ALCOHOLES
En química se denomina alcohol (del árabe al-khwl الكحول, o al-ghawl الغول, "el espíritu", "toda sustancia pulverizada", "líquido destilado") a aquellos compuestos químicos orgánicos que contienen un grupo hidroxilo (-OH) en sustitución de un átomo de hidrógeno enlazado de forma covalente a un átomo de carbono. Si contienen varios grupos hidroxilos se denominan polialcoholes.
Los alcoholes pueden ser primarios, secundarios o terciarios, en función del número de átomos de hidrógeno sustituidos en el átomo de carbono al que se encuentran enlazado el grupo hidroxilo.
A nivel del lenguaje popular se utiliza para indicar comúnmente una bebida alcohólica, que presenta etanol, con formula química CH3CH2OH.
PROPIEDADES FISICAS
Los alcoholes son compuestos que presentan en la cadena carbonada uno o más grupos hidroxi u oxidrilo (-OH).
Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente en su estructura. El alcohol esta compuesto por un alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico (sin afinidad por el agua) del tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con afinidad por el agua), similar al agua. De estas dos unidades estructurales, el grupo –OH da a los alcoholes sus propiedades físicas características, y el alquilo es el que las modifica, dependiendo de su tamaño y forma.
El grupo –OH es muy polar y, lo que es más importante, es capaz de establecer puentes de hidrógeno: con sus moléculas compañeras o con otras moléculas neutras.
Solubilidad (puentes de hidrogeno)
Puentes de hidrógeno: La formación de puentes de hidrógeno permite la asociación entre 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.
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.
Existen alcoholes de cuatro átomos de carbono que son solubles en agua, debido a la disposición espacial de la molécula. Se trata de moléculas simétricas.
Existen alcoholes con múltiples moléculas de OH (polihidroxilados) que poseen mayor superficie para formar puentes de hidrógeno, lo que permiten que sean bastante solubles en agua.
1,2,3 propanotriol (glicerina)
Punto de Ebullición: 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.
El punto de fusión aumenta a medida que aumenta la cantidad de carbonos.
Densidad: La densidad de los alcoholes aumenta con el número de carbonos y sus ramificaciones. Es así que los alcoholes alifáticos son menos densos que el agua mientras que los alcoholes aromáticos y los alcoholes con múltiples moléculas de –OH, denominados polioles, son más densos.
(Constantes Físicas de algunos alcoholes)
POLARIDAD
Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, esto gracias al efecto inductivo, que no es más que el efecto que ejerce la molécula de –OH como sustituyente sobre los carbonos adyacentes. Gracias a este efecto se establece un dipolo.La estructura del alcohol está relacionada con su acidez. Los alcoholes, según su estructura pueden clasificarse como metanol, el cual presenta un sólo carbono, alcoholes primarios, secundarios y terciarios que presentan dos o más moléculas de carbono.
Debido a que en el metanol y en los alcoholes primarios el hidrógeno está menos firmemente unido al oxígeno, la salida de los protones de la molécula es más fácil por lo que la acidez será mayor en el metanol y el alcohol primario.
CLASIFICACION
Los alcoholes son el grupo de compuestos químicos que resultan de la sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno (H) por grupos hidroxilo (-OH) en los hidrocarburos saturados o no saturados.
Alcoholes primarios, secundarios y terciarios
Un alcohol es primario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) primario:
y finalmente, es terciario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) terciario:
La función alcohol puede repetirse en la misma molécula, resultando monoles, o alcoholes monovalentes; dioles, o alcoholes bivalentes; trioles, o alcoholes trivalentes, etc.
ETANOL
Síntesis
Además de usarse con fines culinarios (bebida alcohólica), el etanol se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales y en el sector farmacéutico, como excipiente de algunos medicamentos y cosméticos (es el caso del alcohol antiséptico 70º GL y en la elaboración de ambientadores y perfumes).
Es un buen disolvente, y puede utilizarse como anticongelante. También es un desinfectante. Su mayor potencial bactericida se obtiene a una concentración de aproximadamente el 70%
Industria química
La industria química lo utiliza como compuesto de partida en la síntesis de diversos productos, como el acetato de etilo (un disolvente para pegamentos, pinturas, etc.), el éter dietílico, etc.
