1. INSTITUCION EDUCATIVA EXALUMNAS DE LA PRESENTACION
NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Y FENOLES
DIANA JARAMILLO
DOCENTE
KAROL VALENTINA RODRIGUEZ SANABRIA
QUIMICA
IBAGUE-TOLIMA
11°1
2019
2. INTRODUCCION
Bienvenidos queridos usuarios de mi blog, mediante esta entrada se
dará un breve pero sustancioso repaso acerca de la nomenclatura de
alcoholes y fenoles.
La química orgánica, como parte pilar dentro de una ciencia tan
experimental como lo es la química. Se llevan a tratar una serie
de procesos y manejos de diversas técnicas, para trabajar variadas
sustancias, dichas operaciones basadas en algún tipo de fundamento
teórico.
Los alcoholes y fenoles son compuestos orgánicos oxigenados que
puedenconsiderarse como productos de sustitucióndel agua, es decir,
que uno de los átomos de hidrogeno del agua es reemplazado por
radicales orgánicos. Los alcoholes son los compuestos orgánicos que
poseen el radical hidroxilo –OH. La sustitución que se hace de un
hidrogeno por un OH en la estructura aromática del benceno se conoce
como fenol. Los alcoholes se clasifican en primario, secundario, o
terciario dependiendoel carbono al que esta enlazado el OH y estos se
obtienen según el tipo de radicales. Una característica fundamental de
los fenoles es el carácter ácido del grupo hidroxilo, tienden a romper el
enlace OH y de esta manera actúan como ácidos. Los éteres
son grupos funcionales del tipo R-O-R', Ar-O-Ar o Ar-O-R en donde R y
R' son cadenas carbonadas, y Ar representan compuestos aromáticos
estando los cuales se encuentra unidos al oxigeno; Normalmente se
empleael alcoxido,RO-, del alcohol ROH, obtenido al hacer reaccionar
al alcohol con una base fuerte. El alcóxido puede reaccionar con algún
compuesto R'X, en donde X es un buen grupo saliente, como por
ejemplo yoduro o bromuro.R'X también se puede obtenera partir de un
alcohol R'OH. De acuerdo como varían las propiedades físicas y
químicas de los alcoholes, fenoles y esteres se pueden aplicar
diferentes pruebas para su identificación.En este laboratorio se aplican
algunas pruebas sobre varios alcoholes para identificar la reactividad,
cambios químicos y físicos de cada especie.
3. OBJETIVOS GENERALES
Analizar el comportamiento de alcoholes y fenoles.
Estudiar las propiedades químicas de alcoholes y fenoles.
Comparar la reactividad de los alcoholes alifáticos con la de los
fenoles, en presencia de diferentes reactivos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Demostrarlas características de alcoholes y fenoles.
Comprobarlas diferentes velocidades de oxidación de alcoholes.
Demostrarla subilidades de los alcoholes.
Diferenciarlos alcoholes primarios, secundarios y terciarios
Hacer saber que la aplicación del juego es muy efectivapara su
aprendizaje
4. LOSALCHOLES
Los alcoholes son un grupo de moléculas orgánicas caracterizadas por
la presenciade uno o más grupos -OH (hidroxilo) como grupo principal.
Los alcoholes tienen de formula general: R-OH, estructuralmente son
semejantes al agua, en donde uno de los hidrógenos se ha sustituido
por un grupo alquilo. Su grupo funcional es el grupo hidroxilo, OH.
Historia
La palabra Alcohol proviene del árabe al Kuhul que significa sutil. Sin
embargo no se conoce con precisión cuando se usó por primera vez
aunque se cree que es la droga más antigua y más usada del mundo.
El alcohol en estado puro no tiene color. Las bebidas
alcohólicas contienen agua y etil alcohol y toman su colorde acuerdo al
ingrediente que se use para hacerlas. Los ingredientes utilizados con
más frecuencia son frutas, vegetales o granos. También se pueden
utilizar otras plantas.
La concentraciónde alcohol en las bebidas alcohólicas varía de unas a
otras. Por ejemplo: la cerveza tiene una parte de etanol por cada 20
partes de agua, el vino es de 2 a 4 veces más fuerte que la cerveza y
las bebidas destiladas como el whisky o el ron contiene
aproximadamente la misma proporción de etanol que de agua, lo que
las hace más potentes en cuanto a sus efectos.
