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.