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 Energía de EUA dicen que el uso en automóviles reduce la producción de gases de invernadero en un 85%.[cita requerida] En países como México existe la política del ejecutivo federal de apoyar los proyectos para la producción integral de etanol y reducir la importación de gasolinas que ya alcanza el 60%.
Metanol
El compuesto químico metanol, también conocido como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. A temperatura ambiente se presenta como un líquido ligero (de baja densidad), incoloro, inflamable y tóxico que se emplea como anticongelante, disolvente y combustible. Su fórmula química es CH3OH (CH4O).
Precauciones
En concentraciones elevadas el metanol puede causar dolor de cabeza, mareo, náuseas, vómitos y muerte (la ingestión de 20g a 150g se trata de una dosis mortal[1] ). Una exposición aguda puede causar ceguera o pérdida de la visión, ya que puede dañar seriamente el nervio óptico (neuropatía óptica). Una exposición crónica puede ser causa de daños al hígado o de cirrosis. La dosis tóxica mínima de metanol para los humanos es de 100mg por kilogramo de masa corpórea .
El metanol, a pesar de su toxicidad, es muy importante en la fabricación de medicinas.
Usos
El metanol tiene varios usos. Es un disolvente industrial y se emplea como materia prima en la fabricación de formaldehído. El metanol también se emplea como anticongelante en vehículos, combustible de bombonas de camping-gas, disolvente de tintas, tintes, resinas, adhesivos ,biocombustibles y aspartamo. El metanol puede ser también añadido al etanol para hacer que éste no sea apto para el consumo humano (el metanol es altamente tóxico) y para vehículos de modelismo con motores de explosión.
Biometanol
En la industria relacionada con la producción de vino, el metanol proviene de la desmetilación enzimática de las pectinas presentes en la pared celular de la uva y, por consiguiente, su concentración en los vinos estará determinada por la concentración de pectinas en el mosto, que depende de la variedad de uva que se emplee, la concentración de enzimas y el grado de actividad de estas últimas.
En la pila de combustible, se trabaja en su aplicación en base al metanol que puede extraerse de productos vegetales e integraría un proceso de generación natural ecológica y sostenible.
Deshidratación:
Los alquenos u olefinas son hidrocarburos insaturados caracterizados por tener por lo menos un par de átomos de carbono sp2 unidos por medio de un enlace y otro entre ellos, por lo que cada uno de estos carbonos sólo está unido a otros tres átomos. Existen diversos métodos para la preparación de alquenos; uno de estos procedimientos consiste en deshidratar o eliminar agua de una molécula de alcohol saturado. La eliminación de agua en la molécula del alcohol se realiza mediante la catálisis con ácido sulfúrico (H2SO4) o fosfórico (H3PO4) en caliente. La deshidratación sucede más fácilmente en un alcohol 3° > 2° > 1°, ya que la reacción sigue un mecanismo con formación de ion carbonio y, por lo tanto, la reactividad está en función de la facilidad para la formación de dicho ion. La reacción general de deshidratación de alcoholes se representa de la siguiente forma:
la deshidratación de los alcoholes se considera una reacción de eliminación, donde el alcohol pierde su grupo –OH para dar origen a un alqueno. Aquí se pone de manifiesto el carácter básico de los alcoholes. La reacción ocurre en presencia de ácido sulfúrico (H2SO4) en presencia de calor.
La deshidratación es posible ya que el alcohol acepta un protón del ácido, para formar el alcohol protonado o ión alquil hidronio.
El alcohol protonado pierde una molécula de agua y forma un ión alquil-carbonio:
El ión alquil-carbonio pierde un protón lo que regenera la molécula de ácido sulfúrico y se establece el doble enlace de la molécula a la cual está dando origen el alcohol.
El calentamiento de un alcohol en presencia de ácido sulfúrico a temperaturas inferiores a las necesarias para obtener alquenos producirá otros compuestos como éteres y ésteres.
OBTENCION DE ALCOHOLES
Obtención de alcoholes: al igual que a partir de los alcoholes se pueden obtener otros compuestos, los alcoholes pueden ser obtenidos a partir de hidratación o hidroboración – oxidación de alquenos, o mediante hidrólisis de halogenuros de alquilo. Para la obtención de alcoholes por hidratación de alquenos se utiliza el ácido sulfúrico y el calor.
