PRACTICA NO. 1
OBTENCIÓN DE BUTANAL
OBJETIVO
Al terminar la practica, el alumno obtendra un aldehído por oxidación parcial de un alcohol primario.
INTRODUCCIÓN
Las propiedades químicas de un alcohol ROH, quedan determinadas por su grupo funcional, grupo oxidrilo OH. Las reacciones de un alcohol pueden involucrar la ruptura de uno de los enlaces C-OH, con la remoción del grupo OH, o bien el enlace O-H con eliminación de H. Los 2 tipos de enlace de reacción pueden implicar substitución en la que un grupo remplaza el OH o e l H o bien la eliminación (Thornton R. el al, 1976).
Oxidación de los alcoholes.-
El compuesto que resulte de la oxidación de un alcohol deprende del número de hidrógenos unidos al carbono enlazado con el grupo OH, es decir, de si acaso el alcohol primario, secundario o terciario. Son compuestos importantes, por lo que su preparación por oxidación de alcoholes es de gran valor en la síntesis de química organica (Morrison, R., Boyd, R., 1998).

El número de agentes oxidantes crece a una velocidad tremenda. Como con todo método sintético se hace hincapié en el desarrollo de reactivos altamente selectivos, substancias que operen con un solo grupo funcional dentro de una molécula sin tocar las demas funciones. De los muchos reactivos que pueden emplearse para oxidar los alcoholes, solamente podemos considerar los mas comunes ósea los que contienen Mn y Cr (Thornton R. el al, 1976).
Losalcoholes primarios pueden oxidarse a aldehídos, empleando Na2Cr2O7 puesto que a los aldehídos se oxidan facilmente a acidos carboxílicos los primeros deben de ser eliminados de la mezcla reaccionante por medio de técnicas especiales para evitar su oxidación (Thornton R. el al, 1976).
Formula del butanal
PLANTEAMIENTO:
En la practica que se realizara, por medio de un alcohol primario se obtendra un aldehído, por medio de agentes oxidantes como es el Na2Cr2O7. Para hacerlo se hara una mezcla de reactivos que son el dicromato de sodio, acido sulfúrico que se le agregara después poco a poco al metanol al cual se le estara aplicando temperatura mediante un baño de arena, la temperatura es para que tengamos un buen rendimiento ya que la temperatura es para destilar y así no se vuelva un acido carboxílico.
MATERIAL | REACTIVOS |

1 equipo a micro escala | Butanol |
2 mangueras | Dicromato de sodio |
1 vaso de precipitado de 25 ml | Acido sulfúrico |
1 jeringa de 5ml adaptada a un tapón de hule | Metanol o etanol |
1 baño de arena | Reactivo de Schiff |
1 termómetro de 100C | Agua destilada |
4 pipetas Pasteur
1 bulbo
1 vidrio de reloj
1 soporte universal completo
1 mechero
1 pipeta graduada de 5ml
3.-E n un vaso de precipitados de 25 ml disolver 0.7 gr de dicromato de sodio en 2.5 ml de agua destilada, posteriormente agregar 40 gotas de acido sulfúrico. Esasolución colocarla en la jeringa, que tiene adaptado el tapón.
PROCEDIMIENTO
2.- En el matraz balón agregar 50 gotas de butanol
1.- Arma el equipo de acuerdo a la figura del apéndice.

4.-En el matraz balón se coloca en un baño de arena que estara tapado con papel aluminio (temperatura del baño de arena 95 -110C)
5.- El butanol se calienta hasta que sus vapores ascienden a las primeras porciones de la columna en este punto se deja gotear lentamente (aprox. 10 min) toda la solución de dicromato de sodio.

