PRECISIN. CONFORMETRANSCURRE LA REACCIN SE PUEDEN DETERMINAR LA DISMINUCIN O EL AUMENTO DE UN REACTIVO OPRODUCTO EN FUNCIN DEL TIEMPO TRANSCURRIDO.
E) L A
INTERPRETACIN DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES , JUNTO CON UNA
EXPRESIN MATEMTICA, CONDUCE A UNA MEJOR COMPRENSIN DE LOS MECANISMOS DE REACCIN.
Cintica QumicaCINTICA ES EL ESTUDIO DE LA VELOCIDAD DE REACCIN, DETERMINADA QUE PRODUCTOS SE FORMAN MAS RPIDAMENTE .
LA
LA CINTICA TAMBIN AYUDA A PREDECIR COMO CAMBIA LA VELOCIDAD SI SE CAMBIAN LAS CONDICIONES DE REACCIN1. L A CUESTIN RELATIVA A LA RAPIDEZ SE ENCUENTRA EN EL CAMPO DE LA CINTICA, UNA RAMA DE LA QUMICA EN LA QUE SE HACEN ESFUERZOS PARA RELACIONAR LAS VELOCIDADES DE LAS REACCIONES CON LAS PROPIEDADES DE LOS REACTIVOS Y ASPECTOS TALES COMO EL VOLUMEN, LA TEMPERATURA Y LA PRESIN; DEBEMOS SUPONER QUE EXISTEN LOS TOMOS Y LAS MOLCULAS Y QUE LA TEORA CINTICA DE LOS GASES , LOS LQUIDOS , LOS SLIDOS Y LAS SOLUCIONES , ES SUSTANCIALMENTE CORRECTA. ANALIZANDO LAS VELOCIDADES DE LAS REACCIONES QUMICAS, DE ACUERDO CON LO QUE SE CREE QUE LOS TOMOS Y LAS MOLCULAS SON CAPACES DE HACER Y LO QUE SE CREA QUE HACEN VERDADERAMENTE . PRIMERO SE INTERPRETAN LOS DATOS , Y ESTOS EXPRESARLOS EN FORMA TIL. ESTE ENFOQUE SE DEBE , EN GRAN PARTE , EN UN CAMBIO QUMICO.
A+ B - C
A B+C
EN EL QUE A REACCIONA CON B C, PARA PRODUCIR A B Y C MEZCLANDO ESTE TIPO DE MUESTRA EN CUALQUIER EXPERIMENTO ESTN INVOLUCRADOS DECENAS O CIENTOS DE MILES DE BILLONES DE MOLCULAS DE AMBOS TIPOS . NO TODAS ELLAS SE MUEVEN EN LA MISMA DIRECCIN, YA QUE LA DISTRIBUCIN DE LAS DIRECCIONES DE MOVIMIENTOS ES AL AZAR; NI SE MUEVEN TAMPOCO TODAS A LA VELOCIDAD, YA QUE LA DISTRIBUCIN DE LAS VELOCIDADES ES TAMBIN AL AZAR.DE UNA REACCIN L A VELOCIDAD DE UNA REACCIN ES LA RAPIDEZ CON LA QUE APARECEN LOS PRODUCTOS Y DESAPARECEN LOS REACTIVOS . VELOCIDAD SE PUEDE DETERMINAR MIDIENDO EL AUMENTO DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS PRODUCTOS CON EL TIEMPO, BIEN, LA DISMINUCIN DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS CON EL TIEMPO. L AS VELOCIDADES DE REACCIN DEPENDEN DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS . CUANTO MAYORES SEAN LAS CONCENTRACIONES , CON FRECUENCIA CHOCARAN LAS MOLCULAS DE LOS REACTIVOS Y MAYOR SER LA PROBABILIDAD DE QUE SE PRODUZCA LA REACCIN. UNA ECUACIN DE VELOCIDAD ( ALGUNAS VECES LLAMADA LEY DE VELOCIDAD) ES LA REACCIN ENTRE LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS Y LA VELOCIDAD DE REACCIN OBSERVADA. C ADA REACCIN TIENE SU PROPIA REACCIN DE VELOCIDAD, DETERMINADA EXPERIMENTALMENTE MODIFICANDO LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS Y MIDIENDO EL CAMBIO EN LA VELOCIDAD.
