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UNIVERSIDADE SALVADOR - UNIFACS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E ARQUITETURA - DEAR
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
Liliah Freitas Souza
Marcus Vinicius Lima
Priscila Arouca Barreto
Raline Cerqueira
Rosane Machado da Silva
PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS ALCOÓIS,ALDEÍDOS E CETONAS
Salvador
2012.2
Liliah Freitas Souza
Marcus Vinicius Lobo
Priscila Arouca Barreto
Raline Cerqueira
Rosane Machado da Silva
PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS ALCOÓIS, ALDEÍDOS E CETONAS
Relatório apresentado ao Curso de
Graduação em Engenharia Química,
Universidade Salvador - UNIFACS, como
requisito parcial de avaliação da Disciplina
de Química Orgânica.
Orientador: Prof.LUCIANA DE MENEZES
Salvador
2012.2
SUMÁRIO
1. OBJETIVOS..........................................................................................................................3
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA.....................................................................................................4
3. FLUXOGRAMA.....................................................................................................................5
4. PARTE EXPERIMENTAL.....................................................................................................6
5. RESULTADOS......................................................................................................................7
5.1. Aplicações do Produto.......................................................................................................7
6. DISCUSSÃO.........................................................................................................................7
7. CONCLUSÃO.......................................................................................................................8
8. ANEXO..................................................................................................................................9
8.1. Questionário.......................................................................................................................9
8.2. Toxicologia.......................................................................................................................10
9. REFERÊNCIAS...................................................................................................................11
1. OBJETIVOS
Identificação dos alcoóis primários,secundários e terciários através do
teste de Jones e de Lucas;
Distinguir aldeído de cetona pelo teste de Tollens.
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA
Os alcoóis têm como grupo funcional característico, a hidroxila (OH) ligada a um átomo de carbono hibridizado sp3. Assim, podem ser classificados em três grupos:
Essa classificação é baseada no grau de substituição do carbono no qual o grupo hidroxila está diretamente ligado.Se o carbono tem apenas um outro carbono ligado a ele, o carbono é dito ser um carbono primário,assim o álcool é primário, e assim procede para os alcoóis secundários e terciários.[1]
Para identificação desses alcoóis em amostras desconhecidas, pode-se utilizar o teste de Jones: Consiste na oxidação de alcoóis primários e secundários, não ocorre em alcoóis terciários, pois estes não podem ser oxidados já que não possuem hidrogênio carbonílico, - hidrogênio ligado ao carbono que possui a hidroxila-. Na oxidação dos alcoóis primários, ocorre a formação de aldeídos e posteriormente a de ácidos carboxílicos, já os alcoóis secundários são oxidados a cetonas.[1]
Há também o teste de Lucas, que utiliza a solução de ácido clorídrico e cloreto de zinco,-o HCl só reage com alcoóis secundários na presença do ZnCl2-.A reação tem como produto um haleto de alquila, e ocorre com a formação de um carbocátion intermediário, portanto alcoóis terciários reagem rapidamente, já que são capazes de formar carbocátions estáveis, os alcoóis secundários reagem, porém de forma mais lenta, enquanto que os alcoóis primários não reagem. [1]
Outros grupos funcionais da química orgânica são os aldeídos e as cetonas, ambos
contêm o grupo carbonila ,porém o grupo carbonila de um aldeído está ligado a um átomo de hidrogênio e a um átomo de carbono (exceto do formaldeído que
OH
OH
OH
C
O
Primário Secundário Terciário
Aldeído Cetona
possui dois átomos de hidrogênio), e o grupo carboxila de uma cetona está ligado a dois átomos de carbono:
Os compostos carbonílicos normalmente possuem as mesmas reações, como por exemplo a reação com 2,4-dinitrofenilhidrazina em meio ácido,formando 2,4-dinitrofenilhidrazona, usualmente um precipitado de coloração amarelo-avermelhada. Porém há reações que divergem entre o aldeído e a cetona, como o teste de Tollens: oxidação do aldeído pelo reagente de Tollens (nitrato de prata em NH4OH), fornece um precipitado de prata elementar, enquanto que com as cetonas a reação não ocorre.[2]
R RC
O
R HC
O
3. FLUXOGRAMA
Teste de Jones:
Teste de Lucas:
Teste com 2,4-dinitro-fenil-hidrazina:
Teste de Tollens:
4. PARTE EXPERIMENTAL
4.1 Vidrarias
Pipeta graduada
Béquer
Tubos de ensaio
4.2 Materiais diversos
Espátula metálica
Gotejador
4.3 Reagentes
Amostras de substâncias A, B, C e D
Etanol (C2H5OH)
2,4-dinitro-fenil-hidrazina (C6H6N4O4)
Hidróxido de amônio (NH4OH);
Ácido clorídrico (HCl)
Cloreto de zinco (ZnCl2)
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Teste de Jones
Os tubos A, B, C e D foram submetidos ao ensaio de Jones – Oxidação por
Ácido Crômico – no qual identifica a presença de álcool primário, secundário ou
aldeído. Colocou-se a solução de ácido crômico, de forma cautelosa, uma vez que há
presença de ácido sulfúrico, nos tubos e após algum tempo de agitação o tubo A e D
ficaram verde escuro, evidenciando a presença da formação do sulfato dicrômico
(Cr2(SO4)3), como pode ser explanado na reação abaixo:
Alcoóis primários são facilmente oxidados, vez que estes possuem dois hidrogênios
livres, já os secundários possuem apenas um e por fim o terciário não possui nenhum.
