What does a positive ferric chloride test indicate about an alcohol?

A positive ferric chloride test produces a purple iron(III)-phenol complex, indicating the presence of a phenol. Iron(III) chloride forms a brown complex in water, but when phenol is added, the solution turns purple. This color change does not occur with non-aromatic or aliphatic alcohols, making it a reliable indicator of phenolic compounds.

Why does the Jones test produce different color changes for primary and secondary alcohols?

The Jones test uses chromic acid, which oxidizes primary and secondary alcohols. Chromium in Jones' reagent exists in the +6 oxidation state, giving it a bright reddish-orange color. When Cr(VI) oxidizes an alcohol, chromium is reduced to the +3 oxidation state, forming green Cr(III) complexes. This color change from orange to green indicates successful oxidation of primary or secondary alcohols.

How does the Lucas test distinguish between primary, secondary, and tertiary alcohols?

The Lucas test relies on carbocation stability. Tertiary alcohols form stable carbocations and react immediately, producing a cloudy layer. Secondary alcohols form less stable carbocations and react within seconds to minutes. Primary alcohols form unstable carbocations and do not react. The reaction rate directly correlates with carbocation stability, allowing classification by observation time.

Why does the Jones test fail to produce a color change with tertiary alcohols?

Tertiary alcohols lack a hydrogen atom bonded to the carbon bearing the hydroxyl group, preventing oxidation. In the Jones test mechanism, chromium must form a chromate ester and cleave a C-H bond to create a carbonyl group. Since tertiary alcohols cannot form this extra C-O bond, chromium is not reduced, and the orange color persists rather than turning green.

What is the chemical basis for the color change in Jones' reagent during alcohol oxidation?

Jones' reagent contains chromium in the +6 oxidation state, which gives it a bright reddish-orange color. During oxidation, Cr(VI) is reduced to Cr(III), which forms hexaaquachromium(III) ions and complexes with sulfate ions. These Cr(III) complexes are characteristically green, so the solution changes from orange to green when primary or secondary alcohols are oxidized.

How does the Lucas test mechanism depend on carbocation formation?

Lucas' reagent converts alcohols to chloroalkanes through a carbocation intermediate. The rate-determining step involves forming a carbocation from the alcohol. Tertiary carbocations are highly stable and form rapidly, causing immediate cloudiness. Secondary carbocations are less stable, producing delayed cloudiness. Primary carbocations are too unstable to form, resulting in no reaction and no visible change.

What sequence of tests should you use to identify an unknown alcohol?

Start with the ferric chloride test to determine if the alcohol is a phenol derivative. If negative, use the Jones test to distinguish between aliphatic alcohols and tertiary alcohols based on color change. Finally, apply the Lucas test to classify primary and secondary alcohols by reaction speed. This three-step approach systematically narrows down the unknown's identity.

Identificação de álcoois

Conceitos Preparação do Instrutor Protocolo do Estudante

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Os álcoois são uma classe de moléculas orgânicas que possuem pelo menos um grupo funcional hidroxila conectado a um átomo de carbono. Metanol e etanol são dois álcoois familiares. Ambos são álcoois alifáticos, o que significa que são derivados de um hidrocarboneto e não contêm um grupo benzeno.

Existem três classificações de álcoois alifáticos. O primeiro é um álcool primário, onde o grupo hidroxila está conectado a um átomo de carbono que está conectado a um grupo à base de carbono, ou alquil. Em um álcool secundário, o grupo hidroxila está conectado a um átomo de carbono que possui dois grupos alquila. Finalmente, em um álcool terciário, o grupo hidroxila está conectado a um átomo de carbono com três grupos alquila.

Os álcoois também podem ser aromáticos, nos quais um grupo hidroxila é conectado diretamente ao carbono de um anel de benzeno. A forma mais simples de um álcool aromático é o fenol. Os compostos que contêm fenol são conhecidos como derivados de fenol ou fenóis.

Certas reações sofridas por álcoois podem ser usadas para distingui-los com base em diferenças visíveis no resultado da reação. Uma dessas reações é o teste do cloreto férrico, que testa a presença de fenóis. Quando o cloreto férrico é adicionado a um fenol, forma-se um complexo ferro-três fenol roxo. Isso não é observado quando é adicionado a um álcool alifático.