La hidroboración: (adición de borano R3B) de alqueno en presencia de peróxido de hidrógeno (H2O2) en medio alcalino da origen a un alcohol.
La hidrólisis: de halogenuros de alquilo o aralquilo se produce en presencia de agua y hidróxidos fuertes que reaccionan para formar alcoholes.
FORMACION DE ESTERES
Éteres a partir de Alcoholes
Esterificación
Para formar un éster de un alcohol y un ácido carboxílico de la reacción, conocida como esterificación de Fischer , se realiza generalmente a reflujo con un catalizador de ácido sulfúrico concentrado:
R-OH + R'-COOH → R '-COOR + H 2 O
Con el fin de impulsar el equilibrio hacia la derecha y producir un bien rendimiento de éster, el agua y generalmente se eliminan, ya sea por un exceso de H 2 SO 4 o utilizando un aparato Dean-Stark . Los ésteres también pueden ser preparados por la reacción del alcohol con un cloruro de ácido en presencia de una base tal como piridina .
Otros tipos de ésteres se preparan de una manera similar - por ejemplo, tosilo (tosilato) ésteres son hechas por la reacción del alcohol con p- toluensulfonilo cloruro de piridina.
Alcoholes como base
Acid-base chemistry Ácido-base química
Ethanol's hydroxyl causes the molecule to be slightly basic. Hidroxilo del etanol hace que la molécula es ligeramente básica. It is however,so very slightly basic it is almost neutral, like pure water. Sin embargo, es tan ligeramente básico es casi neutral, como el agua pura. The pH of 100% ethanol is 7.33, compared to 7.00 for pure water. El pH de etanol al 100% es 7,33, en comparación con 7.00 para el agua pura. Ethanol can be quantitatively converted to its conjugate base, the ethoxide ion (CH3CH2O−), by reaction with an alkali metal such as sodium:(wiki) El etanol puede ser cuantitativamente convierte en su base conjugada, el ion etóxido (CH3CH2O), por reacción con un metal alcalino tal como sodio.
Ethanol's hydroxyl causes the molecule to be slightly basic. Hidroxilo del etanol hace que la molécula es ligeramente básica. It is however,so very slightly basic it is almost neutral, like pure water. Sin embargo, es tan ligeramente básico es casi neutral, como el agua pura. The pH of 100% ethanol is 7.33, compared to 7.00 for pure water. El pH de etanol al 100% es 7,33, en comparación con 7.00 para el agua pura. Ethanol can be quantitatively converted to its conjugate base, the ethoxide ion (CH3CH2O−), by reaction with an alkali metal such as sodium:(wiki) El etanol puede ser cuantitativamente convierte en su base conjugada, el ion etóxido (CH3CH2O), por reacción con un metal alcalino tal como sodio.
Oxidación del alcohol
La oxidación de un alcohol implica la pérdida de uno o más hidrógenos (hidrógenos _) del carbono que tiene el grupo OH. El tipo de producto que se genera depende del número de estos hidrógenos que contiene el alcohol, es decir, si es primario, secundario o terciario.
U
n alcohol primario contiene dos hidrógenos _, de modo que puede perder uno de ellos para dar un aldehído.
n alcohol primario contiene dos hidrógenos _, de modo que puede perder uno de ellos para dar un aldehído.
H H R−−C−−OH R−−C = O Un aldehído H
Un alcohol primario o ambos para formar un ácido carboxilico.
H OH
R−−C−−OH ! R−−C = O
Un ácido carboxílico
Un alcohol primario
Por lo general es difícil obtener el aldehído, porque la mayor parte de los agentes oxidantes que pueden oxidar al alcohol primario, también oxidan al aldehído. El ácido crómico oxida a un alcohol primario y llega hasta el ácido carboxílico
Por esto para oxidar alcoholes primarios a aldehídos se utiliza agentes oxidantes menos fuerte que ácido crómico como lo son: el reactivo de Jones que es una solución diluida de ácido crómico en acetona y el Reactivo de Collins que es un complejo de trióxido de cromo con dos moléculas de piridina que es mucho más
Por esto para oxidar alcoholes primarios a aldehídos se utiliza agentes oxidantes menos fuerte que ácido crómico como lo son: el reactivo de Jones que es una solución diluida de ácido crómico en acetona y el Reactivo de Collins que es un complejo de trióxido de cromo con dos moléculas de piridina que es mucho más
efectivo que el primero.
