II. FUNDAMENTO TEORICO

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1 LABORATORIO DE QUÍMICA ORGANICA I. PROBLEMA GUÍA No 6 : RECONOCIMIENTO DE ACIDOS, ESTERES Y ANHIDRIDOS Reconocer e identificar ácidos con reacciones cualitativas en las que interviene el grupo funcional COOH. Reconocer e identificar esteres con reacciones cualitativas en las que interviene el grupo funcional R-COO-R Reconocer e identificar anhídridos con reacciones cualitativas. Diferenciar entre ácidos, esteres y anhídridos utilizando reacciones cualitativas II. FUNDAMENTO TEORICO Los ácidos carboxílicos Son compuestos orgánicos que se caracterizan por tener el grupo funcional CARBOXILO (-COOH). Para el reconocimiento de los ácidos carboxílicos los ensayos con bicarbonato de sodio e indicadores, son muy útiles pues permiten establecer el carácter ácido de la sustancia analizada. Ensayo con bicarbonato de sodio: El bicarbonato de sodio es una base débil por lo tanto reacciona con ácidos relativamente fuertes; esto se observa por el desprendimiento de una gas (CO 2 ). Esta prueba sirve para distinguir los ácidos relativamente fuertes de los ácidos más débiles. Ensayo con indicadores: Con el papel tornasol se observa si la solución es ácida o básica; con el papel indicador universal se puede hallar el ph aproximado de la solución de la sustancia; y con el indicador rojo congo se observa si el ph de la solución es menor a 4,8 (color azul) o mayor de 4,8 (color rojo). Ensayo de yoduro-yodato: Esta prueba se basa en la siguiente reacción que en medio débilmente ácido, ocurre rápidamente liberando yodo el cual se detecta fácilmente con almidón. (IO 3 ) - + 5I - + 6H + 3I 2 + 3H 2 O Pág. No 1/5

2 Esteres Los ésteres de fórmula RCOOR son bastante volátiles y tienen olores agradables, forman una parte significativa de aceites y grasas esenciales en frutas y flores, se pueden obtener como derivados de los ácidos carboxílicos y la reacción de identificación más importante es : La prueba del hidroxamato. Las reacciones que ocurren en esta prueba son: R-COOC 4 H 9 + H 2 NOH ester 3R-CO(NHOH) + FeCl 3 R-CO(NHOH) + C 4 H 9 OH (R-CONHO-) 3 Fe + 3HCl Color Rojo azuloso Los ésteres reaccionan con la hidroxilamina para formar el ácido hidroxámico sólo cuando la reacción se lleva a cabo en medio alcalino, mientras los anhídridos y los haluros de ácido lo pueden hacer en medio ácido o alcalino. Siempre que se hace el ensayo del hidroxamato se debe hacer el ensayo de blanco para poder comparar la coloración, ya que ésta no es siempre roja-azulosa, o la sustancia puede formar coloración con el cloruro férrico, caso en el cual se tendría una interferencia y el ensayo no sería confiable. Es posible que los hidroxiácidos den prueba positiva como si fueran ésteres, ya que los pueden formar consigo mismos. Anhídridos Son derivados de los ácidos con varias aplicaciones comerciales incluyendo la síntesis de fármacos como la aspirina y la preparación de fibras y plásticos, la reacción más importante entre los anhídridos y los ácidos supone la ruptura de un enlace entre el oxígeno y uno de los grupos carbonilo. La fórmula de un anhídrido se puede escribir como: RC=O OC=O R III. TEMAS DE CONSULTA 1 Complete los cuadros de reacciones donde muestre que espera obtener en cada uno de los ensayos propuestos en el procedimiento, escriba la ecuación química. Ejemplo: Tabla No 1: Identificación de ácidos Tabla No 2: Diferenciación de esteres 1 Los cuadros deben llevarse diligenciados antes de la práctica Pág. No 2/5

