Identificação e confirmação de grupos funcionais: ALDEÍDOS, CETONAS E ÁLCOOIS

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E BIOQUÍMICA
LEONARDO AUGUSTO DA SILVA
RELATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL - PRÁTICA 1
IDENTIFICAÇÃO E CONFIRMAÇÃO DE GRUPOS FUNCIONAIS: ALDEÍDOS,
CETONAS E ÁLCOOIS
PRESIDENTE PRUDENTE
MAIO/2021
1. OBJETIVOS
Esta prática teve como objetivo a identificação e confirmação de grupos funcionais de
aldeídos, cetonas e álcoois através de reações químicas.
2. INTRODUÇÃO
Os grupos funcionais aldeídos e cetonas são aqueles que contêm um grupo acila
ligado a um hidrogênio ou a outro carbono [1]. As representações genéricas desses grupos
podem ser vistas nas Figuras 1 e 2.
Figura 1 - Grupo funcional aldeído. Figura 2 - Grupo funcional cetona.
Dentre suas propriedades físicas, tem-se que os aldeídos e cetonas possuem pontos de
ebulição mais altos do que os alcenos, uma vez que as forças de atração dipolo-dipolo entre
as moléculas são mais fortes. Todavia, quando comparados aos álcoois, os aldeídos e cetonas
possuem pontos de ebulição mais baixos, porque ao contrário dos álcoois, dois grupos
carbonilas não formam ligações de hidrogênio entre si [1].
Outra característica desses grupos em questão, é que seus oxigênios carbonílicos
podem formar ligações de hidrogênio com os prótons do grupo hidroxila (OH-), tornando-os
mais solúveis em água do que os alcenos e menos solúveis que os álcoois [1].
Ao considerarmos as reações nas quais esses grupos participam, pode-se listar
algumas,dentre elas: redução a hidrocarbonetos; redução a álcoois e adição de reagentes de
Grignard e compostos organolíticos para a conversão de aldeídos em álcoois secundários e de
cetonas em álcoois terciários [1].
Os aldeídos e cetonas, diferentemente de alguns derivados de ácido carboxílico, não
conseguem regenerar a carbonila ao sofrer uma reação, ou seja, não reagem por substituição
nucleofílica. Essa característica se deve ao fato de que ao reagir aldeídos e cetonas com
nucleófilos, há a formação de hidreto para os aldeídos e alcaneto para as cetonas. Esses dois
grupos formados (hidreto e alcaneto) são péssimos grupos para serem deslocados em uma
reação de substituição nucleofílica, logo, os aldeídos e cetonas sofrem reações de adição
nucleofílica.
Outro grupo funcional de estudo é o álcool. Sua representação genérica está a seguir
na Figura 3:
Figura 3 - Grupo funcional álcool.
Os compostos que possuem esse importante grupo funcional, apresentam pontos de
ebulição mais altos que os compostos apolares similares em tamanho e forma. Isso se deve às
suas forças de atração excepcionalmente intensas, chamadas de ligação de hidrogênio [2].
Por fim, os álcoois são classificados como primários, secundários ou terciários e esta
classificação está relacionada com o grau de substituição do carbono que leva o grupo
funcional [2]. Exemplos podem ser vistos na Figura 4.
Figura 4 - Exemplos de álcoois.
3. RESULTADOS
3.1 PARTE 1: ALDEÍDOS E CETONAS
3.1.1 Reação com 2,4-dinitrofenilhidrazina
Quadro 1 - Substâncias testadas com o reagente 2,4-dinitrofenilhidrazina e suas
respectivas colorações.
Tubo Substância Coloração da
solução
Precipitado/cor
1 Aldeído benzóico Laranja Sim/vermelho
alaranjado
2 Acetona Amarela/laranja Sim/laranja
amarelado
3 n-butanol Caramelo Não
Como visto no Quadro 1, ao reagir aldeído benzóico com
2,4-dinitrofenilhidrazina a solução apresentou coloração laranja e teve-se a presença
de um precipitado com coloração vermelho/alaranjado. A reação ocorrida no tubo 1
está representada a seguir:
Ainda, analisando o Quadro 1, pode-se notar que a reação entre acetona e
2,4-dinitrofenilhidrazina resultou numa solução amarela/laranja e que houve a
presença de um precipitado com coloração laranja amarelado. A reação que ocorreu
neste tubo está representada a seguir:
No tubo 3, onde adicionou-se 2,4-dinitrofenilhidrazina à solução de n-butanol,
não houve mudança de coloração e nem formação de precipitado.