VELOCIDAD
LA
POR EJEMPLO CONSIDERARSE LA REACCIN GENERAL:
A+B
C + D.
LA VELOCIDAD DE REACCIN GENERALMENTE ES PROPORCIONAL A LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS ([A] Y [B]) ELEVADAS A LOS COEFICIENTESAYB. SE UTILIZARA UNA EXPRESIN DE VELOCIDAD GENERAL PARA REPRESENTAR ESTA RELACIN COMO:
VELOCIDAD= KR [A] A[B]BVELOCIDAD. L OS VALORES DE LOS EXPONENTES ( A EXPERIMENTALMENTE . NO SE PUEDE ADIVINAR O CALCULAR LA ECUACIN DE VELOCIDAD A PARTIR DE LA ESTEQUIOMETRA DE LA REACCIN. L A ECUACIN DE VELOCIDAD DEPENDE DEL MECANISMO DE REACCIN Y DE LA VELOCIDAD DE LOS PASOS INDIVIDUALES EN EL MECANISMO. EN LA ECUACIN DE VELOCIDAD GENERAL, EL EXPONENTE A SE CONOCE COMO ORDEN DE LAREACCIN CON RESPECTO AL REACTIVO A, Y B ES EL ORDEN DE LA REACCIN CON RESPECTO A B. LA SUMA DE LOS EXPONENTES (A + B) SE CONOCE COMO ORDEN TOTAL DE LA REACCIN.
DONDEKR ES LA CONSTANTE DE YB) DEBEN SER DETERMINADOS
EJEMPLO: LA SIGUIENTE REACCIN TIENE UNA ECUACIN DE VELOCIDAD SENCILLA:
EXPERIMENTALMENTE SE COMPRUEBA QUE CUANDO SE DUPLICA LA CONCENTRACIN DE BROMURO DE METILO,[CH3BR] SE DUPLICA LA VELOCIDAD DE REACCIN. CUANDO SE DUPLICA LA REACCIN ION HIDRXIDO,[OH-] TAMBIN SE DUPLICA LA VELOCIDAD, POR LO TANTO, LA VELOCIDAD ES PROPORCIONAL TANTO A LA CONCENTRACIN DE CH3BR COMO A LA DE OH-, POR LO QUE LA VELOCIDAD DE REACCIN TIENE LA SIGUIENTE EXPRESIN:
CINTICA QUMICA OBTENCIN DE CLORURO DE TERBUTILO
MATERIALAGITADOR MAGNTICO BAO DE AGUA ELCTRICO BARRA DE AGITACIN MAGNTICA COLECTOR EMBUDO DE SEPARACIN EMBUDO DE FILTRACIN RPIDA ESPTULA DE ACERO INOXIDABLE MANGUERAS P/REFRIGERANTE MATRAZ DE BOLA 25ML MATRAZ ERLENMEYER 50ML TERMMETRO -10 A 400 C MATRAZ ERLENMEYER DE 125ML PINZAS DE TRES DEDOS CON NUEZ PORTA TERMMETRO PROBETA GRADUADA DE 25ML RECIPIENTE DE PELTRE REFRIGERANTE V ASO DE PP DE 250ML T DE DESTILACIN T APN DE CORCHO (NO.5) T APN ESMERILADO 14/23
SUSTANCIASACIDO CLORHDRICO CONCENTRADO 18 ML ALCOHOL TERBUTILICO 6ML CLORURO DE CALCIO 2GR SOLUCIN DE CARBONATO DE SODIO AL 10% 10 ML SULFATO DE SODIO ANHIDRO 1GR
Montaje del equipo
PROCEDIMIENTO1. ENUN MATRAZ ERLENMEYER DE 125 ML CON TAPN COLOQUE : 6ML DE TERBUTANOL, 18 ML DE ACIDO CLORHDRICO CONCENTRADO, 2 GR DE CLORURO DE CALCIO Y MZCLELOS CON AGITACIN VIGOROSA POR MEDIO DE UN AGITADOR MAGNTICO DURANTE 15 MIN. TRANSFIERA EL CONTENIDO DEL MATRAZ A UN EMBUDO DE SEPARACIN. DEJE REPOSAR HASTA LA SEPARACIN DE FASES Y ELIMINE LA CAPA INFERIOR ( NOTA 1). LAVE DOS VECES EL CLORURO DE TER-BUTILO FORMADO CON UNA SOLUCIN DE CARBONATO DE SODIO AL 10% (5 ML CADA VEZ/NOTA 2). SEQUE EL CLORURO DE TER-BUTILO CON SULFATO DE SODIO ANHIDRO Y PURIFQUELO POR DESTILACIN SIMPLE ( NOTA 3). RECOJA LA FRACCIN QUE DESTILA ENTRE 42 45 C.