3 Tabla No 3: identificación de anhídridos Tabla No 4: Diferenciación entre ácidos, anhídridos y esteres Elabore el preinforme con las siguientes indicaciones: Busque las fórmulas estructurales de cada uno de los compuestos que usará en la práctica. Elabore las fichas técnicas de los reactivos y patrones que usará en la práctica. Estúdielas reacciones más importantes de los esteres, ácidos y anhídridos, de un ejemplo de cada una de ellas. IV. MATERIALES Por grupo 10 tubos de ensayo Una Pipeta graduada de 1 ml Una pipeta graduada de 5 ml Un vaso de precipitados de 500 ml Una Varilla de vidrio Una plancha de calentamiento Una gradilla para tubos de ensayo Una pinza metálica para tubo de ensayo Un aro con nuez Una espátula Perlas de vidrio De uso común Plancha de calentamiento Una pipeta para cada reactivo. Reactivos Muestras problema 2 Bicarbonato de sodio al 10% Solución indicadora de rojo congo KI 1% Almidón 10% HCl 1N FeCl 3 10% Clorhidrato de hidroxilamina en metanol con timolftaleina KOH 2N en metanol Reactivo para anhídridos (25 ml de HNO 3 concentrado, 100 ml de ácido acético glacial y 1 g de úrea) Acido mercaptoacético Anhídrido acético Ácido sulfúrico concentrado Cloroformo Ácido acético al 1% 2 El profesor asignará muestras problema para cada grupo Pág. No 3/5

4 Ácido ascórbico Acetato de etilo Acetato de butilo Benzoato de sodio Papel tornasol rojo y azul V. PROCEDIMIENTO Ácidos Realice todos los ensayos que se describen a continuación en tubos de ensayo LIMPIOS y SECOS, con cada una de las siguientes sustancias: ácido acético, ácido ascórbico, benzoato de sodio y acetato de etilo. Ensayo con bicarbonato de sodio: Coloque una pequeña cantidad de la sustancia a analizar (0,1 g o 0,2 ml) y luego adicione 3 ml de solución de bicarbonato de sodio al 10%. Si se produce una efervescencia por el CO 2 liberado es porque la sustancia tiene características ácidas o es fácilmente hidrolizable (haluros de ácido y anhídridos). Ensayo con indicadores: Coloque una pequeña cantidad de la solución a analizar (0,1 g o 0,2 ml) en un tubo de ensayo y adicione 3,0 ml de agua destilada. Primero verifique el ph de la solución con papel indicador universal y con papel tornasol rojo y azul. Luego adicione una gota del indicador rojo congo. Observar. Ensayo de yodato-yoduro: Coloque en un tubo de ensayo 0,1 g o 0,2 ml de la sustancia a analizar, añada dos (2) gotas de la solución de KI al 1% y dos (2) gotas de KIO 3 al 1%. Coloque el tubo al baño maría por un minuto y deje enfriar; luego añada dos a tres (2-3) gotas de solución de almidón y observe la aparición de una coloración azul. Si hay exceso de yodo la solución se torna casi negra. Ésteres Realice todos los ensayos que se describen a continuación en tubos de ensayo LIMPIOS y SECOS, con cada uno de los siguientes compuestos: ACETATAO DE ETILO, ACETATO DE BUTILO, BENZOATO DE SODIO Prueba del hidroxamato: Primero debe realizarse un ensayo blanco que consiste en colocar en tubo de ensayo 0,1 g o 0,2 ml de la sustancia a analizar; 1,0 ml de etanol al 95% y 0,5 ml de HCl 1N. Luego añada 1 gota de solución de cloruro férrico (FeCl 3 ) al 10%. Observe el color, el cual debe compararse con el obtenido en el siguiente ensayo de hidroxamato. Coloque en un tubo de ensayo 0,5 ml de clorhidrato de hidroxilamina en metanol y con timolftaleina, adicione 0,3 mg o 0,2 ml de la sustancia a analizar y luego gota a gota añada KOH 2N en metanol hasta coloración azul y luego adicione cinco gotas más de la solución de KOH. Caliente la mezcla hasta ebullición, enfríe y luego adicione HCl 2N hasta que el color azul desaparezca; adicione una gota de FeCl 3 al 10% y note la coloración comparando con el blanco; si el color es muy débil adicione más cloruro férrico. Una coloración azul-rojiza es prueba positiva de la presencia de anhídrido, éster o haluro de ácido. Si la sustancia es un ácido carboxílico, coloque en un tubo de ensayo 0,1 g o 3 gotas del compuesto a analizar y adicione 6 gotas de cloruro de tionilo, coloque el tubo al baño de agua a ebullición por 2 minutos. Luego añada 1,0 ml de butanol y coloque el tubo al baño maría por 1 minuto. Si hay un precipitado añada más alcohol gota a gota y continúe calentando hasta que Pág. No 4/5