Outra reação útil é o Teste de Jones, que é usado para identificar álcoois alifáticos primários e secundários. O reagente de Jones, uma mistura de ácido sulfúrico e trióxido de cromo em água, é um forte agente oxidante. Ele reage com álcoois primários para formar aldeídos - que então formam ácidos carboxílicos - e reage com álcoois secundários para formar cetonas. A adição do reagente de Jones aos álcoois primários e secundários faz com que a solução mude de cor de laranja para verde escuro. Os álcoois terciários não reagem com o reagente de Jones porque são resistentes à oxidação.

Finalmente, podemos distinguir álcoois alifáticos com o teste de Lucas. O reagente de Lucas, que é uma mistura de cloreto de zinco e ácido clorídrico, reage com álcoois secundários e terciários por meio de uma_{reação de substituição}nucleofílica SN 1. O cloreto de zinco coordena com o hidroxilo oxigênio para gerar um excelente grupo de saída. Uma vez eliminado, um carbocátion carregado positivamente permanece. Em seguida, um íon cloro ataca o carbocátion para formar um cloreto de alquila, que é insolúvel em água e parece turvo.

Os álcoois terciários reagem imediatamente com o reagente de Lucas para formar uma camada oleosa à temperatura ambiente. Os álcoois secundários dão um resultado positivo após alguns segundos a alguns minutos. Os álcoois primários dão um resultado negativo, a menos que sejam aquecidos.

Neste laboratório, você usará o teste de cloreto férrico, o teste de Jones e o teste de Lucas para identificar um álcool desconhecido.

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Fonte: Lara Al Hariri e Ahmed Basabrain na Universidade de Massachusetts Amherst, MA, EUA

Teste de cloreto férrico para fenóis
Neste laboratório, você identificará um álcool desconhecido usando o teste de cloreto férrico, o teste de Jones e o teste de Lucas. Você testará álcoois conhecidos ao lado do álcool desconhecido como exemplos de resultados positivos e negativos para cada teste.

Os quatro álcoois conhecidos são 1-butanol, um álcool primário, 2-butanol, um álcool secundário, 2-metil-2-propanol, um álcool terciário e fenol. Os quatro possíveis álcoois desconhecidos são 1-propanol, 2-propanol, 2-metil-2-butanol e para-clorofenol.

Você começará com o teste de cloreto férrico para a presença de fenóis. O cloreto de ferro (III), ou cloreto férrico, forma um complexo marrom quando dissolvido em água. Se você adicionar um fenol a esta solução, um complexo roxo de ferro (III)-fenol se formará. Este efeito não é observado com álcoois não aromáticos ou alifáticos.
- Coloque um jaleco, óculos de segurança e luvas antes de começar. nota: Os álcoois que você testará são tóxicos e inflamáveis, e os reagentes que você usará são tóxicos e corrosivos, então você realizará este laboratório em uma capela de exaustão.
- Agora, pegue o álcool desconhecido atribuído ao seu instrutor e leve-o para o seu exaustor. Rotule um copo de 250 mL como 'resíduo de metal aquoso'.
- Em seguida, coloque cinco pequenos tubos de ensaio em um rack e rotule-os como '1-butanol', '2-butanol', '2-metil-2-propanol', 'fenol' e 'desconhecido'. Levar a grelha à balança analítica para obter fenol.
- Se o seu desconhecido for um sólido, traga-o com você. Pese cerca de 0,2 g de fenol e despeje no tubo correspondente. Faça o mesmo para o seu desconhecido se for um sólido e depois volte para o seu capô.
- Agora rotule três pequenos frascos para injetáveis como '1-butanol', '2-butanol' e '2-metil-2-propanol'.
- Leve os frascos para a tampa do solvente e use pipetas Pasteur limpas para encher cada frasco com cerca de 1 mL do álcool correspondente. nota: Não reutilize pipetas.
- Em seguida, obtenha pelo menos quatro pipetas Pasteur e um béquer de 250 mL. Obtenha mais pipetas sempre que precisar delas e não coloque as pipetas usadas de volta no copo.
- Em sua hotte, pipete 3 – 4 gotas de 1-butanol, 2-butanol e 2-metil-2-propanol nos tubos correspondentes.
- Ao tubo de fenol, adicione várias gotas de água deionizada e agite para misturar. Isso fornecerá melhores resultados visuais para o teste férrico.
- Se o seu álcool desconhecido for um líquido, use uma pipeta limpa para colocar 3 a 4 gotas dele no tubo de ensaio desconhecido.
- Agora, pegue o frasco de solução de cloreto de ferro (III) e adicione 2 a 3 gotas a cada tubo de ensaio.
- Mexa bem cada mistura com uma vareta de vidro. Use água deionizada para enxaguar o álcool residual antes de misturar o conteúdo do próximo tubo. Certifique-se de que o fenol se dissolva completamente junto com o desconhecido se for um sólido.
- Aguarde 5 minutos antes de comparar seu desconhecido com as soluções conhecidas. nota: Se sua solução desconhecida for roxa, como a solução de fenol, então sua incógnita é um derivado de fenol. Se se parece com os outros três tubos, não é um derivado de fenol. Registre os resultados do teste em seu caderno de laboratório.
  Tabela 1: Identificando álcool desconhecido
  
