Introducción de los procesos redox en la Química Orgánica

Oxidación

Reducción

proceso mediante el cual un compuesto pierde electrones

proceso mediante el cual un compuesto gana electrones

Metal-CC con δ de carga negativa

Y-CC con δ de carga

positiva

ELECTRONEGATIVIDADES

H3C OHδ−δ+

Ejemplos

Metanol Bromuro de metilmagnesio

H3C MgBrδ− δ+

Cuando en un compuesto orgánico un átomo de carbono

pierde átomos de hidrógeno o gana átomos de oxígeno

el compuesto ha sufrido una oxidación.

Cuando en un compuesto orgánico un átomo de carbono

gana átomos de hidrógeno o pierde átomos de oxígeno

el compuesto ha sufrido una reducción.

Estado de oxidación

KMnO4

+1 -2x

(+1) . 1 + (-2) . 4 + (x) . 1 = 0 por lo tanto x = +7 (número de oxidación del Mn en el KMnO4)

C

Cl

Cl

Cl Cl

-1

-1

-1

-1+4C

H

H

H H

+1

+1

+1

+1-4

Hay que tener en cuenta dos aspectos fundamentales:

No puede ser determinado un valor absoluto de número de oxidación para los carbonos.

Solo los cambios en el estado de oxidación durante una reacción son importantes, no el valor absoluto.

Convenciones para determinar el número de oxidación en el carbono en los compuestos orgánicos:

El número de oxidación de los elementos en su estado libre es cero (por ejemplo en Cl2, H2, O2).

Otros elementos diferentes al carbono tienen asignado su número de oxidación: H: +1 (excepción en hidruros, su valor es -1); O: -2 (excepto en los peróxidos, su valor es -1); OH: -1 (consecuencia de los valores anteriores); halógenos: -1. N: -3 (en aminas, iminas, nitrilos)

En el cálculo del número de oxidación de un átomo de carbono involucrado en una reacción redox, a un átomo de carbono unido a él se le asigna un valor de cero, dado que en la unión C-C no existe diferencia de electronegatividades.

La suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto neutro es cero.

C

H

H

H H

+1

+1

+1

+1C

OH

H

H H

+1

+1

-1

+1-2

C

H

H

+1

+1 O

-1

-2

COH

H+1 O

+1

C

N

H

H H

+1

+1 +1

H H+1

-3 C

Cl

H

H H

+1

+1

-1

+1

nº de oxidación del C: -4 -2 0

nº de oxidación del C: +2 -2 -2

Una reducción ocurre cuando el número de oxidación de un átomo decrece.

Adición de hidrógeno a eteno

CH3

C

CH3

O + H4LiAl

CH3

HC

CH3

OH + Li+ + Al3+

Estados de oxidación de los carbonos de la Acetona:

Número de Carbono

Átomos unidos

Suma de los números de oxidación de los átomos unidos

Estados de oxidación del Carbono

1 3H, 1C 3(+1) + 1(0) = +3 -3

2 2C, 1O 2(0) + 1(-2) = -2 +2

3 3H, 1C 3(+1) + 1(0) = +3 -3

Estados de oxidación de los carbonos del 2-Propanol

Número de Carbono

Átomos unidos

Suma de los números de oxidación de los átomos unidos

Estados de oxidación del Carbono

1 3H, 1C 3(+1) + 1(0) = +3 -3

22C, 1H,

1OH2(0) + 1(+1) + 1(-1) = 0 0

3 3H, 1C 3(+1) + 1(0) = +3 -3

Números de oxidación típicos de carbonos

Grupo Funcional

EjemplosNúmero de oxidación

Alcano CH4 -4

Alquil Litio CH3Li -4

Alqueno H2C=CH2 -2

Alcohol CH3OH -2

Éter CH3OCH3 -2

Haluro de alquilo

CH3Cl -2

Amina CH3NH2 -2

Alquino CH -1

Aldehído H2CO 0

Acido Carboxílico

HCO2H 2

Dióxido de carbono

CO2 4

Una reacción REDOX es aquella en la que uno de los compuestos se REDUCE

y el otro se OXIDA, de ahí su nombre.

Oxidantes:

El oxidante es capaz de oxidar al otro reactivo y a su vez él se reduce.

Reductores:

El reductor es capaz de reducir al otro reactivo y a su vez ser oxidado.

Reacción de cloración del metano

-4-2O -1

CH2=CH2 + H2O CH3-CH2OH

H+

Estado de oxidación del eteno:-2; -2 Estado de oxidación del etanol: -3 -1 Nº de oxidación total: -4 Nº de oxidación total: -4

No ocurre un proceso de oxido reducción

Ácido ascórbico (Vitamina C) dehidroascórbico

Oxido reducción biológica

Proceso de oxidación rápida o quema de una sustancia

con evolución simultánea de calor y por lo general de luz

COMBUSTIÓN

Se produce a altas temperaturas

Reacción exotérmica

Puede ser catalizada

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

2 CH3CH3 + 5 O2 2 CO2 + 6 H2O

calor

calor

COMBUSTIÓN COMPLETA

Calores de combustión de hidrocarburos alifáticos

CompuestoCalor de

combustión(Kcal/mol)

Metano 213

Etano 373

Propano 531

n-Butano 688

Isobutano 685

Cicloalcano (CH2)n

Tamaño

del anillo

n

Fórmula

Calor de

combustión

(Kcal/mol)

Calor de combustión por

–CH2-

(Kcal/mol)

ciclopropano 3 499,8 166,6

ciclobutano 4 655,9 164,0

ciclopentano 5 793,5 158,7

ciclohexano 6 944,5 157,4

cicloheptano 7 1108 158,3

Calores de combustión de cicloalcanos

Combustión incompleta

calor2 CH4 + 3 O2 2 CO + 4 H2O

CH4 + O2 C + 2 H2Ocalor