Obtencion de Acido Benzoico y Alcohol Bencilico a partir de
Benzaldehido e Hidroxido de Sodio
Jennifer Riao Ortiz; Jorge Luis Acosta
Escuela de Qumica, Universidad Tecnologica de pereira,
Colombia
20/Febrero/2015
Resumen: En esta practica realizamos la obtencion de Acido
Benzoico fundamentandonos en la reaccion de canizzarro realizada a
microescala; utilizando como reactivos Benzaldehido e Hidroxido de
Sodio; la base se pulverizo en su totalidad, la cual se mezclo con
benzaldehido por la tecnica de triboquimica, formandose un gel
blanco que daria lugar al Acido Benzoico; posteriormente se separo
la fase organica de la acuosa utilizando Acetato de Etilo,
realizando cuatro estracciones de la fase organica, a la cual se
realizo una destilacion para separar el Alcohol Bencilico del
Acetato de Etilo. La fase acuosa se trato con Acido Clorhidrico
concentrado hasta precipitacion total del Acido Benzoico;
finalmente se realizo la filtracion y secado del solido para
determiner sup unto de fusion.
Introduccin: En el anterior reporte se mostraron las tendencias
del valor absoluto de las energas de los orbitales HOMO y LUMO
obtenidas con clculos MP2 comparadas con el modelo PKP para
distintas estructuras apiladas de molculas de benceno (2, 3, 4, 5,
6, 8 y 10 molculas) a la distancia de equilibrio intermolecular
(3.8 ) segn lo reportado por Sinnokrt, Valeev y Sherill1. Los
resultadosmostraron buen acuerdo para estos orbitales, con
desviaciones inferiores a 4.0 kcal/mol. De este hecho surge que los
valores obtenidos con el modelo PKP para las brechas energticas
conserven la misma tendencia2.
Discusin: El objetivo de realizar el estudio de los mismos
sistemas apilados (2, 3, 4, 5, 6, 8 y 10 molculas de benceno) del
reporte anterior pero a una menor distancia intermolecular era
comprobar el efecto de este acercamiento sobre la brecha energtica
( ). Al mismo tiempo se podran comprobar las tendencias de los
resultados obtenidos en el anterior informe.
La tabla 1 muestra la comparacin de las brechas energticas entre
el HOMO y el LUMO para los distintos arreglos obtenidos mediante
clculos realizados con MP2/6-311++G** y el modelo PKP.
Tabla 1. Valores de las brechas energticas ( ) y desviacin de
los mtodos MP2 vs PKP.
Nmero de bencenos apiladosBrecha calculada
conMP2/6-311++G**(eV)Brecha calculada con el modelo PKP
(eV)Desviacin absoluta entre los mtodos (gapPKP-gapMP2) (eV)
210.29910.3020.003
39.4979.5620.065
49.0799.1970.118
58.8368.9940.158
68.6828.8690.187
88.5078.7310.224
108.4148.6600.246
La ltima columna de la tabla 1 muestra que a medida que crece el
sistema apilado la desviacin del valor de la brecha tambin crece.
Tambin se comprueba que a mayor cantidad de molculas apiladas en el
sistema, la brecha tiende a un valor mnimo. Sin embargo, por la
imposibilidad de ejecutar clculos con MP2 para secuencias mayores a
10 molculas de benceno, ese valor mnimo de la brecha no se puede
obtener con ese mtodo. Sin embrago, el modelo PKP si permite
obtener el valor mnimo de la brecha partiendo del supuesto que para
un sistema apilado de 1000 molculas esta brecha halla
convergido.
El valor de la brecha para el sistema de 1000 bencenos apilados
(cuasi-infinito) es de 8.515 eV, por lo que habra que confirmarse
este valor realizando clculos en espacio reciproco (teora de
bandas) con mtodos ms exactos. Este valor est muy cercano al dado
por la secuencia de 10 bencenos apilados, lo que lleva a pensar que
la brecha converge para sistemas entre 10 y 20 unidades de
benceno.
Comparando los datos de la tabla 1 con los reportados en el
anterior informe (tabla 2), se comprueba que al disminuir la
distancia intermolecular entre los bencenos (de 3.8 a 3.0 ), la
brecha HOMO- LUMO disminuye, pudiendo convertir al sistema de
aislante a semiconductor, que sera lo esperado siseguimos
acortando
la distancia intermolecular. En
este punto
sera difcil saber si
fuera posibleconvertir el sistema en un conductor acortando la
distancia del sistema apilado. Este comportamiento es de esperarse
pensando en el mayor solapamiento de los orbitales (tipo p en este
caso) a medida que la distancia decrece.
En general, la conduccin en sistemas apilados (ya sea en el
benceno o en las nucleobases del ADN) podra verse aumentada por
vibraciones del sistema donde continuamente se acortan y aumentan
las distancias (fonn). Lo que dara lugar a un mecanismo de
conduccin por interaccin electrn-fonn.
De otro lado, al compara los orbitales provenientes del clculo
con MP2 y la densidad de probabilidad del modelo PKP, se observ
buena correlacin de estos parmetros, observndose la correspondencia
de la envolvente como se aprecia en la figura 1.
Figura 1. Correlacin entre los orbitales moleculares de MP2 y la
densidad de probabilidad del modelo PKP.
Conclusiones: La disminucin de la distancia intermolecular de
los sistemas apilados estudiados causauna disminucin en la brecha
energtica ((
). A medida que se aumenta el nmero demolculas
al sistema apilado, la brecha
energtica
disminuye.
As mismo, con el incremento
deltamao del sistema apilado, la desviacin de los valores
absolutos del HOMO y LUMO aumenta aligual que
las desviaciones de las brechas.
Finalmente, cualitativamente la
existencia
de una buenacorrelacin entre los orbitales
moleculares provenientes de clculos con MP2 y la densidad
deprobabilidad (en la direccin z, propagacin del sistema apilado)
proveniente del modelo PKP suponen que este ltimo es un modelo
consistente.
Anexo:
Tabla 2. Desviacin absoluta en kcal de los orbitales HOMO y LUMO
obtenidos con el modelo PKP y MP2/6311++G**PKP - E
MP2 y E
PKP - E
MP2).(EHOMO
HOMO
LUMO
LUMO
Nmero de bencenos apilados23456810
HOMO1.858960.053282.124723.984805.463947.510528.77944
LUMO1.930291.562190.623560.343611.157102.341303.10848
Referencias:
[1]. Sinnokrot, M. O.; Valeev, E. F.; Sherrill, C. D. J. Am.
Chem. Soc. 2002, 124, 10887. [2]. Rengifo, E. reporte octubre
2011.