QuímicaFácilCuestión · 1 pts

Reacciones orgánicas

Castilla-La Mancha · 2022 · Junio
Enunciado
Escriba la reacción y nombre los productos obtenidos al someter al 1-butanol (butan-1-ol) a un proceso de:

a) (0,25 puntos) Combustión.

b) (0,25 puntos) Un posible producto de oxidación.

c) (0,25 puntos) Deshidratación.

d) (0,25 puntos) Reacción con ácido etanoico.
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Resultado
  • a) C4H10O+6O2→4CO2+5H2O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O} + 6\text{O}_2 \to 4\text{CO}_2 + 5\text{H}_2\text{O}: dióxido de carbono y agua.
  • b) Butanal (CH3CH2CH2CHO\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHO}) o, oxidando más, ácido butanoico.
  • c) But-1-eno (CH2=CHCH2CH3\text{CH}_2{=}\text{CH}\text{CH}_2\text{CH}_3) y agua.
  • d) Etanoato de butilo (CH3COOCH2CH2CH2CH3\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3) y agua.
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Estrategia

El butan-1-ol, CH3−CH2−CH2−CH2OH\text{CH}_3{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2\text{OH} (C4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}), es un alcohol primario: el −OH-\text{OH} está en un carbono unido a un solo carbono. Cada apartado es una de las reacciones típicas de los alcoholes:
  • Combustión: con oxígeno da CO2\text{CO}_2 y agua; solo hay que ajustarla.
  • Oxidación: un alcohol primario se oxida a aldehído y, si sigue, a ácido carboxílico.
  • Deshidratación (eliminación): con ácido sulfúrico concentrado y calor pierde agua y da un alqueno.
  • Con un ácido carboxílico (esterificación): da un éster y agua.
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Desarrollo

a) CombustiónCH3−CH2−CH2−CH2OH+6 O2⟶4 CO2+5 H2O\text{CH}_3{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2\text{OH} + 6\,\text{O}_2 \longrightarrow 4\,\text{CO}_2 + 5\,\text{H}_2\text{O}Ajuste: 4 C dan 4 CO2\text{CO}_2; 10 H dan 5 H2O\text{H}_2\text{O}; oxígenos en los productos 8+5=138 + 5 = 13, de los que 1 lo aporta el alcohol, así que hacen falta 12/2=612/2 = 6 O2\text{O}_2.

Productos: dióxido de carbono y agua.

b) Oxidación

Con un oxidante como el dicromato de potasio en medio ácido (K2Cr2O7/H+\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 / \text{H}^+), el alcohol primario pasa primero a aldehído:CH3−CH2−CH2−CH2OH→ K2Cr2O7, H+ CH3−CH2−CH2−CHO\text{CH}_3{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\ \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7,\ \text{H}^+\ } \text{CH}_3{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2{-}\text{CHO}Producto: butanal. Si el aldehído no se retira del medio (destilándolo según se forma) y hay exceso de oxidante, se sigue oxidando a ácido butanoico, CH3−CH2−CH2−COOH\text{CH}_3{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2{-}\text{COOH}. Cualquiera de los dos es «un posible producto de oxidación».
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c) Deshidratación

Con ácido sulfúrico concentrado y calor (unos 170 °C) se eliminan el −OH-\text{OH} y un hidrógeno del carbono vecino, que salen como agua, y se forma un doble enlace (reacción de eliminación):CH3−CH2−CH2−CH2OH→ H2SO4 conc., Δ CH3−CH2−CH=CH2+H2O\text{CH}_3{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\ \text{H}_2\text{SO}_4\ \text{conc.},\ \Delta\ } \text{CH}_3{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}{=}\text{CH}_2 + \text{H}_2\text{O}Producto: but-1-eno (1-buteno) y agua. Como el −OH-\text{OH} está en el carbono 1, solo tiene un carbono vecino con hidrógenos y el doble enlace queda entre C1 y C2.

(A temperatura más baja y con exceso de alcohol, la deshidratación es entre dos moléculas y da un éter, el dibutil éter o 1-butoxibutano.)
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d) Reacción con ácido etanoico

Alcohol + ácido carboxílico, con un poco de ácido sulfúrico como catalizador y calor, dan un éster y agua (esterificación, reacción reversible):CH3−COOH+CH3−CH2−CH2−CH2OH  ⇌H+  CH3−COO−CH2−CH2−CH2−CH3+H2O\text{CH}_3{-}\text{COOH} + \text{CH}_3{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2\text{OH} \;\overset{\text{H}^+}{\rightleftharpoons}\; \text{CH}_3{-}\text{COO}{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_2{-}\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O}Producto: etanoato de butilo (acetato de butilo) y agua. La parte que viene del ácido da el nombre («etanoato») y la del alcohol, el radical («butilo»).
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Consejo

Cada apartado vale 0,25: la reacción y el nombre del producto. No olvides el agua en c) y d), ni ajustar la combustión (el oxígeno del propio alcohol cuenta).

En el éster, el orden del nombre es «ácido-ato de alquilo»: etanoato de butilo, no butanoato de etilo, que es otro compuesto (un isómero).
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