3.1.2 Complexos de adição de bissulfito de sódio (10%)
Quadro 2 - Substâncias testadas com o reagente bissulfito de sódio e suas respectivas
condições.
Tubo Substância Condição da
solução
Precipitado
1 Aldeído benzóico Turva Sim
2 Ciclohexanona Turva Sim
3 Acetato de etila Incolor Não
Como visto no Quadro 2, ao reagir aldeído benzóico com bissulfito de sódio, a
solução ficou turva e formou-se um precipitado. A reação ocorrida no tubo 1 está
representada a seguir:
Já no tubo 2, ao reagir ciclohexanona com a solução de bissulfito de sódio, a
solução também ficou turva e houve a formação de um precipitado. A reação ocorrida
neste tubo está a seguir:
Por fim, no tubo 3, ao adicionar a solução de bissulfito de sódio à solução de
acetato de etila, que é um éster, a solução permaneceu incolor e não houve formação
de precipitado.
3.1.3 Reação do iodofórmio
Os resultados obtidos neste teste podem ser vistos no Quadro 3 apresentado a
seguir:
Quadro 3 - Substâncias testadas com os reagentes hidróxido de sódio e Lugol
(solução I2/KI) e suas respectivas colorações.
Tubo Substância Coloração da
solução
Formação de
precipitado
amarelo
1 Aldeído benzóico
+ água destilada
Turva/quase
branco intenso
Não
2 Formaldeído +
água destilada
Incolor Não
3 Acetona + água
destilada
Branca Não
4 Propanol + água
destilada
Incolor Não
3.1.4 Teste de Tollens (formação do espelho de prata)
Quadro 4 - Substâncias testadas com o reagente de Tollens e suas respectivas
colorações.
Tubo Substância Coloração da
solução
Formação da Agº
1 Glicose Prata metálica Sim
2 Acetona Incolor Não
Como visto no Quadro 4, ao reagir glicose com o reagente de Tollens no tubo
1, houve a formação da prata metálica. A reação ocorrida neste tubo está representada
a seguir:
Já no tubo 2, ao adicionar o reagente de Tollens à solução de acetona, não
houve a formação da prata metálica e a solução permaneceu incolor. Logo, não houve
reação.
3.1.5 Teste de Fehling e de Benedict
Quadro 5 - Substâncias testadas com o reagente de Benedict e suas respectivas
colorações antes e após o banho maria.
Tubo Substância Coloração da
solução
Coloração da
solução após o
banho maria
1 Glicose Azul Marrom
avermelhado
2 Acetona Azul Azul
Como é possível notar no Quadro 5, ao reagir glicose com o reagente de
Benedict a solução apresentou coloração azul e após o banho maria, a solução
apresentou coloração marrom avermelhado (precipitado). A reação ocorrida no tubo 1
está representada a seguir:
Já no caso da acetona na presença do reagente de Benedict, a solução
apresentou cor azul e após o banho maria também.
3.2 PARTE 2: ÁLCOOIS
3.2.1 Teste com sódio metálico
Quadro 6 - Substâncias testadas com o sódio metálico e seus respectivos
comportamentos frente a liberação de gases.
Tubo Substância Desprendimento de gás
1 terc-butanol Sim
2 Acetato de etila Não
3 n-butanol Sim
Como visto no Quadro 6, ao adicionar um pequeno pedaço de sódio metálico à
solução de terc-butanol, houve o desprendimento de gás, assim como na adição de
sódio metálico à solução de n-butanol. As reações ocorridas nos tubos 1 e 3 estão
representadas a seguir:
TUBO 1
TUBO 3
Ao adicionar sódio metálico à solução de acetato de etila não houve a
liberação de gás.