6.- Durante esta adición hay que cuidar la que la temperatura de los vapores de la parte superior de la columna no sea inferir a 75C ni superior a 85C

7.- Al terminar la adición de la mezcla crómica continué calentando suavemente durante 15 minutos, recogiendo todo lo que destile.


b) prueba de identificación.
3.- Con el fin de comparar con a prueba positiva puede preparar un testigo usando los mismos reactivos “sin incluir el aldehído” (reacción negativa)
1.-Coloque sobre un vidrio de reloj 2 gotas de aldehído obtenido mas 2 gotas de metanol o etanol y 1 gota de reactivo de Schiff.
Una coloración violenta indicara la presencia del aldehído reacción positiva.

CUESTIONARIO.
1. Investiga y anota el mecanismo de la reacción efectuada en la practica.



Scribd (visto mayo 2012) https://es.scribd.com/doc/15573060/8-Oxidacion-de-NButanol-a-NButaldehido





2. ¿Quées el reactivo de Schiff?
El reactivo de Schiff es clorhidrato de p-rosaanilina que se decolora con acido sulfuroso y reacciona con los aldehídos produciendo una coloración púrpura. Permite diferenciar aldehídos y cetonas. Hispavista (19 de agosto de 2012) https://galeon.hispavista.com/melaniocoronado/ALDEHIDOS.pdf

3. ¿En qué consiste la prueba de Schiff para la identificación de aldehídos? ( incluye que productos son los responsables del cambio en la coloración
Un aldehído reacciona con el reactivo fuchsina-aldehído al ocurrir una reacción de oxidación para dar un color magenta característico. Hispavista (19 de agosto de 2012) https://galeon.hispavista.com/melaniocoronado/ALDEHIDOS.pdf

4. Como químicos responsables, debemos apegar nuestras practicas experimentales a los principios de la “Química verde”. Enumera los principios de la química verde.

* Prevenir los desechos. Los desechos deben prevenirse en lugar de tratarse o limpiarse después de que se han generado.
* Maximizar la economía atómica. Los métodos sintéticos deben maximizar la incorporación de todos los materiales utilizados en un proceso, en el producto final de tal manera que se reduzcan al minino los residuos.
* Utilizar menos procesos peligrosos. Los métodos sintéticos deben utilizar reactivos y generar desechos con una toxicidad mínima para la salud y el ambiente.
* Diseñar sustancias químicas masseguras. Los productos químicos deben diseñarse para tener una toxicidad mínima.
* Utilizar disolventes mas seguros se debe hacer uso mínimo de disolventes de agentes de separación y de otras sustancias auxiliares en una reacción.
* Diseñar para la eficacia energética. Deben minimizarse los requerimientos energéticos para los procesos químicos si es posible con unas reacciones realizadas a temperatura ambiente.
* Utilizar materias primas renovables. Las materias primas deben de provenir de fuentes renovales cuando sea factible.
* Minimizar derivados. La síntesis debe diseñarse con el uso mínimo de grupos protectores para evitar pasos extras y reducir desechos.
* Utilizar catalizadores. Las reaccione deben ser catalíticas en lugar de estequiometrias
* Diseñar para la degradación. Los productos deben diseñarse para ser biodegradables al final de su tiempo de vida útil.
* Monitorear la contaminación en tiempo real. Los procesos deben monitorearse en tiempo real por la formación de sustancias peligrosas.
* Prevenir accidentes. Las sustancias y los procesos químicos deben minimizar el potencial de incendios, explosiones y otros accidentes.
(McMurry, J., 2008)

5. Señala que aspectos de nuestro protocolo experimental se apegan a uno o mas de los principio de la química verde.
Maximizar la economía atómica, utilizar catalizadores, utilizar disolventes mas segurosBibliografía:
* Morrison, R., Boyd, R., 1998, Química organica, 5ª edición, editorial Pearson, México, pp. 773.
* Thornton R. el al, 1976, Química Organica, editorial fondo educativo interamericano, U.S.A, pp 535, 545
* McMurry, J., 2008, Química organica, 7ª edición, Cengage Learning editores, México, pp 395y 396
* Hispavista (19 de agosto de 2012) https://galeon.hispavista.com/melaniocoronado/ALDEHIDOS.pdf
* Scribd (visto mayo 2012) https://es.scribd.com/doc/15573060/8-Oxidacion-de-NButanol-a-NButaldehido













