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  • 1. INSTITUTO DIVINO ROSTRO QUIMICA 5º AÑO PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ALCOHOLES
  • 2. Oxidación de alcoholes Los alcoholes son compuestos del carbono que se caracterizan por la presencia en su molécula del grupo funcional –OH . Dicho grupo le confiere ciertas propiedades a este grupo de compuestos. Una de las propiedades más importantes de los alcoholes es su oxidación. En general, se denomina oxidación al proceso por el cual una sustancia se transforma en otra que tiene un mayor porcentaje de oxigeno en la molécula. Se puede detectar si se produce una oxidación si se observa los números de oxidación de los elementos de las sustancias intervinientes: cuando el número de oxidación de un elemento aumenta durante la reacción, entonces se dice que dicho elemento se ha oxidado. En oposición, cuando durante una reacción una sustancia disminuye su porcentaje de oxigeno en la molécula, el cambio se denomina reducción. Además, si observamos los números de oxidación, estos disminuyen durante la reducción. Ambas reacciones ocurren simultáneamente, es decir que mientras una sustancia se oxida la otra se reduce. La sustancia que permite que otra se oxide es el agente oxidante . Por lo tanto, la sustancia que permite que otra se reduzca es el agente reductor . A estas dobles reacciones de oxidación y reducción se las suele llamar reacciones redox .
  • 3. Para poder desarrollar este aspecto, necesitamos primero recordar que los alcoholes con un solo grupo –OH (monoles) pueden clasificarse según la ubicación del grupo funcional en la cadena carbonada, en: Alcoholes primarios : el grupo –OH se encuentra unido a un carbono terminal (es decir, extremo de cadena). Ejemplo: propanol-1 Alcoholes secundarios : el grupo –OH se encuentra unido a un carbono que no es extremo de cadena y además que esta unido solo a dos carbonos mas. Ejemplo: propanol-2 Alcoholes terciarios : el grupo –OH esta unido a un carbono que, a su vez, esta unido a otros 3 carbonos. Por ejemplo: 2-metil propanol-2 Esta clasificación es importante porque, si bien en general los alcoholes son oxidables, el producto formado dependerá de la clase de alcohol que se oxide y del agente oxidante que se utilice. Los agentes oxidantes son sustancias que pueden ceder oxigeno a otras, para que se produzca la oxidación. Hay agentes oxidantes suaves (como el oxido de cobre (II)) y agentes oxidantes fuertes (como la solución acuosa de dicromato de potasio con acido sulfúrico).
  • 4. La siguiente tabla muestra la clase de compuesto que se obtiene cuando se oxidan las distintas clases de alcoholes con los diferentes tipos de oxidantes: VARIOS PRODUCTOS NO REACCIONA ALCOHOL TERCIARIO CETONA CETONA ALCOHOL SECUNDARIO ÁCIDO ALDEHÍDO ALCOHOL PRIMARIO OXIDANTE FUERTE OXIDANTE SUAVE
  • 5. En el caso de los alcoholes primarios y secundarios, el producto que se obtiene en la oxidación (ya sea suave o fuerte) tiene la misma cadena carbonada que el alcohol original, sólo cambia su grupo funcional. En el caso de los alcoholes terciarios, un oxidante fuerte provoca la ruptura de la cadena carbonada del alcohol, con la consiguiente formación de varios productos con cadenas de carbonos distintas del alcohol original (estos productos no pueden predecirse). Un ejemplo sencillo de la oxidación de alcoholes es el proceso de obtención del vino: la uva contiene un azúcar (la fructosa) que es fermentescible (es decir que puede fermentar). También en la uva hay levaduras que provocan dicha fermentación. Como producto de la fermentación se forma un alcohol (el etanol) y también CO 2 (que se puede reconocer porque enturbia el agua de cal por formación de carbonato de calcio). Luego se produce una segunda fermentación más controlada (evitando la presencia del oxigeno) de manera tal que el etanol no se oxide demasiado. El etanol es un alcohol primario, su oxidación suave formará un aldehído (el etanal) que le dará al vino un sabor agradable. Si la oxidación continua, entonces se formará un ácido (el ácido etanoico o acético), de sabor agrio, transformándose el vino en vinagre (este proceso se realiza a propósito cuando la finalidad es obtener vinagre de vino). Si accidentalmente el alcohol de un vino se transforma en vinagre, se dice que el vino está picado .
