Qca del carbono - Unidad 2 PARTE 2.docx

7/28/2019 Qca del carbono - Unidad 2 PARTE 2.docx

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Qumica del carbono 6 ao

UNIDAD 2: Compuestos orgnicosoxigenados y nitrogenados

Parte 2:Reacciones qumicas de compuestos orgnicos

Profesor: Martn Crispino


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Qumica del carbono 6 aoReacciones qumicas de compuestos orgnicosEl estado (o nmero) de oxidacin de los tomos de carbonoCuando queremos estudiar reacciones qumicas en molculas orgnicas, muchas veces es importante reconocer el

estado de oxidacin de tomos como el carbono.

Definimos el estado de oxidacin como el nmero de cargas que tendra un tomo si los electrones hubieran sido

transferidos completamente en la direccin indicada por la diferencia de electronegatividad

Qu quiere decir esta definicin? En las molculas, como ya sabemos, los electrones del ltimo nivel de energa

son compartidos por los tomos ya que se unen por uniones covalentes. En las reacciones qumicas orgnicas de

oxidacin-reduccin es conveniente asignar nmeros de oxidacin a los tomos para estudiar si se ha producido una

oxidacin o una reduccin en las molculas. Recordemos que una oxidacin implica la prdida de electrones de un

tomo mientras que la reduccin implica la ganancia de electrones.

Oxidacin: Prdida de electrones por parte de un tomo Reduccin: Ganancia de electrones por parte de un tomo.

Procedamos al estudio del estado de oxidacin de la siguiente reaccin que produce monxido de azufre:

2 S + O2 2 SO

Como el SO (monxido de azufre) no es un compuesto inico, sino molecular, en realidad no se transfieren

electrones durante su formacin. La estructura de Lewis del SO formado (en la que se comparten electrones) es la

siguiente:

Sin embargo, debido a la electronegatividad, podemos establecer si hay una oxidacin o reduccin de los tomos

que formaron dicho compuesto teniendo en cuenta los electrones que comparten. Analicemos el estado de

oxidacin del monxido de azufre haciendo su estructura de Lewis.

Para las molculas (donde hay electrones compartidos) como en este caso, se supone que ha habido una

transferencia completa de electrones, y los tomos ganaron o perdieron electrones. As, los nmeros de oxidacin

reflejan el nmero de electrones que cada tomo hubiera transferido si no compartieran los electrones. El tomo

con mayor electronegatividad va a ser el que se llevara los electrones quedando con nmero de oxidacin negativo.

En el caso del monxido de azufre, el oxgeno (por tener un doble enlace con el azufre y ser ms electronegativo)

va a tener un nmero de oxidacin igual a -2 ya que se llevara los dos electrones del azufre en la unin. Por otra

parte, el azufre va a tener un nmero de oxidacin +2 porque perdera dichos electrones.


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En el caso de los reactivos, no hay cargas en los tomos de las molculas ya que las molculas no estn formadas por

distintos tomos con distinta electronegatividad. Por lo tanto, su nmero de oxidacin es cero.

En la siguiente reaccin aparecen nmeros colocados encima de los smbolos de los elementos que corresponden a

los nmeros de oxidacin.

IMPORTANTE! Los nmeros de oxidacin permiten identificar, a simple vista, los elementos que se han oxidado y reducido. Los

elementos que muestran un aumento en el nmero de oxidacin como el azufre en el ejemplo anterior- se han oxidado. El

oxgeno se ha reducido, por lo que sus nmero de oxidacin es menor que al inicio de la reaccin.

Actividades1. A qu se denomina oxidacin y reduccin de un tomo?2. Define estado (o nmero) de oxidacin de un tomo en una molcula.3. Compara el estado de oxidacin del carbono de las siguientes molculas orgnicas (solo del carbono que formaparte del grupo funcional):

Molcula orgnica Ejemplo (Forma desarrollada) Estado de oxidacin del carbono

del grupo funcional

Aldehdo

Cetona

cido orgnico

Amina

Amida

4. a. Reescribe las siguientes reacciones qumicas indicando la forma desarrollada de cada molcula. Indica adems,los tipos de molculas orgnicas que observes (las reacciones no estn balanceadas).

CH3

CHO + H2 CH3

CH2OH

CH3 CHO + CrO3 CH3 COOH + Cr+3

CH3 CO CH3 + Zn + HCl CH3 CHOH CH3 + ZnCl2

CH3 CH2OH + CuO CH3 CHO + Cu2O

CH2 = CH2 + H2 CH3 CH3

b. Indica el nmero de oxidacin de cada tomo (indcalo con un nmero encima de la reaccin)c. En cada reaccin, cul fue la molcula que se oxid y cul la molcula que se redujo? Justifica, a modo general,como te diste cuenta.


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Reacciones qumicas de los compuestos orgnicos1.Reacciones de oxidacin de compuestos orgnicosVamos a estudiar dos tipos de reacciones de oxidacin de compuestos orgnicos; la oxidacin simple y la

combustin.

Reacciones de combustin

Todos los compuestos orgnicos oxigenados reaccionan con el oxigeno para dar CO2, H2O y liberacin de gran

cantidad de energa que observamos en forma de llamas. La reaccin de combustin no es ms que una oxidacin

del compuesto orgnico y una reduccin del oxgeno molecular y para poder llevarse a cabo necesita una fuente de

calor.

CH3 CH2OH + 7/2 O2 2 CO2 + 3 H2O

CH3-CHO + 3 O2 2 CO2 + 2H2O

Combustiones completas e incompletasHasta ahora vimos un tipo de combustin que solo genera dixido de carbono y agua denominada combustincompleta. Sin embargo cuando hay poco oxgeno presente, muchas veces suceden combustiones incompletasdonde tambin (adems del dixido de carbono y agua, tambin pueden producirse otros productos comomonxido de carbono (CO2) y carbono slido (C).