* Centro de Ciencias Basicas

* Licenciatura en Analisis Químico Biológicos

* Laboratorio de Química Organica

* Reporte de practica no. 1

* “ Obtención de Butanal ”

* Sandra Patricia Gonzalez Pérez

* Fecha: 31 de agosto del 2012







RESULTADOS:
Propiedades físicas
Propiedades | Butanol | Na2Cr2O7 | Butanal |
Olor | Alcohol | Sin olor | Dulce |
Color | Trasparente | Naranja | Turbio |
Estado | liquido | solido | Liquido (aceitoso) |

Observaciones:
* La reacción de dicromato de sodio mas H2SO4; el dicromato cambio de color naranja a color rojo.
* Hubo desprendimiento de vapores.
* Hubo un precipitado en el fondo que posteriormente desapareció.
* Al estar en contacto con el calor ya estando en la jeringa cambio a un color de rojo a un color masobscuro.
* El butanol comenzó a desprender vapores a 85C, 20 minutos después de encender la parrilla.
* Y la jeringa comenzó a gotear sola a 20C.
* Las pinzas no servían, por lo tanto el equipo a micro escala estaba ladeado, esto pudo haber causado que algo de butanal se haya regresado.
* En vez de usar un mechero como estaba en el procedimiento utilizamos una parrilla.
* Pudo haber algo de contaminación, ya que como se puso el equipo sobre la parrilla, aun cuando se apago por que seguía subiendo la temperatura y esto pudo destilar también el agua.







Fig. 1.Equipo a microescala armando.
Fig. 2. Mezcla de Na2Cr2O7 + H2SO4 + H2O.
Fig. 3. Matraz bola con butanol, al destilar, hubo cambio de color.




Prueba de Schiff.-




Fig.5. Prueba de Schiff, la cual fue positiva, pero de un color muy tenue, habiendo presencia de aldehído.
Fig. 4. Coloración de la prueba testigo, son color porque hay usencia de aldehído.




Rendimiento
Butanol | Butanal |
ρ= 0.82 g/ml | ρ= 0.8 g/ml |
v= 2.5 ml | v = 0.75 ml |
Pm=74.113 g/mol | Pm= 72.09 g/mol |
Tabla 1. Densidad, volumen y peso molecular de butanal y butanol.
m=vρ
Sustituimos los datos de volumen y densidad en la formula anterior:
Butanol | Butanal |
m=vρ | m=vρ |
m= (2.5 ml)(0.82 g/ml) | m= (0.75 ml)(0.8 g/ml) |
m= 2.05 g | m=0.6 g |

Ahora para calcular el número de moles:
n=mPmButanol | Butanal |
n=mPm | n=mPm |
n=2.05 g74.113 g/mol | n=0.6 g72.09 g/mol |
n= 0.027660 moles | n= 0.00832189 moles |