3.2.2 Presença de água no álcool
Para a realização desse teste, realizou-se primeiramente a desidratação do
sulfato de cobre(II). Quando hidratado, esse composto apresenta coloração azul e,
quando desidratado, apresenta coloração branca. A reação de desidratação deste
composto está a seguir:
Quadro 7 - Substâncias testadas com o sulfato de cobre(II) anidro e suas respectivas
colorações dos precipitados.
Tubo Substância Coloração do
precipitado
1 Etanol hidratado Azul
2 Etanol absoluto Branco
É possível notarmos através do Quadro 7, que ao adicionar etanol hidratado ao
pó branco de sulfato de cobre(II), formou-se um precipitado azul. Também, nota-se
que ao adicionar etanol absoluto ao pó branco de sulfato de cobre(II), o precipitado
permaneceu branco.
3.2.3 Oxidação- ensaio com reagente de Jones (CrO3/H2SO4)
Quadro 8 - Substâncias testadas com o reagente de Jones e suas respectivas
colorações.
Tubo Substância Coloração
1 Acetona + n-butanol Azul esverdeado
2 Acetona + iso-butanol Azul esverdeado
3 Acetona + terc-butanol Laranja
4 Acetona Laranja
Como é visto no Quadro 8, ao adicionar o reagente de Jones aos tubos 1 e 2,
que continham acetona+n-butanol e acetona+iso-butanol, respectivamente, a solução
apresentou coloração azul esverdeada. Como o n-butnaol e o iso-butanol são álcoois
primários, a reação que ocorre é a redução do cromo(VI) para o cromo(III). A reação
de redução do cromo, bem como as reações que ocorreram nos tubos 1 e 2, estão
representadas a seguir:
Já ao adicionar o reagente de Jones aos tubos 3 e 4, que continham
acetona+terc-butanol e acetona, respectivamente, as soluções apresentaram coloração
alaranjada. Como o terc-butanol é um álcool terciário, não houve reação.
4. DISCUSSÃO
4.1 PARTE 1: ALDEÍDOS E CETONAS
4.1.1 Reação com 2,4-dinitrofenilhidrazina
A presença de precipitado no tubo 1 e 2 se deve a formação da
2,4-dinitrofenilhidrazona, que por sua vez serve de orientação à quantidade de conjugação no
aldeído ou cetona original, comprovando assim, a presença desses grupos funcionais [3].
Já no tubo 3, considera-se que não houve reação pelo fato de que a solução
permaneceu com a coloração do 2,4-dinitrofenilhidrazina. Também, outra justificativa para o
ocorrido é que este teste é especialmente para a comprovação de grupos funcionais aldeídos e
cetonas e que como exceção, funciona também para alguns álcoois alílicos e benzílicos [3], o
que não é o caso do n-butanol.
4.1.2 Complexos de adição de bissulfito de sódio (10%)
A presença de precipitado nos tubos 1 e 2, bem como o aspecto turvo apresentado
pela solução se deve à formação de um complexo de adição de bissulfito, ou seja, derivados
bissulfíticos, o que comprova a presença dos grupos funcionais aldeído e cetona.
Já no tubo 3, como não houve formação de precipitado e a solução permaneceu
incolor, entende-se que não houve reação, uma vez que o acetato de etila é um ótimo solvente
e é relativamente muito volátil.
Um fato importante sobre o bissulfito de sódio, é que é comumente utilizado para
prevenir a oxidação e preservar o sabor de vinhos.
4.1.3 Reação do iodofórmio
A base deste teste é a capacidade que alguns compostos têm de formar um precipitado
de iodofórmio quando tratados com uma solução básica de iodo. Esse precipitado possui
coloração amarelada [3].
Sendo assim, a partir da análise dos resultados apresentados no Quadro 3, é possível
notar que não houve a formação desse precipitado em nenhum dos quatro tubos de ensaio.
De acordo com a literatura, substâncias que possuem o grupo acetila (CH3CO-) ou o
grupo CH3CHOH- reagem com essa solução de iodo em meio básico e formam o precipitado
de iodofórmio (amarelo) e um íon carboxilato. Como as substâncias testadas não possuíam
esses grupos, não haveria a formação do precipitado. Logo, foi o que ocorreu.