2. 3. 4. 5. 6.
OBSERVACIONES*L A FASE INFERIOR CORRESPONDE AL HCL RESIDUAL. *DURANTE LOS LAVADOS EL CLORURO DE TERBUTILO QUEDA EN LA FASE SUPERIOR. *CONSULTE LA DENSIDAD DEL CLORURO DE TERBUTILO. *EMPLE UN SISTEMA DE DESTILACIN SENCILLA, CALIENTE EL MATRAZ SUMERGIDO EN UN BAO M ARA. *RECIBA EL DESTILADO EN UN MATRAZ CON UN BAO DE HIELO. *P ARA OBTENER DATOS CORRECTOS SE NECESITA QUE EL MATERIAL EMPLEADO ESTE LIMPIO Y SECO. *DESDE EL MOMENTO QUE AGREGA LA MEZCLA DE ETANOL-AGUA EMPIECE A CONTAR EL TIEMPO DEDOS MINUTOS PARA HACER LA PRIMERA TITULACIN. *UTILICE 1 2 GOTAS DE FENOFTALENA. *EL PUNTO FINAL DE LA TITULACIN ES CUANDO SE PRODUCE EL VIRE AL COLOR ROSA TENUE Y ESTE PERSISTE POR UN MINUTO. *P ARA OBTENER MEJOR DETECCIN DEL PUNTO DE EQUIVALENCIA, SUMERJA EL MATRAZ, QUE CONTIENE LA ALCUOTA, EN UN BAO DE HIELO
RESULTADOSLA MEZCLA INICIAL ERA UNA SOLUCIN TURBIA QUE AL SER CALENTADA SE TORNO TRANSPARENTE . RENDIMIENTO.PESO DEL MATRAZ: 51.546 GR PESO DEL MATRAZ CON SOLUCIN: 66.643 GR PESO DE MATRAZ CON DESTILADO: 60.788 GR -------------------5.855 GR
ConclucionMEDIO DE ESTA PRCTICA SE LOGR COMPROBAR EXPERIMENTALMENTE EL MECANISMO DE UNA REACCIN DE SUSTITUCIN NUCLEOFLICAUNIMOLECULAR, MEDIANTE LA DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE LA VELOCIDAD DE REACCIN A
POR
PARTIR DE LAS CONCENTRACIONES OBTENIDAS DEL MISMO AL OBTENER UN PRODUCTO, PARA DESPUS AL MISMO HIDROLIZARLO Y A PARTIR DE ESTE DETERMINAR SU VELOCIDAD DE REACCIN Y AS MISMO SU CONSTANTE ; TAMBIN SE DETERMIN EL MISMO MEDIANTE LA DETERMINACIN DEL MTODO GRFICO PARA LA COMPROBACIN DEL ORDEN EN EL QUE SE LLEVO A CABO LA REACCIN. POR LO TANTO, SE PUEDE COMPROBAR UNA REACCIN DE SUSTITUCIN NUCLEOFLICA EXPERIMENTALMENTE CON LOS DATOS NECESARIOS PARA LA MISM
BIBLIOGRAFIA- LAIDER K.J., CINTICA DE REACCIONES. VOL. 1, EDITORIAL ALAMBRA, MADRID, ESPAA, 1971, PP 1-10, 19-29. - BREWSTER, R. Q. Y V ANDER, WERF C. ORGNICA, 2 . EDICIN, ALAMBRA, ESPAA, 1970. PP. 82-86. A., C URSO PRCTICO DE QUMICA
- MORRISON, R. T. Y BOYD, R. N., QUMICA ORGNICA, FONDO EDUCATIVO INTERAMERICANO, MXICO, 1976. 41 - MOORE, A. J. Y D ALRYMPLE, D. L., EXPERIMENTAL METHODS IN ORGANIC CHEMISTRY, 2A. ED., W. B. S AUNDERS, EU, 1976, PP. 271-275.
