ANÁLISE QUALITATIVA DE ÁLCOOIS

NOMES: Maria Luiza Aquino, Mariana Gabriela de Oliveira, Ruslam Eleutério

TURMA: Química 2A

DISCIPLINA: Química Orgânica Prática

BELO HORIZONTE

06 de julho e 03 de agosto de 2010

ANÁLISE QUALITATIVA DE ÁLCOOIS

Relatório apresentado para avaliação na disciplina de Química

Orgânica Prática, do Curso Técnico de Química do Centro

Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, ministrado

sob orientação do professor Ildefonso Binatti.

BELO HORIZONTE

06 de julho e 03 de agosto de 2010

INTRODUÇÃO

Álcoois é um grupo funcional orgânico caracterizado pela presença do grupo hidroxila (OH) em

carbono saturado. Este grupo pode ser dividido em álcoois primários, secundários e terciários,

sendo que tais nomes derivam da ligação do grupo funcional com o carbono que realiza

interações com um, dois ou três carbonos respectivamente.

Dos alcoóis o mais utilizado em nossa sociedade é o Etanol, produzido principalmente a partir da

fermentação de alimentos ricos em açúcares, ele tem grande aplicação: Por ser extremamente

oxidante é excelente bactericida, além da utilização na fabricação de medicamentos, bebidas e

como fonte de energia sustentável.

É interessante ressaltar que o álcool como bebida é utilizado pelos seres humanos a milhares de

anos, e sua produção provavelmente foi descoberta pela observação de que animais, que após

comerem certas frutas apodrecidas, ficavam embriagados.

OBJETIVOS

Aprender a diferenciar álcoois a partir de suas propriedades químicas e físicas, entendendo as

implicações dos resultados.

MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

- Balões volumétricos;

- Caixa de fósforos;

- Capela;

- Cápsulas de porcelana;

- Pipetas de Pasteur;

- Tubos de ensaio.

SUBSTÂNCIAS

- Água destilada;

- Bicromato de potássio 0,1 eq. L-1;

- Cloreto de zinco;

- Etanol;

- Fenolftaleína;

- H2SO4 concentrado;

- HCl concentrado;

- Isobutanol;

- Isopentanol;

- Isopropanol;

- Metanol;

- NaOH 10% p/v;

- Óleo lubrificante;

- Propanol;

- Sódio metálico;

- Solução de lugol (solução aquosa de I2 e KI).

PROCEDIMENTOS

I) Densidade e Solubilidade

1- Determinar, pelo método do balão volumétrico, a densidade de algumas amostras de álcoois.

2- Testar a solubilidade dos álcoois em água e em compostos apolares (utilizar óleo lubrificante),

utilizando um tubo de ensaio e partes iguais dos compostos (aproximadamente 1ml).

3- Anotar os resultados na Tabela 01.

II) Oxidação enérgica

1- Adicione 2 mL das amostras de álcool em 3 tubos de ensaio previamente limpos e secos.

2- Em cada tubo, adicione 1 mL de K2Cr2O7 e 5 gotas de ácido sulfúrico concentrado.

3- Observar atentamente e anotar os resultados na Tabela 02.

IV) Teste de Lucas

1- Adicione 0,5mL das amostras de álcool em 3 tubos de ensaio previamente limpos e secos.

2- Adicionar em cada tubo 3mL do reativo de Lucas.

3- Observar atentamente o tempo das reações e anotar os resultados na Tabela 03.

V) Reação com Sódio metálico

1- Adicione 1mL das amostras de álcool em 3 tubos de ensaio previamente limpos e secos.

2- Adicionar um pequeno fragmente de sódio metálico a cada um dos tubos, cuidadosamente.

3- Observar atentamente o desprendimento de gás e o tempo das reações, pingar fenolftaleína

para comprovar a formação de base e anotar os resultados na Tabela 02.

VI) Teste do iodofórmio

1- Adicione 10 gotas das amostras de álcool em 3 tubos de ensaio previamente limpos e secos,

4 ml de água destilada e agite.

2- Adicionar 1mL de NaOH a 10%p/v e 1mL de solução de lugol (solução aquosa de I2 e KI).

3- Agitar e observar precipitação, anotar os resultados na Tabela 02.

VII) Reação de combustão

1- Coloque 2mL das amostras de álcool em cápsula de porcelana.

2- Adicionar a cada cápsula um fósforo aceso.

3- Observar as chamas e suas diferenças e anotar os resultados na Tabela 03.