5 el precipitado se disuelva. Luego enfríe el tubo y añada 1,0 ml de clorhidrato de hidroxilamina 1N y luego 2,0 ml de solución de KOH concentrado en alcohol al 80%; compruebe que la mezcla esté alcalina con papel tornasol. Caliente hasta ebullición y dije enfriar el tubo. Luego acidifique con 2,0 ml de ácido clorhídrico diluido (compruebe con papel tornasol) y adicione gota a gota cloruro férrico (FeCl 3 ) al 10%. La prueba puede dar positiva con solo dos gotas de cloruro férrico, pero no se debe considerar negativa hasta que se adicione 1,0 ml del reactivo. Una coloración rojo azulosa indica la presencia de ácidos carboxílicos, cloruros de ácido, anhídridos y ésteres. Anhídridos La siguiente prueba se realizará únicamente para el anhídrido acético, con el cual deberá tener la mayor precaución (guantes) ya que es un reactivo muy CORROSIVO Y TÓXICO. Prueba de coloración con ácido mercapto-acético: En un tubo de ensayo LIMPIO y SECO, adicione 1ml del reactivo para determinación de anhídridos y 2 o 3 gotas del ácido mercapto acético, luego adicione 2 gotas del anhídrido (o su solución en ácido acético). No agite la muestra! La formación de un anillo coloreado es prueba positiva. Muestra problema El profesor le asignará una muestra problema para identificar y clasificar 3. En un papel escriba el número de la muestra problema, las reacciones que utilizó y los resultados que obtuvo, diga si el problema corresponde a: un alcohol primario, secundario o terciario, un aldehído, una cetona, un ácido, o un este y entréguelo antes de terminar el laboratorio. VI. GUÍA DE INFORME Elabore dos tablas 4 con los resultados de los ensayos realizados, una para ácidos, otra para esteres y otra para anhídridos. Compare en cada tabla los resultados obtenidos con los compuestos analizados en cada ensayo y establezca claramente el tipo de reacción y su relación con la estructura química. Analice si los resultados obtenidos están de acuerdo con lo esperado en cada caso. Escriba las reacciones que ocurrieron en cada ensayo. Cuales reacciones utilizaría como reconocimiento y diferenciación entre un ácido y un éster? Escríbalas. Qué reacciones utilizaría para diferenciar un éster de un anhídrido?. Escríbalas Qué reacciones utilizaría para diferenciar una anhídrido de un ácido?. Escríbalas Describa el análisis y las reacciones que siguió para identificar la muestra problema, si ya conoce el nombre del compuesto problema discuta los resultaos reportados. VII. BIBLIOGRAFÍA Hart H., Craine L. y Hart. D. Química Orgánica. McGraw Hill. Novena edición. España McMurry, J. Química Orgánica. Quinta edición, Thomson editores, México, 2001 The Merck Index: an encyclopedia of chemical. Drugs and Biologicals. Budavari S. Guide for safety in the Chemical Laboratory. Carey Francis A. Química Orgánica Mc Graw Hill, Tercera Edición. España La muestra problema puede ser un alcohol, un aldehído, una cetona, un éster o un ácido. 4 Estas no pueden ser las mismas tablas que presentó en el preinforme, por que ya conoce los resultados del laboratorio. Pág. No 5/5