El alcohol es consideradouna droga porque cambiala formaen que las
personas perciben el mundo, sienten, y se comportan.
5. Estructura
La estructura de un alcohol se asemeja a la del agua puesto que un
alcohol procede de la sustitución formal de uno de los hidrógenos del
agua por un grupo alquilo.
En el agua el ángulo del enlace H-O-H es de 104.5o y el ángulo que
forman los dos pares de electrones no compartidos es de 114o. Estos
ángulos de enlace se pueden explicar admitiendo una hibridación sp3
en el átomo de oxígeno. No hay ninguna razón para que un átomo
(oxígeno, nitrógeno, carbono, etc) forme un conjunto de orbitales
híbridos equivalentes cuando no todos los orbitales se van a utilizar del
mismo modo. Enelagua los orbitales híbridos sp3que se vana emplear
en los enlaces con los átomos de hidrógeno tienen un menor carácter
s, lo que explica la disminución del ángulo de enlace tetraédrico desde
109.5o a 104.5o. Por otra parte, los dos orbitales híbridos sp3, que
contienena los dos pares de electrones no enlazantes, tienen un mayor
carácter s, lo que explicael aumento delángulo de enlace desde 109.5o
a 114o.El aumento del ángulo de enlace entre los pares de electrones
no compartidos tiene un efecto estabilizante al disminuir la repulsión
electrónica entre los mismos.
En el metanol el ángulo del enlace C-O-H es de 108.9o.Este ángulo es
mayor que en el agua debida a la presencia del grupo metilo, mucho
más voluminoso que el átomo de hidrógeno, que contrarresta el efecto
de compresión del ángulo de enlace que provocan los dos pares de
electrones no enlazantes.
Las longitudes de enlace O-H son aproximadamente las mismas en el
agua que en los alcoholes,pero la distancia de enlace C-O es bastante
6. mayor (1.4 Å) debido al mayor radio covalente del carbono en
comparación con el del hidrógeno.
Clasificación
Una manera de organizar la familia de los alcoholes es clasificar a los
alcoholes en primarios, secundarios o terciarios de acuerdo con el tipo
de átomos de carbono enlazados al grupo OH. En la siguiente tabla se
indican las estructuras de los alcoholes según su grado de sustitución:
Alcoholprimario: se utiliza la Piridina (Py) para detenerla reacción
en el aldehído Cr03 / H+ se denomina reactivo de Jones, y se
obtiene un ácido carboxílico.
Alcohol secundario: se obtiene una cetona + agua.
Alcohol terciario: si bien se resisten a ser oxidados con oxidantes
suaves, si se utiliza uno enérgico como lo es
el permanganato de potasio, los alcoholes terciarios se oxidan
dando como productos una cetona con un número menos de
átomos de carbono, y se libera metano.
7. Y a su vez los alcoholes se puedenclasificarsegúnelnúmero de grupos
hidroxilos que contenga el compuesto:
- Mono alcohol o Monol: Son alcoholes que tienen un solo grupo
hidroxilo (–OH), y sonaquellos que puedenclasificarse como alcoholes
primarios, secundarios y terciarios.
- Polialcoholes: Son compuestos que tienen dos o más grupos
hidroxilos (–OH).
Nomenclatura
El sistema IUPAC nombra a los alcoholes de acuerdo a las siguientes
reglas:
Se elige como cadenaprincipalla de mayor longitud que contenga
el grupo -OH.
8. Se numera la cadena principal para que el grupo -OH tome el
localizador más bajo. El grupo hidroxilo tiene preferencia sobre
cadenas carbonadas, halógenos, dobles y triples enlaces.
El nombre del alcohol se construye cambiando la terminación -o
del alcano con igual número de carbonos por -ol
Cuando en la molécula hay grupos funcionales de mayor
prioridad, el alcohol pasa a ser un mero sustituyente y se
llama hidroxi-. Son prioritarios frente a los alcoholes: ácidos
carboxílicos, anhídridos, ésteres, haluros de alcanoilo, amidas,
nitrilos, aldehídos y cetonas.
9. El grupo -OH es prioritario frente a los alquenos y alquinos. La
numeración otorga el localizador más bajo al -OH y el nombre de
la molécula termina en -ol.