Con los datos anteriores, ahora pasamos a calcular el rendimiento:
Rendimiento= número de moles de butanalnúmero de moles de butanolX 100
Rendimiento= 0.00832189 moles0.027660 molesX 100=30.08%
Discusiones:
La oxidación de un alcohol primario o secundario puede lograrse por cualquiera de un gran número de reactivos incluyendo KMnO4, CrO3 y Na2CrO7 los cuales deben estar en medio acido. El reactivo que se utilice en un caso específico deprende los factores como costo, conveniencia, rendimiento de la reacción sensibilidad del alcohol (McMurry, J., 2008)
En la practica realizada se utilizó el Na2CrO7, como agente oxidante ya que es muy económico, junto con que es muy facil y rapido ponerlos en modo acido, y es buen oxidante para el alcohol primario que utilizamos ya si hubiéramos utilizado un secundario, nos daría que la oxidación de este es una centona y un alcohol terciario no reacciona en una oxidación. Se utilizo el alcohol primario ya que es mas rapido oxidarlo, por la localización de su grupo OH-.
Y se usa este tipo de método con Na2CrO7 ya que no es un método caro como podría ser el de oxigeno o ozono, ya que es mas difícil manipulas gases, y el laboratorio no tiene las instalaciones necesarias para poder manipular los diferentes tipos de gases que puedan llegar a ocupar.El peróxido de hidrogeno es un agente oxidante eficiente, particularmente en solución alcalina, el exceso de peróxido es descompuesto generalmente por ebullición alcalina (Harris W. et al, 1982)
Pero como es un agente muy oxidante es mas probable que no se pueda controlar la reacción ya que como es mas que Na2CrO7 y también no nos da los productos que buscamos.
Los alcoholes primarios se oxidan a aldehídos o a acidos carboxílicos, dependiendo de las condiciones utilizadas. Uno de los mejores métodos para la preparación en laboratorios a escala de un aldehído es a partir de un alcohol primario. Una forma efectiva de oxidan una alcohol a aldehído es destilar este producto de la mezcla aprovechado su temperatura de ebullición menos que la del acido carboxílico (Harris W. et al, 1982).
Como se hizo en la practica realizada, la forma para obtener aldehídos fue por medio de una destilación la cual se tuvo que cuidar mucho la temperatura ya que el modo en que se pueden obtener aldehídos es por medio de su punto de ebullición es por medio ya que el del aldehído es mas bajo que el del acido carboxílico, así que fue de gran importancia cuidar que la temperatura estuviera constante sin subiera del rango, y para que la practica hubiese estado mas controlada con respecto a la temperatura, se hubiese sugerido que en vez de un baño de arena se hubiese echo a baño maría ya que el agua tiene un rango de temperatura estable de30 a 100, en cambio la arena tiene un punto de ebullición mas alto, y es difícil de controlar ya que como la arena esta caliente aun que se retire la parrilla sigue subiendo ya que la arena guarda el calor.
Los alcoholes pueden ser oxidados por una gran variedad de reactivos inorganicos entre los que se encuentran el KMnO4 y de algunas sales de cerio (IV) y cobalto, bióxido de magnesio para la oxidación de alcoholes alilicos y mas que nada es para reconocimiento de estructuras (Geissman T, 1993).
Este tipo de reactivos son de aplicación poco general y muy específica, no se necesito en la practica ya que nuestro reactivo utilizado que fue el acido crómico, es un excelente oxidante y barato, y no se necesito de alcoholes alilicos ya que la practica fue de obtener aldehídos por medio de un alcohol primario.
El gran poder aditivo de los aldehídos se manifiesta nuevamente en la reacción de Schiff, una prueba coloreada cualitativa que consiste en hacer reaparecer el color rosa de de la fuchina decolorada con anhídrido sulfuroso, este se adiciona a la fuchina dando un producto incoloro; al agregar aldehído sustrae el acido sulfuroso del reactivo de Schiff regenerando el color original (Fieser L. y Fieser M., 1968).
Cuando se realizo la prueba con el reactivo de schiff, si se dio una coloración rosa cuando se le agrego el aldehído, por lo tanto es positiva habiendo una presencia de aldehídos en la muestra.
La ventajade que usar esta técnica es la que, no se utilizan reactivos caros, ayuda a la química verde ya que se hizo a micro escala, fue rapido, es material que ocupo es de facil acceso.
Desventajas que puede llegar al acido carboxílico ya que el oxidante es muy fuerte, si no se cuida bien la temperatura, y como no se uso ningún tipo de reactivo para detener la oxidación por lo tanto el rendimiento es poco.
Y teniendo en cuenta el que el pH sea acido es importante ya que como se mezclo con agua y junto con el acido hacemos que se polarice y esto hace que haya formación de protones.
Obtener un aldehído (butanal) a partir del butanol, un rendimiento de 87.5%, (Micangeli, 1994). El rendimiento obtenido es de 30.8%, esto quiere decir que es muy poco el rendimiento obtenido, uno de los factores que pudo afectar en esto, era que el sistema estaba ladeado ya que las pinzas no funcionaban correctamente, y como se coloco una parrilla abajo del sistema hubo algo de problema en regular la temperatura por lo que, se pudo pasar hacer acido carboxílico y por lo que estaba ladeado se puso regresar el aldehído hacia el matraz bola.
Para evitar la oxidación el reactivo de Collins que es un complejo de oxido de cromo y pirimidina o el clorocromato de piridino (PCC). Tanto el reactivo de Collins como el PCC son solubles en solventes organicos y en consecuencia pueden usarse en la oxidación de alcoholes primarios a aldehídos endisoluciones no acuosas, evitando que se hagan acidos carboxílicos (Lauwerys R. 1994).
Se podría usar para la oxidación y así sería mas probable que se tuviera un mejor rendimiento, y no se perdiera pro culpar de la temperatura la cual fue muy dificl de controlar.
Conclusiones
Si, por que mediante el butanol el cual es un alcohol primario, junto con acido crómico el cual tubo la función de ser el oxidante se obtuvieron aldehídos. Por medio de la prueba del reactivo de Schift nos dio positivo a un aldehído.