RESULTADOS

Tabela 01. Densidade e solubilidade de álcoois

Álcool Solubilidade Densidade

Nome Estrutura Água Óleo Encontrada Tabelada (20 ºC)

Metanol Solúvel Insolúvel 0,794 0,792

Etanol Solúvel Solúvel 0,793 0,790

PropanolSolúvel Solúvel

0,799 0,803 (25 ºC)

Isopropanol Solúvel Solúvel 0,783 0,785

Isobutanol Insolúvel Solúvel 0,798 0,802

Isopentanol Insolúvel Solúvel 0,817 0,810

Tabela 02. Reações de caracterização de álcoois

Álcool Oxidação com K2Cr2O7/ H2SO4

Reação com HCl/ZnCl2

Reação com sódio metálico

Teste do Iodofórmio

Nome Classificação

Etanol Primário Mudança de cor para azul-

esverdeado

Não ocorreu reação

Efervescência rápida

Reage formando precipitado

amarelo

Isopropanol SecundárioMudança de cor

para azul-esverdeado

Forma uma emulsão

Efervescência lenta

Reage formando precipitado

amarelo

Terc-butanol Terciário

Não ocorreu reação

Forma uma emulsão

Efervescência muito lenta

Não ocorreu reação

Tabela 03. Reações de combustão dos alcoóis

ÁlcoolCor da chama Velocidade

comparativaPresença de fuligem

Nome Estrutura

Metanol Incolor Muito rápida Ausente

Etanol Azulada

Rápida, porém menos rápida que a do

metanolAusente

Propanol

Predominantemente azul e um pouco

amarelada

Rápida, porém menos rápida que a do etanol

Ausente

Isopropanol

Predominantemente azul e um pouco

amareladaLenta Ausente

Isobutanol

Predominantemente amarela

Lenta, porém mais lenta que a do

isopropanolAusente

IsopentanolMuito amarelada Muito lenta Ausente

DISCUSSÃO

I – Densidade e Solubilidade

I.1 - Solubilidade:

A molécula do álcool é constituída por duas partes: uma apolar e uma polar. A parte polar é onde

se encontra a hidroxila e que, consequentemente é solúvel em água (polar) e não é solúvel em

hexano (apolar). Já a parte apolar é a parte da cadeia carbônica e não é solúvel em água, porém

é solúvel em hexano. A solubilidade em água pode ser explicada pela possibilidade de ocorrer

ligações de hidrogênio entre as moléculas de álcool e água.

Desta forma, com o aumento da cadeia cabônica, aumenta-se a parte apolar e,

consequentemente, diminui a solubilidade em água, aumentando a solubilidade no hexano.

Isso é verificado ao observar a solubilidade das amostras estudadas.

O metanol é solúvel apenas em água pela hidroxila (parte polar) prevalecer sobre o único carbono

(parte apolar), fazendo com que a preferência por água seja maior.

Já o etanol é solúvel em ambos, já que a hidroxila prefere a água e sua cadeia carbônica prefere o

hexano. Assim, todos os álcoois com maior número de carbonos em cadeia que o etanol serão

solúveis em hexano, já que com o aumento da cadeia cabônica, aumenta-se solubilidade em

solventes apolares.

O propanol e o isopropanol possuem mesmo número de carbonos e ambos são solúveis tanto em

água, como em hexano, mostrando, assim, que a mudança de posição da hidroxila não altera a

solubilidade dos álcoois.

O isobutanol é insolúvel em água, pois a cadeia carbônica (parte apolar) prevalece sobre a

hidroxila (parte polar), diminuindo a possibilidade de ligações de hidrogênio. Assim, todos os

álcoois com número de carbonos em cadeia maior que o isobutanol são insolúveis em água, já

que aumenta-se a cadeia cabônica, diminuindo sua solubilidade em água.

O isopentanol, como esperado, é insolúvel em água e solúvel em hexano, pelos motivos já

citados.

I.2 – Densidade:

De modo geral, não houve uma regra a ser seguida pelas densidades dos álcoois.

No caso de comparação entre o metanol e o etanol, pode-se citar a polaridade como fator

determinante. O metanol, por ser mais polar que o etanol, possui forças de coesão mais fortes, o

que diminui o volume e, consequentemente, a densidade se torna maior.

Ao comparar o propanol com o isopropanol, pode-se comparar as geometrias das moléculas. O

isopropanol, possuindo ramificação, acaba tendo uma densidade menor, já que a área de contato

entre as moléculas diminui e o volume aumenta, diminuindo, então, sua densidade, em relação ao

propanol.