Propiedades
En cuanto a sus propiedades, los alcoholes de baja masa molecular,
están a temperatura ambiente en estado líquido y son incoloros,
además de solubles en agua en mayor o menor medida.
A medida que aumenta el tamaño de la molécula también aumenta su
punto de fusión y baja su solubilidad en el agua, llegando a poderestar
en algunos casos en estado sólido a temperatura ambiente. Aunque la
mayoría de alcoholes tienen una densidad menor que la del agua,
algunos, especialmente los que cuentan con anillos aromáticos,poseen
una densidad mayor. La polaridad de los grupos -OH permite a estas
moléculas establecer enlaces puente de hidrógeno con moléculas
compañeras, o con aniones.
Solubilidad
Puentes de hidrógeno: La formación de puentes de hidrógeno permite
la asociaciónentre las moléculas de alcohol. Los puentes de hidrógeno
se forman cuando los oxígenos unidos al hidrógeno en los alcoholes
forman uniones entre sus moléculas y las del agua. Esto explica la
solubilidad del metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol y 2 metil-2-
propanol.
10. alcohol-alcohol
alcohol-agua
A partir de 4 carbonos en la cadena de un alcohol, su solubilidad
disminuye rápidamente en agua, porque el grupo hidroxilo (–OH), polar,
constituye una parte relativamente pequeña en comparación con la
porción hidrocarburo. A partir del hexanol son solubles solamente en
solventes orgánicos.
1 propanol Hexanol
Los puntos de ebullición de los alcoholes también son influenciados por
la polaridad del compuesto y la cantidad de puentes de hidrógeno.
Los grupos OH presentes en un alcohol hacen que su punto de
ebullición sea más alto que el de los hidrocarburos de su
mismo peso molecular. En los alcoholes el punto de ebullición aumenta
con la cantidad de átomos de carbono y disminuye con el aumento de
las ramificaciones
Deshidratación de alcoholes
11. La deshidratación de alcoholes es el proceso químico que consiste en
la conversión de un alcohol en un alqueno por proceso de eliminación.
Para realizar este procedimiento se utiliza un ácido mineral para extraer
el grupo hidroxilo (OH) desde el alcohol, generando una carga positiva
en el carbono del cual fue extraído el OH el cual tiene
una interacción eléctricacon los electrones más cercanos (pordefecto,
electrones de un hidrógeno en el caso de no tener otro sustituyente)
que forman un doble enlace en remplazo.
Por esto, la deshidratación de alcoholes útil, puesto que fácilmente
convierte a un alcohol en un alqueno.
Un ejemplo simple es la síntesis delciclo hexeno pordeshidratación del
ciclohexanol. Se puede ver la acción del ácido (H2SO4) ácido sulfúrico
el cual quita el grupo hidroxilo del alcohol, generando el doble enlace y
agua.
Anexo: estos sonalgunos de los alcoholes más usados a nivel mundial.
Alcohol Forma estructural
Metanol
Etanol
12. Propanol
Butanol
Aplicaciones
El etanol se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales y en el
sector farmacéutico, como excipiente de
algunos medicamentosy cosméticos(es el caso del alcohol antiséptico
70º GL y en la elaboración de ambientadores y perfumes). Es muy
utilizado con fines culinarios (bebida alcohólica).
Es un buendisolvente,y puede utilizarse como anticongelante.También
es un desinfectante. Su mayor potencial bactericida se obtiene a una
concentración de aproximadamente el 70%.
La industria químicalo utiliza como compuestode partida en la síntesis
de diversos productos, como el acetato de etilo (un disolvente
para pegamentos, pinturas, etc.), el éter dietílico y otros. También se
aprovechan sus propiedades desinfectantes. Se emplea como
combustible industrial y doméstico. En el uso doméstico se emplea el
alcohol de quemar. Este además contiene compuestos como la
pirovidos exclusivamente a alcohol. Esta última aplicación se extiende
también cada vez más en otros países para cumplir con el protocolo de
Kyoto. Estudios del Departamento de Energíade USA dicen que el uso
en automóviles reduce la producción de Gases de Efecto de
Invernadero en un 85%. En países como México existe la política del
ejecutivo federalde apoyar los proyectos para la producciónintegral de
etanol y reducir la importación de gasolinas que ya alcanza el 60%.