Un alcohol secundario puede perder su único hidrógeno _ para transformarse en una cetonaUn alcohol secundario
Siendo el ácido crómico (H2CrO4) el procedimento más eficiente, pues genera altos rendimientos. El ácido crómico se prepara disolviendo dicromato de sodio (Na2Cr2O7) en una mezcla de ácido sulfúrico y agua.
Na2Cr2O7 + 2H2SO4 [H2Cr2O7] 2H2CrO4 + 2NaHSO4
El mecanismo de la oxidación del alcohol implica probablemente la formación de éster cromato. La eliminación de este éster produce la cetona. En la eliminación, el carbono del carbinol retiene su átomo de oxígeno pero pierde su hidrógeno y gana el segundo enlace al oxígeno
El cromo (+4) que se forma arriba es totalmete inestable ,por lo que icurre una reacción de desproporciónentre el cromo (+4) y el cromo (+6) para producir cromo (+5), un nuevo agente oxidante escrito como HcrO3. Los dos moles de cromo (+5) así formado pueden oxidar dos moles de alcohol produciendoce entonces el cromo (+3) totalmente estable y escrito como H3CrO3. Que en presencia de ácido sulfúrico la especie es convertidaen Cr2SO4.
H2CrO3 + H2CrO4 2HcrO3 + H2O
2HcrO3 + 2R CHOH C O +2H3CrO
2H3CrO3 + 3H2SO4 Cr2(SO4)3 + 6 H2O
2H3CrO3 + 3H2SO4 Cr2(SO4)3 + 6 H2O
pudiendo escribir entonces la ecuación general como:
3R C HR + 2H2CrO4 + 3H2SO4 3RCR + Cr(SO4)3 + 8H2O
OH
Un alcohol terciario no tiene hidrógenos, y cualquier oxidación se debe llevar a cabo por ruptura de los enlaces carbono carbino, necesitandoce para esto condiciones drásticas y además producen mezclas de compuestos ;de modo que no es oxidado.
R−−C−−OH ! no hay oxidación
Un alcohol terciario
Para identificar una cetona o aldehído y el alcohol de donde puede provenir (previo a la oxidación) dichos compuestos, existe una reacción de adición nucleofílica (característica común en aldehídos y cetonas) con un derivado de amoníaco como lo es la 2,4 dinitrofenilhidracina (reactivo de Brady) para formar un sólido insoluble, amarillo o rojo que es una dinitrofenilhidrazona. Compuestos que han sido ya caracterizados con el punto de fusión para permitir identificar entonces el aldehído o cetona que reaccionó.
DIFERENCIA ENTRE FENOL Y ALCOHOL
1. El fenol es un grupo muy reactivo, es la base de innumerables sintesis organicas. Es un hidroxilo unido a un benceno.
2. El alcohol, es un hidroxilo unido a una cadena de carbonos, lineal. No es tan reactivo como el fenol, pero se usa mucho como solvente, en muchas industrias.
3. El peso molecular del fenol es mas alto, 94, el del alcohol es mas bajo, 46.07.
4. El punto de fusion del fenol es bajo = 43 grados centigrados, el del alcohol es mas alto= menos 114.25 grados centigrados.
5. el punto de ebullicion del fenol es alto= 182 grados centigrados, el del alcohol = 78 grados centigrados.
1. El fenol es un grupo muy reactivo, es la base de innumerables sintesis organicas. Es un hidroxilo unido a un benceno.
2. El alcohol, es un hidroxilo unido a una cadena de carbonos, lineal. No es tan reactivo como el fenol, pero se usa mucho como solvente, en muchas industrias.
3. El peso molecular del fenol es mas alto, 94, el del alcohol es mas bajo, 46.07.
4. El punto de fusion del fenol es bajo = 43 grados centigrados, el del alcohol es mas alto= menos 114.25 grados centigrados.
5. el punto de ebullicion del fenol es alto= 182 grados centigrados, el del alcohol = 78 grados centigrados.
