Etanol en vino: oxidación con dicromato y oxidación de alcoholes
En una bodega se determina el etanol de una muestra de vino por oxidación con dicromato de potasio en medio ácido. Se toman 5,00 mL de vino, se destilan y el etanol recogido se valora con K2Cr2O7 0,200 M, consumiéndose 34,4 mL. La reacción global sin ajustar es: C2H5OH + Cr2O7^2− + H+ → CH3COOH + Cr3+ + H2O. El técnico también dispone de propan-1-ol, propan-2-ol y propanal y debe distinguirlos por su comportamiento frente a la oxidación. Un compañero afirma que el etanol y el dimetiléter son isómeros y que ambos se oxidan igual. Se pide ajustar la ecuación, calcular el grado alcohólico y razonar sobre la isomería y los productos de oxidación. La densidad del etanol se toma como 0,789 g/mL.
1. Ajusta la ecuación iónica en medio ácido e indica el número de electrones intercambiados.
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Semirreacción de oxidación del etanol a ácido acético: C2H5OH + H2O → CH3COOH + 4 H+ + 4 e− (se comprueban C, H, O y carga: 0 = 0).
Semirreacción de reducción del dicromato: Cr2O7^2− + 14 H+ + 6 e− → 2 Cr3+ + 7 H2O
Se igualan electrones multiplicando la oxidación por 3 y la reducción por 2: 3 C2H5OH + 2 Cr2O7^2− + 16 H+ → 3 CH3COOH + 4 Cr3+ + 11 H2O
Se intercambian 12 electrones en la ecuación global.
2. Calcula los moles de etanol en la muestra, su concentración en g/L y el grado alcohólico en % v/v.
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Moles de dicromato: n = 0,200 mol/L × 0,0344 L = 6,88×10^−3 mol. De la estequiometría: 2 mol Cr2O7^2− reaccionan con 3 mol de etanol. n(etanol) = 6,88×10^−3 × 3/2 = 1,032×10^−2 mol.
Masa de etanol = 1,032×10^−2 mol × 46,07 g/mol = 0,475 g. Concentración = 0,475 g / 0,00500 L = 95,0 g/L.
Volumen de etanol por litro = 95,0 g/L ÷ 0,789 g/mL = 120 mL/L. Grado alcohólico = 120 mL etanol / 1000 mL disolución × 100 = 12,0 % v/v.
3. Razona si etanol y dimetiléter son isómeros y si se oxidan igual. Indica los productos de oxidación de propan-1-ol, propan-2-ol y propanal en las mismas condiciones.
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Etanol (C2H6O) y dimetiléter (CH3OCH3) son isómeros de función: misma fórmula molecular, distinta función orgánica (alcohol frente a éter). No se oxidan igual: el etanol es un alcohol primario y se oxida a etanal y, en exceso de oxidante, a ácido acético; el dimetiléter es un éter y es mucho más resistente a la oxidación en estas condiciones.
Propan-1-ol: alcohol primario → propanal → ácido propanoico. Propan-2-ol: alcohol secundario → propanona (acetona); no se oxida fácilmente a ácido en las mismas condiciones. Propanal: aldehído → ácido propanoico.
Por tanto, la afirmación del compañero es incorrecta: la isomería no implica el mismo comportamiento redox.