ACTIVIDAD DEL JUEGO
18. LOSFENOLES
Los fenoles son compuestos orgánicos aromáticos que contienen el
grupo hidroxilo como su grupo funcional. Están presentes en las aguas
naturales, como resultado de la contaminación ambiental y de procesos
naturales de descomposiciónde la materia orgánica. La débilacidez del
grupo fenólico ha determinado que se los agrupe químicamente junto a
los ácidos carboxílicos y a los taninos, conformando así el grupo de los
ácidos orgánicos.
Las concentraciones naturales de compuestos fenólicos son
usualmente inferiores a 1 µg/l y los compuestos más frecuentemente
identificados son fenol, cresol y los ácidos siríngico, vainíllico y p-
hidroxibenzoico.Enaguas contaminadas es posible detectarotros tipos,
como los cloro fenoles,fenilfenoly alquilfenol.En rellenos sanitarios, su
concentración total puede ser próxima a los 20 mg/l.
Los grupos funcionales fenólicos son importantes en las
sustancias húmicas acuáticas. Estos tipos de fenoles combinados le
confierensabor y olor al agua, aunque su ingestión no resulta peligrosa.
19. Breve reseña histórica del fenol
Recibe el nombre de fenol, el alcohol monohidroxílico derivado del
benceno; dándosele, además, a todos los compuestos que tengan un
radical oxidrílico unido al anillo bencénico. El fenol fue obtenido por
Ruge en 1834; separó del asfalto lo que Él llamó ácido carbólico.
Nombre con el que se conoció hasta principios de este siglo. En 1914
Meyers y Bergius, proponen hidrolizar el monoclorobenceno con
hidróxido de sodio. Proceso que se generalizó pocos años después.
Hasta la Primera Guerra Mundial, solo se había logrado obtenerel fenol
o ácido carbólico por la separación del asfalto; hasta que se estableció
el proceso basado en la sulfonación del benceno hidrolizado con
hidróxido de soldio, y volviendo a hidrolizar el producto, que era el
bencensulfonato de sodio;a este se le llamó fenolsintético.En 1930,se
transforma el proceso de hidrólisis del monoclorobenceno,
obteniéndose elfenol,enfase vapor, hidrolizando al monoclorobenceno
con agua, en lo que se conoce momo proceso de Rashig-Hooker. En
1950,la B.P. Internacional. Ltd. y la Hercules Chemicol, Inc., instituyen
un nuevo procesoparala obtencióndelfenol,oxidando elcumeno hasta
hidroperóxido de cumeno ycatalizando la reacciónde éste para obtener
fenoly un segundo producto comercial,la acetona. Este proceso surgió
debido a la sobreproducción del cumeno que era subproducto en la
reacción de obtención del hule sintético G R - S, además de la
necesidad de la obtención de acetona que se usaba como aditivo en
gasolinas de aviación. En 1961, se busca reformar los procesos de
obtención del fenol, y debido a esto, la Dow Chemical of Canada, Ltd.,
lo obtiene por medio de la oxidación del tolueno hasta ácido benzoico,
y la reoxidación de éste para obtener fenol
20. Propiedades
Su Fórmula química es C6H5OH, y tiene un Punto de fusión de 43 °C y
un Punto de ebullición de 182 °C. El fenol no es un alcohol, debido a
que el grupo funcional de los alcoholes es R-OH,y en el caso del fenol
es Ph-OH. El fenol es conocido también como ácido fénico o ácido
carbólico, cuya Ka es de 1,3 • 10-10. Se puede detectar el sabor y el
olor del fenol a niveles más bajos que los asociados con efectos
nocivos.Elfenolse evaporamás lentamente que el agua y una pequeña
cantidad puede formar una solución con agua. El fenol se inflama
fácilmente, es corrosivo y sus gases son explosivos en contacto con la
llama. El producto comercial es un líquido. Tiene un olor
repugnantemente dulce y alquitranado.
Propiedades Físicas
Los fenoles presentan algunas propiedades semejantes a los
alcoholes,debido a la presenciadel grupo –OH. Sin embargo
conformanotra familia química y la mayoría de sus propiedades ylos
métodos para su obtención son diferentes.