Em relação ao isopropanol, o isobutanol e o isopentanol, percebe-se que a densidade aumenta

com o aumento da cadeia carbônica. Assim, pode-se dizer que a densidade aumenta com o

aumento da massa molecular, já que as forças de coesão que atuam são as mesmas e, quanto

maior o tamanho da molécula, maior a área de contato, ou seja, maior a interação intermolecular,

diminuindo o volume.

Esperava-se que os valores de densidade encontrados experimentalmente fossem menores que

os valores tabelados, já que a temperatura em que as densidades foram medidas foi maior que a

temperatura das densidades tabeladas.

No caso do propanol, do isopropanol e do isobutanol as densidades encontradas foram as

esperadas.

As densidades encontradas do metanol e do etanol foram maiores que os valores tabelados,

provavelmente porque, ao se fazer a medida, o balão volumétrico poderia estar contaminado com

água, o que aumentaria sua densidade já que a água se juntaria à esses álcoois que são solúveis

em água. Outra opção poderia ser erro do operador (na hora de ver o menisco) ou até mesmo por

uma má precisão da balança.

Já o isopentanol, é descartada a opção de contaminação de água, por ser um álcool insolúvel em

água. Assim, o erro pode ter ocorrido por falha do operador ou pela balança desregulada.

II – Oxidação Enérgica (bicromato de potássio em meio ácido)

A oxidação em álcoois acontece quando se tem um hidrogênio ligado ao mesmo carbono onde

está ligada a hidroxila. Desta forma, esse carbono perde o grupo OH e também o hidrogênio, que

se ligam formando H2O. Assim, o álcool acaba sofrendo desidratação.

Em contato com o agente oxidante, os álcoois primários reagem originando um aldeído e, depois

do aldeído oxidado, forma-se um ácido carboxílico.

Assim, na reação do etanol com o agente oxidante (K2Cr2O7/ H2SO4) houve formação de um ácido

carboxílico, já que este agente é muito forte. A evidência da reação foi a mudança de cor para

azul-esverdeado.

Já nos álcoois secundários, como ocorreu com o isopropanol, a oxidação ocorre com geração de

apenas uma cetona. A evidência dessa reação também foi a mudança de cor, de alaranjado para

azul esverdeada.

Tanto nos álcoois primários como nos secundários, a mudança de cor é dada pela redução do

bicromato, que muda do nOx +6 (alaranjado) para +3 (azul esverdeada).

Os álcoois terciários não são oxidados por não possuírem hidrogênio ligado ao carbono

hidroxilado, como ocorreu com o terc-butanol, já que não houve evidência de reação já que a

solução permaneceu alaranjada.

III – Teste de Lucas (ácido clorídrico concentrado e cloreto de zinco)

O Teste de Lucas consiste na formação de haletos e água, por reação de álcoois com uma

solução de cloreto de zinco em ácido clorídrico concentrado. Este teste serve para diferenciar

álcoois quanto a serem primários, secundários ou terciários e se baseia na diferença de

reatividade das três classes de álcoois relativamente aos haletos de hidrogênio. A formação de

um haleto a partir de um álcool é vista pela turvação que se produz quando este é formado, já que

ele é menos solúvel. O tempo que a turvação leva para aparecer constitui, por isso, uma medida

da reatividade do álcool.

Os álcoois terciários reagem imediatamente com o reagente de Lucas, os secundários demoram

um pouco mais e os primários não reagem apreciavelmente à temperatura ambiente.

Sob as condições ácidas do teste, os álcoois formam carbocátions intermediários que reagente

com o cloreto, devido ao efeito indutivo.

O efeito indutivo é relacionado com a estabilidade do carbocátion. O carbocátion é um íon que

possui um carbono com apenas três ligações (sp2), possuindo uma carga positiva. Existe uma

grande facilidade de se formarem carbocátions terciários, em que a carga positiva está num

carbono terciário, em relação a carbocátions secundários ou primários. Essa estabilidade diminui

do carbocátion terciário para o secundário e deste para o primário.

A carga positiva do carbocátion funciona como o centro de atração eletrônica na cadeia. No

carbocátion primário apenas um sentido de corrente eletrônica está disponível para compensar a

deficiência de elétrons do carbono sp2, no secundário existem dois sentidos de corrente, e no

terciário, três sentidos. Assim, quanto maior a disponibilidade eletrônica para compensar a carga

positiva, maior a facilidade de formar o carbocátion e maior a facilidade de se formar o haleto.