Practica 4Clculos con constantes de equilibrio.
La CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KC) SE CALCULA SABIENDO LAS CONCENTRACIONES UNA VEZ QUE SEPAMOS EL VALOR DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO , SE PUEDE UTILIZAR ESTA ECUACIN PARA RESOLVER CONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO CONOCIDAS.CONOCIDAS EN EL EQUILIBRIO.
Ejemplo del clculo de la constante de equilibrio (Kc) :
SE DA EL SIGUIENTE EQUILIBRIO A 230 C 2NO(g) + O2(g) 2NO2
NECESITAMOS SABER LAS CONCENTRACIONES PARA PODER REALIZAR LA ECUACIN:
CONCENTRACIONES: [NO] = 0 0542M [O2] = 0 127 M [NO2] = 15 5M *Resolucin:
Reactivos Kc = [NO2]22NO(g) + O2(g) [NO]2 [O2] 2NO2
Productos
NOTA: LOS CUADRADOS DE LA ECUACIN CORRESPONDEN CON EL NUMERO QUE VAYA DELANTE DE CADA FRMULA. P ARA CALCULAR LA ECUACIN SE SITAN LOS PRODUCTOS ARRIBA DIVIDIDO POR LOS REACTIVOS.
Kc =
(155)2 = 644 105( El resultado se da sin unidades) (00542)2 (0127)
KC SOLO SER CONSTANTE SI NO HAY CAMBIO DE TEMPERATURA.
Usos de la constante de equilibrio:AYUDAR A PREDECIR LA DIRECCIN DE UNA MEZCLA PARA LOGRAR EL EQUILIBRIO - CALCULAR LAS CONCENTRACIONES DE REACTIVOS Y PRODUCTOS UNA VEZ ALCANZADO EL EQUILIBRIO .
Predecir la direccin de una reaccin:EJ : LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO PARA LA SIGUIENTE REACCIN ES KC = 543 A 430 C H2(g) + I2(g) 2HI(g)
EN EL EXPERIMENTO SE COLOCAN 0243 MOLES DE H2, 0146 MOLES DE I2 Y 198 MOLES DE HI EN UN RECIPIENTE DE 1L A 430C . Se llevar a cabo una reaccin neta que forme mas H2 e I2 , o bien mas HI? - Se sustituyen las concentraciones iniciales en la expresin de equilibrio
[HI]20= [H2]0 [I2]0
(198)2111 (0243)(0146)
Cociente de reaccin (Qc)
El subndice 0 se refiere a las concentraciones iniciales.
Como el cociente
[HI]20es mayor que Kc, este sistema no esta en equilibrio. [H2]0 [I2]0
El HI reaccionar para formar H2 e I2, disminuyendo el valor del cociente, por tanto la reaccin tendr la direccin de derecha a izquierda H2(g) + I2(g) 2HI(g)
El cociente de reaccin (Qc) sirve para determinar que direccin tomar una reaccin para estar en equilibrio, si se compara con la constante de equilibrio (Kc).
Hay 3 casos posibles:
-
-
Qc>Kc : La relacin de las concentraciones iniciales de los productos entre los reactivos es demasiado grande. Para alcanzar el equilibrio, los productos se deben compartir en reactivos. El sistema avanzar de derecha a izquierda, consumiendo productos y formando reactivos, para alcanzar el equilibrio. Qc = Kc : Las concentraciones iniciales son concentraciones en equilibrio. Qc
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