Los fenoles más sencillos son líquidos o sólidos blandos e incoloros y
se oxidan con facilidad por lo que se encuentran coloreados.En
presenciade impurezas o bajo influencia de la luz, el aire y ciertos
compuestos como elcobre y el hierro, el fenol puede teñirse de
amarillo, marrón o rojo.
Fenol
21. Propiedades Químicas
Las propiedades de los fenoles estáninfluenciadas por sus estructuras,
en la reacción que se presenta a la derechade este texto el fenol cede
un protón al agua para formarel ion hidronio, de acuerdo a esto,el fenol
se comporta como un ácido.
Químicamente, el fenol, se caracteriza por la influencia mutua entre el
grupo Hidroxilo u Oxidrilo (HO:) y el Anillo aromático. El grupo fenilo ó
fenil negativo, es la causa de una leve acidezdel grupo oxidrílico (pK en
solución acuosa a 25 ºC es 1.3 x 10 -10). En fenol reacciona con las
bases fuertes para formar sales llamadas Fenóxidos (alguna veces
fenonatos ó fenolatos): C6H5-OH + NaOH H2O + C6H5-ONa Los
fenatos de sodio y potasio, son rápidamente descompuestos por el
bióxido de azufre; éste compuesto, también descompone al fenol. El
Grupo hidroxilo puede serfácilmente eterificado yeterificado.Elacetato
de fenilo CH3 = COO = C6H5, el fosfato de trifenilo (C6H5)3PO4 y el
salicilato de fenilo (C6H5)2O son los éteres comerciales más conocidos
del fenol. El fenoles rápidamente oxidado a una variedad de productos
que incluye a los Bancenodioles(hidroquinona, resorcinol y
pirocatecol), bencenotrioles y derivados del difenilo (difenoles ó
bifenoles) HO-C6H4-OH, y óxido de difenilo (dibenzofurano) y
productos de descomposición, dependiendo este del agente occidente
y de las condiciones de operación. La reducción del fenol con zinc por
destilación, da Benceno, y la hidrogenación del fenol, finalmente, es
método para la obtención del Ciclohexanol. El gurpo hidroxilo de una
22. alta reactividad al grupo fenilo. Los átomos del hidrógeno en las
posiciones o- (orto) y p- (para), con respecto del grupo hidroxilo, son
altamente reactivos (orienta las sustituciones hacia esas posiciones);o
sea, los hidrógenos en 2- y 4- son los primeros en ser sustituidas para
formar el monodreivados para formar el monoderivado inicial, después
el 2- 4- ó el 2- 6- derivado,y finalmente el 2- 4- 6- triderivado, esto si las
condiciones lo permite.
Solubilidad
El fenol es poco soluble en agua ya que aunque presentan el puente de
hidrógeno, la proporción de carbonos con respecto a la cantidad de –
OH es muy baja.
Para que los compuestos que contienen grupos –OH sean solubles en
agua la razón entre carbonos y grupos –OH no debe ser mayor de 3:1.
El fenol es el miembro más pequeño de este grupo y contiene 6 átomos
de carbono y sólo uno de -OH.
M-cresol (Monofenol)
Los demás monofenoles poseen mayor número de carbonos y sólo un
grupo OH, por ello son insolubles en agua. Los difenoles y polifenoles
con más de un grupo –OH presentan mayor solubilidad en el agua.
p-dihidroxibenceno
(Difenol)
Obtención
El fenol se presenta en la Naturaleza en la madera y en las agujas de
pino, en la orina de los herbívoros (fenol sulfato) y en el alquitrán de
23. hulla. Puede sintetizarse mediante la Oxidación parcial del Benceno.El
fenol se obtiene a partir de la destilación del alquitrán de hulla. Según
RÖMPP 1983, con 1 tonelada de hulla se obtiene aproximadamente
0,25 kg de fenol Actualmente, predomina la producción sintética por
disociacióndel Hidroperóxido de cumeno, obteniéndose acetona como
producto secundario.
Punto de Ebullición
En general presentan altos puntos de ebullición debido a la presencia
del puente de hidrógeno.
Punto de Fusión
Son altos comparados con los de los alcoholes, esto se debe a que
están unidos por fuerzas intermoleculares más fáciles de vencer.