Portanto alcoóis terciários são muito difíceis de serem oxidados pelo teste de Jones, uma
vez que a quebra da ligação (C-C) demanda muita energia, ou seja, possui uma energia
de ativação alta e seriam necessários fatores externos para acelerar essa velocidade de
reação.
O mecanismo de oxidação pelo teste de Jones pode ser acompanhado abaixo:
A etapa inicial é a protonação do ácido crômico, através da água:
O oxigênio do álcool primário ataca o cromo do ácido crômico protonado – reação de
oxidação - e portanto ambos liberam hidrogênio para o meio.
Mais uma molécula de água executa um processo de protonação, onde um hidrogênio é
liberado e o oxigênio do éster de cromato perde dois elétrons, formando um aldeído.
A oxidação se procede de modo que o aldeído forma um diálcool:
Há continuação da oxidação, através dos elétrons livres do oxigênio do diálcool:
Por fim termina-se com a formação do ácido carboxílico, evidenciado, portanto um álcool primário. Os tubos ficaram verde, porém não é possível inferir se é um álcool primário ou secundário.
Teste de Lucas
Nos tubos A e D foram adicionados de 2 a 3 mL da solução de Lucas, que foi
previamente preparada, contendo 20 mL de HCl concentrado juntamente com 32
gramas de cloreto de zinco (ZnCl2). O teste de Lucas permite diferenciar alcoóis quanto
a serem primários, secundários ou terciários, por aspectos cinéticos e portanto percebeu-
se que o tubo D reagiu de forma mais rápida, evidenciado por uma turvação na amostra.
A reação global que se procedeu foi:
R OH HCl R Cl H2O+ +ZnCl2
No entanto, a reação que efetivamente se procede no teste de Lucas é uma reação de
substituição nucleófílica Sn1 no qual o grupo (-OH) é um péssimo grupo de saída, por
ser uma base forte, e por isso é necessário uma etapa de protonação, uma etapa que
facilite a saída desse grupo. Portanto, o mecanismo pode ser acompanhado abaixo:
A primeira etapa é a protonação, onde a hidroxila ataca o hidrogênio para a formação do
íon oxônio e o íon cloreto.
Íon oxônio é instável e agora esse grupo de saída é um grupo fraco, e portanto é liberado
em forma de água e tem-se a formação de um carbocátion. O íon cloreto ataca esse
carbocátion formando o haleto de alquila. Como o tubo D reagiu mais rápido, constata-
se a presença de um álcool secundário, no qual esse carbocátion formado é um
carbocátion estável devido ao efeito de hiperconjugação onde este consegue dispersar
bem a carga pelos grupos volumosos requerendo, assim, pouca energia para ser
formado, isto é, cineticamente mais rápido do que o álcool primário. Por fim, como não
houve reação no tubo A, constata-se a presença de um álcool primário, uma vez que
alcoóis primários demandam uma energia muito grande para serem formados, pois
possui um único carbono que está ligado ao C-OH, o que não permite uma boa
dispersão da carga postiiva do carbocátion, uma menor instabilidade e portanto um
tempo muito grande para essa reação ocorrer, ou seja, é uma reação cineticamente
desfavorecida.