  Álcool Teste de cloreto férrico Teste de Jones Teste de Lucas
  1-butanol
  2-butanol
  2-metil-2-propanol
  fenol
  desconhecido
  Clique aqui para baixar a Tabela 1
- Os próximos testes não funcionam com fenóis, então você só testará álcoois alifáticos para o resto do laboratório. Se o seu desconhecido for um derivado do fenol, pule as instruções para o desconhecido e teste apenas os três álcoois alifáticos conhecidos.
O Teste de Jones para Álcoois Alifáticos Primários e Secundários
Nesta seção, você realizará o teste de Jones para álcoois primários e secundários. O reagente de Jones é feito com trióxido de cromo e ácido sulfúrico em água, que forma ácido crômico (H₂CrO₄) in situ. Este poderoso reagente oxida álcoois secundários em cetonas, álcoois primários em aldeídos, que depois de formar um hidrato de aldeído, são reduzidos a ácidos carboxílicos.

O estado de oxidação do cromo é a chave para este teste. O cromo está no estado de oxidação +6 no reagente de Jones. Os complexos Cr (VI) no reagente conferem-lhe sua cor avermelhada brilhante e laranja.

Quando o Cr(VI) oxida um álcool, o cromo é reduzido ao estado de oxidação +3. Primeiro, o álcool e o ácido crômico formam um éster de cromato. Em seguida, uma base (H₂O) cliva a ligação CH do álcool, formando o grupo carbonila enquanto reduz Cr (VI) a Cr (IV). Como o carbono do álcool sofre uma oxidação de 2 elétrons e o Cr(VI) uma redução de 2 elétrons, esta etapa é uma etapa de redução-oxidação. Cr (IV) participa de outras etapas de oxidação e é eventualmente reduzido a Cr (III). Cr (III) está frequentemente presente como íons hexaaquaqucromo (III) - [Cr (H₂O) ₆] ³⁺ - e complexos Cr (III), onde as moléculas de H₂O são substituídas por um ou mais íons sulfato, [Cr (H₂O) ₅ (SO₄)] ⁺. Esses complexos dão ao Cr (III) a cor verde característica. Então, quando você mistura o reagente de Jones com um álcool primário ou secundário em acetona, a solução laranja fica verde.

A oxidação de álcoois de Jones não funciona com álcoois terciários porque o grupo -OH já está ligado a três átomos de carbono e não pode formar uma ligação CO extra. Assim, você não verá uma mudança de cor se combinar o reagente de Jones com um álcool terciário porque o cromo não é reduzido.
- Rotule quatro tubos de ensaio limpos como '1-butanol', '2-butanol', '2-metil-2-propanol' e 'desconhecido' e coloque 10 gotas de acetona em cada um. A acetona é o solvente preferido para a oxidação de Jones.
- Em seguida, use pipetas limpas para adicionar 3 a 4 gotas dos álcoois alifáticos conhecidos e seu álcool desconhecido aos tubos correspondentes.
- Mexa bem cada solução com a vareta de vidro e enxágue a vareta com água depois de misturar cada uma.
- Agora, pegue o frasco do reagente de Jones e adicione cuidadosamente 2 a 3 gotas a cada tubo. O reagente é fortemente ácido e corrosivo, portanto, tome cuidado com ele e tampe bem o frasco quando terminar. Em seguida, misture bem cada solução, limpando a haste de vidro após cada uma.
- Deixe as soluções reagirem por 10 minutos e, em seguida, compare seu desconhecido com o conhecido. nota: Se a solução desconhecida ficar verde, como 1-butanol e 2-butanol, o teste é positivo para um álcool primário ou secundário. Se permaneceu laranja, como 2-metil-2-propanol, o teste é negativo.
- Registre os resultados em seu caderno de laboratório.
O Teste de Lucas para Classificação de Álcoois Saturados Pequenos
O teste de Jones não distingue entre álcoois primários e secundários, então você usará o teste de Lucas para identificar qual é qual.