Assim, em álcoois primários, como o etanol, devido à alta instabilidade, os carbocátions primários

nem chegam a se formar. Desta forma, não há formação de haleto já que a reação não ocorre.

O Isopropanol, como álcool secundário, demora um pouco a formação do carbocátion, porém

ocorre, já que depois de alguns minutos há a mudança de cor.

O terc-butanol é um álcool terciário. Desta forma a reação é quase instantânea, já que a formação

de carbocátions é rápida e, consequentemente, a formação do haleto também é.

IV – Reação com sódio metálico

No teste com sódio metálico, observou-se que o etanol, um álcool primário, reagiu rapidamente

evidenciando efervescência (devido à liberação de H2) instantânea. Na reação com o isopropanol,

um álcool secundário, observou-se, também efervescência, porém com menor intensidade se

comparado ao etanol. Já a reação com o terc-butanol apresentou efervescência muito lenta,

quase imperceptível. Em todas as reações, observou-se também a formação de alcóxido de sódio,

uma base forte, indicada pela fenolftaleína através de uma cor rósea intensa. Isso ocorre, pois os

metais alcalinos e alcalinoterrosos deslocam o H dos álcoois, formando alcóxi ou alcóxidos de

metais. O mesmo ocorre com a água, porém a água reage com o Na violentamente. A

decrescência da velocidade das reações observadas deve-se à cadeia carbônica presente nos

alcoóis. Quanto maior a cadeia, menos polar será o álcool e menor será sua interação com o Na

(que substituirá o H da hidroxila), formando uma ligação iônica entre o Na e o O. Portanto, como o

etanol possui cadeia menor, será pouco menos apolar e sua reação com o Na será rápida, com

rápida efervescência; seguida pela reação do isopropanol com o Na, que possui velocidade pouco

menor que a do etanol por possuir uma cadeia carbônica pouco maior, sendo assim, menos polar;

enquanto a reação do terc-butanol com o Na será um pouco mais lenta.

V- Teste do iodofórmio

No teste do iodofórmio observou-se a presença de um precipitado amarelo nas reações com o

etanol e o isopropanol. Nesse teste, adicionou-se hidróxido de sódio e iodo (hipoiodito de sódio;

NaOI) ao determinado álcool; esse é, então oxidado se transformando em cetona que,

Etanol – álcool primário

Isopropanol – álcool secundário

Terc-butanol – álcool terciário

posteriormente, reage com o hipoaleto e forma o precipitado amarelo de iodofórmio. Como o

etanol é um álcool primário, possui um átomo de hidrogênio ligado à carbonila, sendo assim, é

oxidado pelo hipoiodito de sódio havendo liberação do hidrogênio ligado ao oxigênio (há quebra

da carboxila) e do outro átomo de hidrogênio ligado, anteriormente, à carbonila. O mesmo ocorre

com o isopropanol, pois ele possui uma carbonila, podendo, assim, ser oxidado pelo hipoiodito de

sódio. Já o terc-butanol não sofre oxidação pelo hipoiodito de sódio, pois não possui H ligado ao

carbono da hidroxila, não se transformando em cetona, NaI e água.

Reação com o etanol:

Reação com o isopropanol:

VI – Reação de Combustão:

Nas reações de combustão dos álcoois observou-se que quanto maior a cadeia carbônica, mais

lenta era a reação e mais amarelada a chama ficava. Isso se deve ao número de carbonos

presentes nesses alcoóis. Como o metanol possui apenas um átomo de carbono em sua

molécula, a combustão é rápida e a chama é incolor, pois há somente liberação de CO 2 e vapor

de água; enquanto isso, nos outros álcoois, observou-se uma chama mais amarelada, proveniente

da queima dos carbonos de suas respectivas cadeias. Em todas as reações observou-se ausência

de fuligem.

CONCLUSÃO

Conseguimos diferenciar os álcoois utilizando suas propriedades utilizando nossos conhecimentos teóricos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- MACHADO, Ana Maria de Resende; VIDIGAL, Maria Cristina Silva; SANTOS, Miriam Stassun

dos. Química Orgânica Prática, Curso Integrado - 2ª série. Belo Horizonte: Centro Federal de

Educação Tecnológica de Minas Gerais, revisão, 2006. 64 p.

- Reocities. Disponível em: http://reocities.com/Vienna/choir/9201/quimica_organica.htm.

Acessado em: 08 de agosto de 2010.