6. La sintesis del fenol es mas compleja que la obtencion de alcohol por fermentacion del azucar.
7. Ambos son toxicos, pero el fenol es mas toxico que el etanol.
POLIOLES
Los polioles son alcoholes polihídricos con varios grupos hidroxilo. La fórmula química general es CnH2n+2On. Un poliol es un carbohidrato que contiene más grupos hidroxilo que el azúcar al cual está asociado. Por ejemplo, si un grupo hidroxilo remplaza al grupo cetona de una cetosa o al grupo aldehído de una aldosa se obtiene un alcohol de azúcar. Así de la manosa se obtiene manitol, de la glucosa se obtiene glucitol (conocido como sorbitol), de la galactosa se obtiene galactitol (conocido como dulcitol), etc[]
Son edulcorantes con bajo contenido energético (debido a su absorción parcial en el intestino) que, en muchos casos, se prefieren antes que a los azúcares edulcorantes debido a que no afectan los niveles de azúcar en sangre y no provoca la aparición de caries dentales.[]
Los polioles pueden clasificarse en alditoles y inositoles o ciclitoles.
Los alditoles tienen una cadena linear de átomos de carbono. También se les conoce como polioles alifáticos. Los inositoles o ciclitoles tienen una cadena cíclica de átomos de carbono.
Los alditoles son alcoholes polihídricos alifáticos. Los alditoles, también considerados como alcoholes azúcares, se obtienen cuando el grupo aldehído o cetona de un azúcar es reducucido en grupo alcohol. Por lo menos 19 alditoles existen naturalmente en las plantas. Los más comunes en la naturaleza son: el sorbitol, el manitol y el galactitol.[1]
Los inositoles o ciclitoles son derivados del ciclohexano en los cuales un hidrógeno de cada carbono ha sido reemplazado por un grupo hidroxilo.[3]
A pesar de su nombre, los alcoholes del azúcar no son azúcar ni tampoco alcohol. Estos son sustitutos del azúcar naturales que contienen aproximadamente la mitad de las calorías del azúcar. Reciben su nombre porque son carbohidratos que tienen una estructura química similar a la de un azúcar y de un alcohol. Los alcoholes del azúcar también se conocen con el nombre de polioles.
Los alcoholes del azúcar se encuentran en muchos alimentos tales como goma de mascar, helado de leche, pudines, productos horneados y chocolate. Estos pueden usarse en vez de azúcar o en combinación con un sustituto del azúcar. Los alcoholes del azúcar no solamente añaden un ligero sabor dulce, sino también añaden el volumen y la textura que el azúcar proporciona.
Los alcoholes del azúcar más comunes en los alimentos incluyen:
· Eritritol – 0,2 calorías por gramo y un 60 a 80 % tan dulce como el azúcar
· Isomaltitol – 2 calorías por gramo y un 45 a 65 % tan dulce como el azúcar
· Lactitol – 2 calorías por gramo y un 30 a 40% tan dulce como el azúcar
· Maltitol – 2,1 calorías por gramo y un 90 % tan dulce como el azúcar
· Manitol – 1,6 calorías por gramo y un 50 a 70% tan dulce como el azúcar
· Sorbitol – 2,6 calorías por gramo y un 50 a 70% tan dulce como el azúcar
· Xilitol – 2,4 calorías por gramo y tan dulce como el azúcar
Requena, L. Vamos a Estudiar Química Orgánica. (2001). Ediciones ENEVA Caracas.
http://edafologia.ugr.es/conta/tema13/bamplia.htm. 02-08-2004.
http://www.unex.es/edafo/GCSL4CEPestiNatPlag.htm. 02-08-2004
http://docentes.uacj.mx/polivas/practica_7.htm. 02-08-2004
http://es.wikipedia.org/wiki/Base_de_Lewis. 03-08-2004
http://www.cecyt15.ipn.mx/deptos/basicas/quimica/QUIMICA_IV/INDICE.html. 12-07-2004
http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema14.html
Requena, L. Vamos a Estudiar Química Orgánica. (2001). Ediciones ENEVA Caracas.
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http://es.wikipedia.org/wiki/Base_de_Lewis. 03-08-2004
http://www.cecyt15.ipn.mx/deptos/basicas/quimica/QUIMICA_IV/INDICE.html. 12-07-2004
http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema14.html
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