O reagente de Lucas, que é uma mistura de cloreto de zinco e ácido clorídrico, converte álcoois secundários e terciários em cloroalcanos à temperatura ambiente. Os cloroalcanos são quase insolúveis em água, então um resultado positivo aparece quando a mistura se separa em uma camada turva contendo cloroalcano sobre uma camada transparente.

A etapa de determinação da taxa da reação envolve a conversão do álcool em um carbocátion, portanto, a velocidade da reação depende de quão estável é o carbocátion.

Os carbocátions terciários são muito estáveis, então os álcoois terciários dão uma reação positiva quase imediatamente. Os carbocátions secundários são menos estáveis, então os álcoois secundários dão um resultado positivo após alguns segundos a alguns minutos. Os carbocátions primários são muito instáveis para essa reação, então os álcoois primários dão um resultado negativo.
- Agora, rotule os tubos de ensaio limpos como '1-butanol', '2-butanol', '2-metil-2-propanol' e 'desconhecido'.
- Pegue o frasco do reagente de Lucas e use um cilindro graduado para medir 2 mL do reagente para cada tubo.
- Em seguida, adicione 2 gotas de 2-metil-2-propanol ao tubo apropriado. Imediatamente, mexa a mistura por alguns segundos e coloque-a na grade. A mistura se separará prontamente em uma camada inferior clara e uma camada superior turva.
- Enxágue bem a haste de vidro e registre o resultado positivo imediato em seu caderno de laboratório.
- Misture os álcoois restantes com o reagente de Lucas da mesma maneira, usando uma pipeta nova para cada álcool e enxaguando a haste de vidro a cada vez. nota: Não adicione muito álcool ou empurre os tubos, pois isso pode retardar a reação.
- Observe cuidadosamente depois de misturar o álcool desconhecido com o reagente de Lucas para garantir que você possa distinguir um resultado positivo imediato de um resultado positivo após um breve atraso.
- Verifique os tubos a cada poucos minutos e registre os resultados positivos à medida que os vê. Observe aproximadamente quanto tempo levou para que os resultados positivos atrasados aparecessem.
- Depois que os tubos estiverem parados por pelo menos 15 minutos, você pode presumir que os resultados são finais. Registre os resultados para 1-butanol, 2-butanol e para o seu desconhecido, se aplicável.
- Agora, vamos limpar. Seu instrutor coletará as soluções de Cr(VI), portanto, deixe todos os tubos de solução laranja do teste de Jones em seu capô.
- Esvazie os outros tubos de ensaio no copo de resíduos e lave-os com água deionizada. Despeje os resíduos no recipiente de resíduos metálicos aquosos usando um funil e lave o copo com água deionizada.
- Agora, lave seus copos como de costume e descarte as pipetas usadas nos resíduos de vidro. Por fim, limpe o capô e jogue fora o lixo no recipiente de lixo do laboratório.
Results
Identifique seu álcool desconhecido. As quatro possibilidades são 1-propanol, 2-propanol, 2-metil-2-butanol e para-clorofenol.
- Considere primeiro os resultados do teste de cloreto férrico. Se a mistura com seu álcool desconhecido ficou roxa, como o fenol, seu álcool deve ser para-clorofenol. Se você viu um resultado negativo, seu desconhecido é um dos três álcoois alifáticos.
- Veja os resultados do teste de Jones. Se a mistura com o álcool desconhecido ficar verde, o desconhecido pode ser primário ou secundário. Se a mistura com seu álcool desconhecido permaneceu laranja, seu álcool desconhecido é terciário. Portanto, um resultado negativo de Jones significa que seu álcool deve ser 2-metil-2-butanol.
- Por fim, observe os resultados do teste de Lucas. Se você teve um resultado negativo no teste de Jones, também deve ter visto um resultado positivo imediato no teste de Lucas. Isso confirma que seu álcool era terciário. Se o seu desconhecido teve um resultado positivo após um pequeno atraso, então seu álcool desconhecido é secundário e, portanto, deve ser 2-propanol. Finalmente, se o seu desconhecido teve um resultado negativo no teste de Lucas, seu álcool é primário e, portanto, deve ser 1-propanol.