(Constantes físicas de algunos Fenoles)
Nombre
Pto. de
fusión(ºC)
Pto. de
ebullición(ºC)
Solubilidad
(gr/100 gr
de H2O)
Fenol 41 182 9,3
-cresol (o-
metilfenol)
31 191 2,5
m-cresol (m-
metilfenol)
11 201 2,6
p-cresol (p-
metilfenol)
35 202 2,3
Catecol (o-
dihidroxibenceno)
104 246 45
Resorcinol (m-
dihidroxibenceno)
110 281 123
Hidroxiquinona (p-
dihidroxibenceno)
173 286 8
En la tabla pueden observarse ligeras
variaciones en cuanto a los puntos de fusión,
ebullición y solubilidad de los compuestos orto
24. (o-cresol),meta (m-cresol)y para (p-cresol), lo
que indica que existen variaciones en las
propiedades de los compuestos,influenciadas
por la configuraciónespacial de sus estructuras.
Constantes de acidez
Agua 1 x 10-14
Alcoholes 10-16 a 10-18
Fenol 1,1 x 10-10
Ácidos
carboxílicos
10-5
Si se comparanlas constantes de acidezde los fenolesconlas delagua,
los alcoholes ylos ácidos carboxílicos,se puede concluirque los fenoles
son ácidos más fuertes que el agua y que los alcoholes, pero más
débiles que los ácidos carboxílicos.
El fenolpresenta cinco estructuras contribuyentes, es decir que
pueden cederprotones.Dos de estas estructuras correspondena la
resonancia del anillo bencénico.La resonancia viene dada por la
ubicación de los dobles enlaces dentro de la molécula.
Las otras tres estructuras son posibles debido al carácter básico del
oxígeno que le permiten compartir más de un par de electrones con el
anillo.
25. Comportamiento en el Medio Ambiente
1. Agua
El fenoles más pesado que el agua y se hunde. Se disuelve lentamente
y forma, incluso en dilución, soluciones tóxicas. En Alemania, el fenol
se encuadra en el grupo de sustancias clasificadas como "Amenaza
para el agua - Clase 2" debido a su considerable toxicidad en este
medio.
2. Aire
Los vapores son más pesadosque el aire y, expuestos al calor, forman
mezclas explosivas. La oxidación del fenol en el aire se acelera por
efecto de la luz o de impurezas que actúan como catalizadores.
3. Suelo
Debido a la degradación microbiana (aeróbica o anaeróbica) la
acumulación de fenol en el suelo es escasa; el nivel de esta
acumulación depende de la presencia de minerales arcillosos (gran
afinidad con el óxido de aluminio)
Síntesis del Fenol
Existen varios métodos para obtener compuestos fenólicos,entre ellos
se cuentan la hidrólisis del clorobenceno, obtención a partir del
benceno-sulfonato de sodio y la oxidación del isopropil-benceno.
Hidrólisis del cloro benceno
Para obtenerel fenol, el clorobenceno se trata con una solución de
26. hidróxido de sodio a ebullición y alta presión para obtener fenóxido de
sodio.El fenóxido de sodio es una sal que reacciona con el ácido
clorhídrico para formar fenol.
Producción de fenol a partir de benceno-sulfonato de sodio
Para esto se hace reaccionar benceno con ácido sulfúrico fumante
obteniendo ácido benceno-sulfónico,que tratado con cloruro de sodio o
hidróxido de sodio produce una sal denominada bencenosulfonato de
sodio. El bencenosulfonato de sodio se funde con hidróxido de sodio
para obtener fenóxido de sodio que tratado con ácido sulfúrico libera
fenol.
Oxidación del isopropil benceno
El isopropil benceno se oxida en presencia del oxígeno del aire
permitiendo obtener hidroxiperóxido de cumeno, que al tratarse con
ácido fuerte en agua se convierte en fenol y propanona.
A partir del fenol es posible producir otros compuestos químicos, su
carácter ácido le permite cederun protónpara formar así sales y éteres.
27. Otras reacciones como laesterificación,lahalogenqación, la nitratación,
la sulfonación permiten obtener productos químicos como ésteres,
halógenos, productos nitrogenados y ácidos sulfónicos entre otros.