  • 6. Analizador de aliento – Control de alcoholemia El primer analizador de aliento para control de alcoholemia, se basó en la oxidación fuerte del etanol con una solución de dicromato de potasio y acido sulfúrico. La solución oxidante es de color anaranjado (debido a la presencia del ión dicromato). Cuando el etanol entra en contacto con esta solución, se produce una reacción redox (oxidación y reducción simultáneas): se oxida el etanol y se reduce el ión dicromato anaranjado . La reducción del ión dicromato produce una nueva especie (el óxido de cromo) cuyo color es verde . Por lo tanto, si una persona sopla a través de un tubo de manera que su aliento tome contacto con una solución oxidante de dicromato, y la solución cambia de anaranjado a verde, significará que esta persona tenía en su aliento una cantidad de etanol suficiente como para considerar que su sangre contiene más etanol que el permitido para manejar un vehiculo. La relación entre la concentración de etanol en el aliento y en sangre es de 1/2000.
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  • 10. Una reacción para reconocer el grupo funcional de los aldehídos
    • Los aldehídos son compuestos oxigenados que presentan el grupo funcional formilo (H-C=O) en un carbono extremo de cadena. Se pueden obtener por oxidación suave de un alcohol primario.
    • Los aldehídos son agentes reductores. El reactivo de Fehling está constituido por la mezcla de dos soluciones: la A es una solución de sulfato cúprico en agua, la B es una solución de tartrato doble de sodio y potasio con hidróxido de sodio. La mezcla de volúmenes iguales de ambas, constituye el reactivo de Fehling, que se utiliza para reconocer la presencia del grupos funcional de aldehídos en una muestra. El reactivo de Fehling es una solución de color azul turquesa.
  • 11. Cuando se pone en contacto con un aldehído, su color cambia a verde (en primer término) hasta rojo ladrillo e inclusive a veces se obtiene cobre metálico finamente dividido (se suele llamar espejo de cobre ).
  • 12. ¿Por qué cambia de color el reactivo de Fehling en presencia de un aldehído?
    • El ión Cu 2+ presente en la solución de Fehling A se transforma en Cu + (reducción) por acción del aldehído (agente reductor). Si se forma el espejo de cobre, es porque la reducción continuó hasta Cu metálico (el numero de oxidación de las sustancias simples es cero). Por consiguiente, el aldehído presente en la muestra analizada se oxida al ácido correspondiente. En el ensayo realizado en el laboratorio, se utilizó como aldehído el formol (o formaldehído o metanal) que, cuando se oxida genera ácido fórmico o metanoico.
    • Si todo esto ocurre, entonces puede decirse que la sustancia que se mezcló con el reactivo presenta por lo menos un grupo funcional formilo.
  • 13. Esterificación
    • Los alcoholes pueden reaccionar con los ácidos carboxílicos, en presencia de acido sulfúrico como agente deshidratante, formando ésteres .
    • Los ácidos carboxílicos presentan en su molécula el grupo funcional carboxilo (HO-C=O) en un carbono extremo de cadena. Los alcoholes, como ya vimos, presentan por lo menos un grupo funcional –OH. El ácido sulfúrico (H2SO4) que se agrega para producir la reacción, permite la ruptura de ciertas uniones en las moléculas del acido y del alcohol: se separa el H del grupo funcional carboxilo (HO-C=O) y también se separa el grupo funcional del alcohol de la cadena carbonada (-OH). Por consiguiente, se unen los restos de las cadenas del ácido y del alcohol formando una única molécula (el éster) mientras que los átomos separados (el H del ácido y el OH del alcohol) se unen formando agua (de allí que al ácido sulfúrico se lo indique como deshidratante).
    • Los ésteres forman las principales esencias de flores y frutas. Por ejemplo, la esencia de banana es el éster acetato de amilo, que se forma a partir del ácido acético o etanoico y el alcohol amílico (un isómero del pentanol).
    • Un éster bastante conocido, presente en algunos medicamentos, es el salicilato de metilo, un analgésico que suelen contener las cremas para contracturas musculares. Se puede obtener a partir del ácido salicílico y el metanol.
    • Algunos ésteres están formados por ácidos carboxílicos de cadena carbonada larga (llamados comúnmente ácidos grasos ). Dichos ésteres son las grasas y los aceites , que estudiaremos más adelante.