4.1.4 Teste de Tollens (formação do espelho de prata)
A formação da prata metálica no tubo 1, se deve à presença do grupo aldeído da
glicose. Tal acontecimento está de acordo com a literatura, uma vez que a maioria dos
aldeídos reduz a solução amoniacal de nitrato de prata para formar um precipitado de prata
metálica [3].
Já no tubo 2, não houve formação da prata metálica pelo fato de substâncias com o
grupo cetona não reagirem com o reagente de Tollens.
Dessa forma, foi possível comprovar a presença dos grupos funcionais aldeído e
cetona.
4.1.5 Teste de Fehling e de Benedict
Para iniciarmos nossa discussão, é válido sabermos que o reagente de Benedict é uma
solução de citrato de sódio, carbonato de sódio e sulfato de cobre e, que este reagente é
comumente utilizado para detectar a presença de glicose e outros açúcares redutores.
Como foi possível observar no Quadro 5, a solução de glicose na presença do
reagente de Benedict, após o banho maria, apresentou coloração marrom alaranjado
(vermelho-tijolo), o que indica a redução do Cu2+ para Cu+. Esta redução do cobre indica a
presença de um açúcar redutor, no caso a glicose. Logo, o teste foi positivo.
Já no tubo 2, no qual continha acetona, a solução permaneceu azul pelo fato de a
acetona não ser um açúcar redutor. Logo, não houve reação.
4.2 PARTE 2: ÁLCOOIS
4.2.1 Teste com sódio metálico
A liberação de gás hidrogênio nos tubos 1 e 3 durante a reação dos álcoois e sódio
metálico comprovou a presença do grupo álcool. Já no tubo 3, como não houve liberação de
gás, comprovou-se a ausência de um álcool, uma vez que a substância utilizada no teste era
um éster.
4.2.2 Presença de água no álcool
A coloração azul presente no precipitado após a adição de etanol hidratado ao sulfato
de cobre(II) anidro indicou que o composto retornou ao seu estado inicial de hidratado.
Todavia, a permanência da coloração branca ao adicionar etanol absoluto no sulfato de
cobre(II) anidro, indicou que esse composto permaneceu em sua forma anidra, uma vez que o
etanol absoluto possui um alto teor de pureza (não tem águas de hidratação).
Dessa forma, foi possível observar que realmente o etanol hidratado possuía águas de
hidratação, enquanto o etanol absoluto não.
4.2.3 Oxidação - ensaio com reagente de Jones (CrO3/H2SO4)
Os resultados obtidos neste teste foram condizentes com os resultados apresentados
na literatura, uma vez que somente álcoois primários e secundários são oxidados causando a
redução do cromo(VI) para o cromo(III) que possui coloração azul esverdeado e também,
pelo fato de que a literatura afirma que álcoois terciários não são oxidados pelo reagente de
Jones [3].
Desta forma, foi possível distinguir os álcoois primários do terciário utilizados neste
teste.
Nada ocorreu com a acetona pelo fato de ela já ser um componente do reagente de
Jones.
5. CONCLUSÃO
Através da análise dos dados obtidos em cada teste, pode-se concluir que em geral,
todos os teste foram positivos quanto à identificação dos grupos funcionais aldeído, cetona e
álcool, com exceção do teste de iodofórmio, pelo fato de não ter formado o precipitado
amarelo (iodofórmio) em nenhum dos tubos.
Dessa maneira, esses testes e os seus semelhantes, ou seja, que visam a identificação
de grupos funcionais orgânicos, são de extrema importância para a aprendizagem
experimental daquilo que vemos na teoria.
6. BIBLIOGRAFIA
[1] A., C. F. Química Orgânica – V2. Porto Alegre: Grupo A, 2011.
[2] A., C. F. Química Orgânica - V1. Porto Alegre: Grupo A, 2011.
[3] ENGEL, R.G.; KRIZ, G.S.; LAMPMAN, G.M.; PAVIA, D.L. Química orgânica
experimental: técnicas de escala pequena – Tradução da 3ª edição norte-americana. São
Paulo: Cengage Learning Brasil, 2016.