2,4-dinitro-fenil-hidrazina
Então foi realizado o teste com a 2,4-dinitro-fenil-hidrazina, no qual gotas da
mesma foram colocadas nos tubos B e C, sendo positivo o aparecimento de um
precipitado vermelho-amarelado e negativo caso não haja alteração de coloração. Nos
dois tubos observou-se a formação de um precipitado amarelo-avermelhado,
evidenciando a interação dos elétrons livres do nitrogênio da dinitro-fenil-hidrazina com
o grupo carbonila (C=O) presente tanto na acetona como nos aldeídos, como pode ser
evidenciado na reação abaixo:
2,4-dinitrofenilidrazona2,4-dinitrofenilidrazina
C=OR
(H)R +
NO2
NO2
NHNH2
H2SO4
NO2
NO2
NH N=CR
R(H)
(ppt amarelo-avermelhado)
O que diferencia as funções cetona e aldeído é o tipo de carbono ligado ao grupo
carbonila, se este for um carbono secundário a função é a acetona, sendo um carbono
primário será um aldeído. Para fazer a distinção somente com o teste de Tollens que
identifica aldeídos através da formação de um espelho de prata. A solução, como pode
ser vista na reação abaixo, é uma solução de nitrato de prata com hidróxido de amônio.
Teste tollens
Em dois novos tubos de ensaio colocou-se a solução B e C, juntamente com
algumas gotas da solução de tollens, previamente preparada. A reação de tollens se
procede de forma que o aldeído se junta com íon amônio (NH4+) e o íon prata é reduzido
à prata metálica e essa, por sua vez, é precipitada no fundo do tubo de ensaio,
evidenciando, portanto, presença de aldeído. Observou-se com o devido teste que o tubo
B formou o espelho de prata, enquanto que o C não, logo o B pôde-se afirmar que era
um aldeído e o C uma cetona.
6. APLICAÇÃO DO PRODUTO
Os álcoois são muito usados, dentre outras coisas, como: solventes na indústria e
no laboratório, para baixar o ponto de solidificação, matéria-prima de inúmeras reações
para obtenção de outros compostos orgânicos, combustível, componente de bebidas
(etanol), matéria-prima de plásticos e fibras (poliésteres), tintas.
Os aldeídos são utilizados como matéria-prima na indústria de pesticidas e
medicamentos, na fabricação de espelhos, formol, e na fabricação de desinfetantes.
A acetona é sem dúvida a mais comum das cetonas. Tradicionalmente, sua
principal aplicação é como solvente, seja para retirar esmaltes de unha, seja para a
purificação de outras substâncias. Por ser utilizada também pelo narcotráfico no
processo de extração e purificação de cocaína, a acetona tem sua distribuição e
comercialização controladas. Atualmente, outros solventes como o acetato de etila têm
sido usados como substitutos da acetona quando possível.
7. CONCLUSÃO
Foi possível verificar, através dos experimentos realizados algumas propriedades
químicas dos álcoois, aldeídos e cetonas, conseguindo então, identificá-los e entender os
seus mecanismos reacionais.
É possível a realização de alguns testes químicos com o objetivo de identificar
álcoois primários, secundários e terciários, aldeídos e cetonas. A diferenciação de
cetonas e aldeídos dos álcoois pode ser feita através do uso da 2,4-dinitro-fenil-
hidrazina, que reage com aldeídos e cetonas, porém não reage com álcoois. A
diferenciação entre aldeídos e cetonas pode ser feita através do teste de Tollens, este
reage oxidando aldeídos e não reage com cetonas.
Os álcoois primários e secundários podem ser produzidos através da redução de
grande variedade de compostos que apresentam o grupo carbonila, como por exemplo,
os ácidos carboxílicos e as cetonas respectivamente, sendo que através da oxidação
destes álcoois, os compostos carbonílicos também poderão ser formados.
A análise de álcoois pode ser feita através de testes que analisam o tipo de álcool
(primário, secundário ou terciário). O reagente de Lucas reage rapidamente com álcoois
terciários, lentamente com secundários e não reage com primários. O reagente de Jones
reage rapidamente com álcoois primários e demora cerca de alguns minutos para reagir
com os secundários.
Através da prática, podemos prever reações que poderão ou não ocorrer, de
acordo com o conhecimento das propriedades químicas dos álcoois, aldeídos e cetonas,
também através dos testes laboratoriais, muito realizados pelos químicos em suas
análises, podem-se identificar as funções orgânicas e interpretar os seus mecanismos de
reação.
8. REFERÊNCIAS
[1]solomons vol.1
[2]http://quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/2012/vol35n5/32-ED11573.pdf
9. ANEXOS
9.1 Questionário
01) Apresentar todas as reações deste experimento, inclusive para a formação
dos reativos.
Reação da 2,4-dinitrofenilhidrazina com aldeído/cetona:
Reação para a obtenção do reativo de Tollens:
2AgNO3 + 2NaOH Ag2O + H2O + 2NaNO3 Ag2O + 4NH3 + H2O
2Ag(NH3)2OH
Reação do reativo de Tollens com aldeído/cetona:
Reação do reativo de Jones com álcoois primários ou secundários ou com Aldeídos:
Reação do reativo de Lucas com álcoois primários/secundários:
02) Por que os reativos são utilizados para diferenciar cetonas de aldeídos?