En el siguiente ejemplo se observa la combustin incompleta del hexano:

C6H14 + 4 O2 CO + 5 C + 7 H2O

Reacciones de oxidacin simple

Los alcoholes, en presencia de un oxidante dbil, como el dixido de cobre (CuO), dan aldehdos (en caso de ser

alcoholes primarios) y cetonas (en caso de ser acoholes secundarios).

CH3 CH2OH + CuO CH3 CHO + Cu2O

ALCOHOL CETONA

En el caso que los alcoholes primarios reaccionen frente a un oxidante mucho ms fuerte, como el caso del

dicromato de potasio (K2Cr2O7), los alcoholes primarios se oxidan a aldehdos, pero rpidamente estos se vuelven a

oxidar a cidos orgnicos o carboxlicos

.

Reaccin de alcoholes con oxidante fuerte:

Oxidacin de compuestos orgnicos

Si estudiamos detalladamente las oxidaciones de compuestos orgnicos, observaremos que forman una serie decompuestos siguiendo los siguientes pasos a medida que reaccionan:

ALCOHOLES SECUNDARIOS + OXIDANTE CETONAS ALCOHOLES PRIMARIOS + OXIDANTE ALDEHIDOS ACIDOS ORGANICOS (SI EL OXIDANTE ES FUERTE)

Esto sucede as ya que a medida que paso de alcohol a aldehdo o cetona y posteriormente a cidos, el carbono delgrupo funcional aumenta su estado de oxidacin por lo que decimos que la molcula orgnica se oxida frente aalguno compuesto reductor.


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2. Reacciones de condensacinLas reacciones de condensacin tienen la caracterstica de unir a dos reactivos para dar un solo producto con

eliminacin de una molcula de agua. Estudiaremos dos tipos de reacciones de condensacin:

Reacciones de condensacin para formar esteresEn este caso, un cido reacciona con un alcohol para dar el compuesto orgnico denominado ster y adems una

molcula de agua. La reaccin necesita de un medio cido para producirse.

Reacciones de condensacin para formar amidas

En este caso, un cido reacciona con una amina para dar el compuesto orgnico denominado amida y adems una

molcula de agua. La reaccin necesita tambin de un medio cido para producirse.

Por qu se producen las reacciones de condensacin estudiadas?El grupo funcional de los cidos presenta un sector muy reactivo en su carbono debido a que los oxgenos delmismo atraen los electrones hacia su regin (por ser muy electronegativo) y por lo tanto crea un polo positivo en elcarbono.

Figura: Grupo funcional de los cidos

donde se observa los polos positivos y negativos.

Este polo positivo genera que molculas con cargas o polos negativos puedan unirse al carbono (como es el caso de

los alcoholes y las aminas con un sector muy negativo en el oxigeno y en el nitrgeno respectivamente) dando lugara las reacciones de condensacin y formando steres y amidas.

Ejemplo de la formacin de amidas:


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Actividades1. a. Cules son los productos de una reaccin de combustin completa? y los de las combustiones incompletas?b. Si la reaccin de combustin implica una reaccin de un compuesto orgnico con oxigeno liberando energa enforma de calor y llamas, por qu el alcohol por ejemplo, no se prende fuego instantneamente con el oxigeno de laatmsfera?

2. Teniendo en cuenta la siguiente frase extrada del texto: La combustin no es ms que un proceso de oxidacindel compuesto orgnico por parte del oxgeno, observa la siguiente reaccin y comprueba que dicha frase esverdadera analizando los estados de oxidacin de cada tomo.

CH3-CHO + 3 O2 2 CO2 + 2H2O

3. a Comprueba que en las oxidaciones de alcoholes ocurre el siguiente proceso analizando los estados de oxidacinde los carbonos en cada tipo de compuesto orgnico mediante un ejemplo:

I) ALCOHOLES SECUNDARIOS +OXIDANTE CETONASII) ALCOHOLES PRIMARIOS + OXIDANTE ALDEHIDOS + OXIDANTE ACIDOS

b. De qu depende qu a veces un alcohol pueda oxidarse a aldehdo y a veces puede oxidarse a cido?

4. a. Qu caracterstica tienen las reacciones de condensacin?b. Explica por qu los cidos pueden sufrir reacciones de condensacin con amina o alcoholes.

5. Completa las siguientes reacciones de condensacin indicando el tipo de molcula orgnica de cada estructura:

a.

b.

6. Completa las siguientes reacciones indicando los tipos de molcula orgnica que aparezcan y el tipo de reaccin:

a. CH3 CH2 CH2OH + CuO CH3 CHO + Cu2O

b.

c.


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d. CH3CH2CH2CHO + O2

e.

Trabajo Prctico: Test de alcoholemiaMateriales

- Etanol 96% (alcohol fino de la farmacia)- Solucin de dicromato de potasio (20%p/v)- cido sulfrico concentrado- 2 Tubos de ensayo y gradilla- Pipetas

Procedimiento

1. Colocar en la gradilla 2 tubos de ensayo.2. En cada tubo colocar 3 ml de solucin de dicromato de potasio y 1 ml de etanol3. Colocar en el tubo 1, 3 4 gotas de cido sulfrico (CON MUCHO CUIDADO)

Preguntas extras

1. Para qu se utiliza cada tubo de ensayo?2. Cul es el producto final orgnico de esta reaccin? Cmo te diste cuenta que se form dicho compuesto?3. Qu otro compuesto podra ser encontrado luego de realizar la experiencia? Justifica.4. Si posee en un vaso de precipitado 75 gramos de dicromato de sodio, cunta agua debera agregar para poderobtener una solucin 20% p/v? Realiza los clculos necesarios.

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