1. Producción de resinas: fenol-formaldehido, milamina – formaldehido, urea-formaldehido.
2. Intermediarios en la síntesis de numerosas sustancias químicas: alcoholes, acidos etc
3. Algunos emplean como disolventes y de desinfectantes (formaldehido y glutaraldehido).
4. En la industria de papel, del caucho, de los perfumes y de la cosmética.
(Lauwerys R. 1994).
Se arma el sistema, en el matraz balón se pone dentro de un baño de hielo-sal, y se le agrega alcohol butílico. En un matraz de pone dicrimato de sodio en agua, agitando se le agregan 20 ml de acido sulfúrico concentrado, esto se pone en un embudo de separación.

El alcohol n-butílico se calienta y cuando comience a soltar vapores, se añade lentamente toda la solución de dicromato de sodio, cuando se agregue tiene que mantenerse una temperatura entre 75 a Al terminar de añadir seguimos calentando hasta llegar a 90 Csuavemente durante 15 min., ya abra soltado destilado, recogerlo todo.

La capa acuosa destilada se separa del butiraldehído, usando un embudo de separación. El butiraldehído se seca con 1.5 gr de sulfato de magnesio anhidro o sulfato de sodio anhidro por 15 min. El butiraldehído seco, se destila recogiéndose todo lo que destile abajo de 76 C. Se pesa el destilado y se entrega en un frasco obscuro. La identificación se hace con prueba de Schiff.

Esta técnica tiene como diferente de la echa en el laboratorio que es diferente alcohol pero también es un alcohol primario, se utilizaron los mismo oxidantes, lo que fue diferente fue que se puso en un baño de hielo- sal.
Bibliografía:
* Aldabe S. et al, 2004, Química 2 en acción, 2da edición, Editorial colihue, Buenos Aires Argentina pag 150-152.
* McMurry, J., 2008, Química organica, 7ª edición, Cengage Learning editores, México, pag 395y 396
* Harris W. et al, 1982, Analisis químico, editorial reverte, España, pag.322,
* Fieser L. y Fieser M., 1968, Química Organica, 4ta edición, editorial Grijalbo S.A., mexico D.F. pag 245.
* Geissman T, 1993, Principios de química organica Editorial Reverte, 2da edición España, pag. 228-300
* Lauwerys R. 1994, toxicología industrial e intoxicaciones profesionales, Editorial Masson, Barcelona España, pag. 325
* Micangeli, 1994, Química Organica, Editorial Progreso, México DF., et al, Pag.