O reativo de Tollens é [Ag(NH3)2] OH, utilizado para diferenciar aldeídos de
cetonas –já que não reage com cetonas e reage com aldeídos que possuem alto poder de
redução.
Os aldeídos reduzem o cátion da prata (Ag+) ocasionando a formação de prata
metálica que é depositada nas paredes do recipiente.
03) Qual o aspecto obtido no frasco que contém aldeído em presença do reativo
de Tollens?
Um espelho de prata nas paredes do tubo de ensaio.
04) Sabemos que a glicose é um composto carbonílico. O que acontecerá
quando a mesma for colocada em presença dos reativos?
Na molécula de glicose possui tanto alcoóis primários e secundários e, também,
aldeído. Assim a molécula de glicose reagira tanto com o reagente de Tollens, formando
o espelho de prata, quanto com o reativo de Lucas, formando duas fases (lentamente).
05) Quais os produtos orgânicos formados nas reações dos aldeídos com os
reativos? E dos alcoóis?
Aldeído + 2,4-dinitrofenilhidrazina :
Aldeído + Reagente de Tollens: Aldeídos reagem com formação de prata
elementar, a qual se deposita como um espelho nas paredes do tubo de ensaio.
Álcool + Reagente de Jones: O teste de Jones baseia-se na oxidação de álcoois
primários e secundários pelo ácido crômico a ácidos carboxílicos e cetonas,
respectivamente.
06) Como podemos diferenciar álcoois primários e secundários dos terciários?
Através dos testes de Jones e de Lucas. Os álcoois primários reagem no teste de
Jones produzindo uma coloração azul-esverdeada e não reagem no teste de Lucas, pois
carbocátions primários são muito instáveis para serem formados. Os álcoois terciários
não reagem no teste de Jones e reagem rapidamente no teste de Lucas. Já os secundários
reagem nos dois testes, porem demoram a reagir no teste de Lucas, as duas fases se
formam lentamente.
Assim, se só reagir no teste de Jones, o álcool em questão é primário. Se só
reagir no teste de Lucas, o álcool é terciário, e, se reagir nos dois testes, o álcool é
secundário.
9.2 Toxicidade
Acetona
Ingestão: Inalação de vapores irrita a área respiratória. Pode causar tosse, vertigem, estagnação, e enxaqueca. Concentrações mais altas podem produzir depressão de sistema nervosa central, narcotismo e inconsciência.
Inalação: Não é provável que a ingestão de quantias pequenas produza efeitos prejudiciais. Ingestão de quantias maiores pode produzir dor abdominal, náusea e vômito.
Contato com a pele: Vermelhidão, dor e rachaduras da pele.
Contato com os olhos: Vapores irritam aos olhos. Esguichos podem causar irritação severa, vermelhidão e dor.
Exposição crônica: Contato prolongado ou repetido com a pele pode produzir irritação severa ou dermatite.
Manuseio: O manuseio e a armazenagem da substância devem se dar em condições adequadas. É necessário a utilização de luvas, aventais e óculos de proteção.
Ácido Crômico
Periculosidade: Substância corrosiva e muito tóxica por inalação, em contato com a pele e ingestão. Requer instruções especiais antes do uso.
Manuseio: O manuseio e a armazenagem da substância devem se dar em condições adequadas. É necessário a utilização de luvas, aventais e óculos de proteção , usar máscara com filtro para pó tóxico e corrosivos
Ácido Clorídrico
Ingestão: Este produto causa severas queimaduras às membranas da boca, esôfago e
estômago. Irritação severa da via respiratória superior, resultando em tosse, sensação de engasgo e de queimaduras da garganta.
Inalação: Se inalado profundamente, pode ocorrer edema nos pulmões.
Contato com a pele: Corrosivo a pele e pode causar severas queimaduras se não for removido por meio de lavagem com água. Contato repetido pode levar ao desenvolvimento de dermatites.
Contato com os olhos: Este produto causa irritação severa de olhos e pálpebras. Se o ácido não for rapidamente removido por meio de lavagem com água, pode haver um
prolongado ou permanente dano visual, ou ainda, perda total da visão.
Manuseio: O manuseio e a armazenagem da substância devem se dar em condições adequadas. É necessário a utilização de luvas, aventais e óculos de proteção.
Cloreto de Zinco
Periculosidade: Pode provocar queimaduras. Manter em recipiente bem fechado e em lugar seco.
Manuseio: É necessário a utilização de luvas, aventais e óculos de proteção.