REACCIONES DE ALDEHÍDOS Y CETONAS DETERMINACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS HIDRATOS DE CARBONO

Colorimetría cualitativa del poder reductor (reacción de Fehling)

Formación del espejo de plata (reacción de Tollens)

Comportamiento de la sacarosa

1. Objetivos

Observar de forma cualitativa la existencia de los grupos aldehÍdos y cetonas. Visualizar la demostración colorimétrica, que se basa en la variación de color de diferentes sustancias químicas por el poder reductor del grupo carbonilo.

2. Fundamento teórico

Una característica fundamental de los aldehídos y de las cetonas, es la existencia en su estructura del grupo funcional carbonilo (C = O). Cuando el carbonilo está asociado a un carbono primario forma los aldehídos, y cuando está en un carbono secundario da lugar a las cetonas.
Los glúcidos monosacáridos (azúcares) según tengan el grupo funcional aldehído o cetona, se dividen en aldosas o cetosas

Los aldehídos y las cetonas de 6 o más carbonos forman estructuras cíclicas del tipo furanosa (5 vértices) o piranosa (6 vértices). La estructura abierta (no cíclica) de estas moléculas se caracteriza por que el carbono del grupo carbonilo no es asimétrico (2 valencias ocupadas por el oxígeno), pero cuando se forman los ciclos, (estructuras de Fischer y de Haworth) el carbono que forma parte del grupo carbonilo se hace asimétrico (unido a cuatro grupos distintos), aumentando el número de isómeros ópticos.

Las estructuras abiertas y cerradas son convertibles entre sí y existe un equilibrio entre ambas formas.

Para que un azúcar sea reductor debe tener el grupo carbonilo libre, por lo que el carácter reductor está presente en los monosacáridos. En el caso de los disacáridos, poseen carácter reductor aquellas moléculas cuyo OH del carbono anomérico de la segunda molécula no interviene en la reacción acetal, como es el caso de la maltosa (glucosa + glucosa, enlace 1-4), mientras que la sacarosa (glucosa + fructosa, enlace 1-2), pierde esta función por desaparecer el OH del carbono anomérico de la fructosa.
                
                                              
   α-D-glucopiranosa                                                                                   

El fundamento teórico específico para cada una de las tres prácticas es:

a) Colorimetría cualitativa del poder reductor (reacción de Fehling)

Haremos la experiencia con varios azúcares, reductores y no reductores.
Los azúcares reductores, reducen el ion Cu2+ (color azul) a óxido cuproso  Cu2O de color teja, y ellos se oxidan.

Cu2+
azul
Cu2O
teja

Si tras el experimento la disolución permanece azul, quiere decir que no tiene grupos reductores, mientras que la presencia de estos grupos dará lugar a la aparición del color rojo-amarillento-teja (más fuerte cuanto mayor sea la concentración de sustancias reductoras).

b) Formación del espejo de plata (reacción de Tollens)

Cuando se calienta nitrato de plata en medio amoniacal y, en presencia del grupo carbonilo (aldehído), el ion plata se reduce a plata metálica, que se deposita en las paredes del tubo de cristal, formando un espejo de plata.
Al añadir amoniaco a la disolución de nitrato de plata en primer lugar se forma precipitado, que luego se solubiliza por formación del complejo de plata amoniacal:

Ag+ + OH-                  Ag(OH)  precipitado

Ag(OH) +  2 NH3       Ag(NH3)2+  soluble

   Al añadir el azúcar los procesos redox que tienen lugar son:

2 Ag(NH3)2+    + 2 e-                  2 Ago +  4 NH3

2OH-  + NH3 + R - CHO - 2 e-               H2O  + R - COO- + NH4+

c) Comportamiento de la sacarosa

La sacarosa es un azúcar no reductor. La actuación del HCl sobre la sacarosa, da lugar a la hidrólisis del enlace glicosídico, dejando libres los OH de los carbonos anoméricos.

Sacarosa + HCl               Glucosa + Fructosa

3. Material y reactivos

- Pipetas de 10 ml
- Tubos de ensayo
- Vasos de precipitados
- Matraces aforados de 100 ml
- Mechero Bunsen
- Reactivo de Fehling A DIDACTIC cód. 231563: o preparar disolviendo 7 g de Cobre(II) Sulfato 5 hidrato DIDACTIC cód. 231270  en 100 ml de Agua Desionizada DIDACTIC cód. 232236
- Reactivo de Fehling B DIDACTIC cód. 231564: o preparar disolviendo 45 g Potasio Sodio Tartrato 4-hidrato DIDACTIC cód. 231729, 10 g de Sodio Hidróxido lentejas DIDACTIC cód. 231687 en Agua Desionizada DIDACTIC cód. 232236 hasta 100 ml.
- Plata Nitrato 0,05 mol/l (0,05N) SV cód. 182115
- Amoniaco (1:1): preparar a partir de Amoníaco 25% (en NH3)DIDACTIC cód. 231129
- Ácido clorhídrico 6 M: preparar a partir de Ácido Clorhídrico 37% DIDACTIC cód. 231020
- D(+)-Glucosa anhidra DIDACTIC cód. 231341
- D(-)-Fructosa DIDACTIC cód. 232728
- Maltosa 1-hidrato DIDACTIC cód. 231797
- Sacarosa DIDACTIC cód. 231621
- Almidón de Patata soluble DIDACTIC cód. 231096

4. Procedimiento experimental

4.1. Colorimetría cualitativa del poder reductor (reaccion de Fehling)

Se realiza la experiencia con: glucosa, fructosa, sacarosa, maltosa y almidón.
Se colocan en un tubo de ensayo 4 ml de disolución de azúcar. En otro tubo, se echan 2 ml de reactivo Fehling A, 2 ml de Fehling B y se calientan hasta que salgan los primeros vapores. (Cuidado con la ebullición).

Una vez caliente, se vierte sobre él el tubo con 4 ml del azúcar a estudiar y se observa si varía de color.

Obtener conclusiones sobre el poder reductor de los azúcares y justificarlas, haciendo un cuadro resumen en que se manifiesten los azúcares reductores, los no reductores y las causas de su comportamiento.

4.2. Formación del espejo de plata (reacción de Tollens)

En un tubo de ensayo se depositan 3 ml de la disolución de nitrato de plata 0,05 M, se añade amoniaco en una proporción 1:1 gota a gota hasta la total redisolución del precipitado que se forma (agitando), por formación del complejo plata amoniacal<

Se calienta en mechero a ebullición y se le añaden 4 ml de disolución de glucosa al 20 % y se calienta de nuevo.

La reacción es positiva cuando se forma un espejo de plata en las paredes del tubo.

4.3. Comportamiento de la sacarosa

Se coloca en un tubo de ensayo disolución de sacarosa al 20 %. Se hidroliza añadiéndole 2 ml de HCl 6 M, se calienta un poco y se deja actuar durante 20 minutos. Se repite la prueba de Fehling del apartado 4.1.

5. Cuestiones

     1. ¿Por qué cambia de color el sulfato de cobre en presencia de aldehídos? Razona la respuesta.

     2. ¿Por qué precipita la plata cuando añadimos un monosacárido a una disolución de nitrato de plata en medio amoniacal?.

     3. La lactosa es un disacárido formado por glucosa y galactosa (enlace 1-4). Razona si será azúcar reductor o no.

 

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