Celem ćwiczenia jest pokazanie, że alkohole I rzędowe utleniają się do aldehydów, a te z kolei do kwasów karboksylowych

Transkrypt

1 ĆWICZENIE 6 ALDEHYDY I KETONY 1. Utlenianie etanolu za pomocą CrO 3 Celem ćwiczenia jest pokazanie, że alkohole I rzędowe utleniają się do aldehydów, a te z kolei do kwasów karboksylowych Szkło: klosz szklany, wkraplacz, szkiełko zegarkowe, korek. Odczynniki: etanol, trójtlenek chromu, papierek Kongo, papierek nasycony odczynnikiem Schiffa. W naczynku wagowym, ustawionym na korku, umieścić płaską łyżeczkę (ok. 1 g) krystalicznego CrO 3. Na dwóch drucikach osadzonych w korku umieścić wilgotny papierek Kongo oraz na drugim papierek nasycony odczynnikiem Schiffa. Całość zakryć kloszem zawierającym w górnej części wkraplacz z etanolem (według schematu). Po zmontowaniu układu wkropić kilka kropel etanolu na krystaliczny CrO 3.Przebieg reakcji jest energiczny. Papierek nasycony odczynnikiem Schiffa zabarwia się na czerwono, co wskazuje obecność aldehydu. Papierek Kongo barwi się natomiast na granatowo, co z kolei wskazuje obecność kwasu, który powstał w wyniku dalszego utleniania aldehydu. Trójtlenek chromu redukuje się do tlenku chromu III. 2 CrO C 2 H 5 OH Cr 2 O CH 3 CHO + 3 H 2 O alkohol etylowy aldehyd octowy CH 3 CHO + [O] CH 3 COOH aldehyd octowy kwas octowy 13

2 2. Wykrywanie aldehydu za pomocą reakcji z odczynnikiem Schiffa Celem ćwiczenia jest wykrycie obecności aldehydu. Aldehydy w reakcji z odczynnikiem Schiffa powodują zabarwienie roztworu na kolor purpurowo fioletowy. Odczynnik Schiffa jest to nasycony tlenkiem siarki (IV), bezbarwny lub bladożółty roztwór wodny fuksyny. Stosuje się go do wykrywania aldehydów oraz cukrów redukujących, w reakcji z którymi przyjmuje barwę czerwonofioletową. W wyniku reakcji powstaje trójfenylometanowa pochodna kwasu bis N-aminosulfinowego. NHSO 2 H NH SO 2 NH 2 HO 3 S C RCOH HN C R HC OH OH R CH NHSO 2 H kwas bis N-aminosulfinowy (leukokwas) NH SO 2 Szkło: 3 probówki Odczynniki: roztwór Schffa, aldehyd octowy, aceton Do 1 cm 3 badanego aldehydu dodać 2 cm 3 odczynnika Schiffa i po dokładnym wymieszaniu obserwować powstające się zabarwienie. Próbę wykonać również z ketonem. 3. Własności redukujące aldehydów Celem ćwiczenia jest wykazanie własności redukujących aldehydów w odróżnieniu od ketonów. Aldehydy w reakcjach z utleniaczami wykazują własności redukujące, same utleniając się do odpowiednich kwasów. Szkło: 3 probówki Odczynniki: 5% AgNO 3, 2 m NaOH, 2% NH 4 OH, płyn Fehlinga I i II, aldehyd octowy, aceton (próba Tollensa) Do 2 cm 3 5% roztworu AgNO 3 dodać kroplę NaOH, a następnie kroplami 2% roztwór NH 4 OH, tak by utworzony osad (Ag 2 O) uległ rozpuszczeniu. Do 3cm 3 tak przygotowanego roztworu dodawać 5-10 kropel badanego aldehydu i pozostawić do wydzielenia się metalicznego srebra. Jeżeli lustro srebrowe nie powstaje, probówkę ogrzać. Napisać reakcję. Próbę Tollensa wykonać z acetonem. Analogiczną reakcję wykonać dla rozdrobnionych owoców (jabłko, banan itp.). 14

3 4. Utlenianie aldehydu mrówkowego do kwasu mrówkowego Szkło: probówka, łapa do próbówki, palnik Odczynniki: aldehyd mrówkowy (formalina) (3 cm 3 ), roztwór NaOH (0,5 cm 3 ), rozcieńczony roztwór siarczanu miedzi (0,5 cm 3 ). Do probówki wlać aldehyd mrówkowy oraz 0,5 cm 3 roztworu wodorotlenku sodu. Do mieszaniny dolać kilka kropel roztworu siarczanu miedzi. Próbkę ogrzewać w płomieniu palnika, aż do pojawienia się czerwonego zabarwienia. W reakcji siarczan miedzi reaguje z wodorotlenkiem sodu dając wodorotlenek miedzi Cu(OH) 2 : CuSO NaOH Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 Aldehyd mrówkowy, w roztworze zasadowym oraz w podwyższonej temperaturze redukuje miedź z +II na +I stopień utlenienia. W wyniku reakcji aldehydu z wodorotlenkiem miedzi II powstaje zatem wodorotlenek miedzi I oraz kwas mrówkowy: 2 Cu(OH) 2 + HCHO 2 CuOH + HCOOH + H 2 O Wodorotlenek miedzi I przechodzi w tlenek miedzi I, który ma kolor czerwony. 2 CuOH Cu 2 O + H 2 O 5. Próba na ketony Celem ćwiczenia jest stwierdzenie, że dane połączenie organiczne zaliczamy do ketonów. Szkło: 1 probówka Odczynniki: alkoholowy roztwór acetonu, stały nitroprusydek sodu, 2 m NaOH. W probówce umieścić 2 kryształki nitroprusydku sodu, rozpuścić w kilku kroplach H 2 O, wymieszać i dodać po 1-2 kropli acetonu w alkoholu. Następnie dodać 1-2 kropli roztworu NaOH. Pojawienie się brunatno-czerwonego zabarwienia świadczy o obecności metyloketonów. Po dodaniu 1-2 krople kwasu octowego zabarwienie zmienia się na czerwone lub niebieskie. Mechanizm tej reakcji nie jest znany. 15

4 ĆWICZENIE 7 KWASY, ESTRY, AMINY I AMIDY 1. Badanie właściwości kwasu octowego Celem ćwiczenia jest zbadanie właściwości kwasowych kwasu octowego oraz jego mocy. Kwasy karboksylowe w roztworach wodnych ulegają dysocjacji zgodnie z równaniem: RCOOH RCOO - + H + Kwasy reagują z metalami nieszlachetnymi dając odpowiednie sole i wodór. Szkło: 2 probówki, 2 szkiełka zegarkowe Odczynniki: kwas octowy, opiłki żelaza lub wstążki magnezu, stały węglan sodu, papierek wskaźnikowy, papierek Kongo. Na szkiełku zegarkowym umieścić parę kropel kwasu octowego. Za pomocą papierka wskaźnikowego zbadać odczyn roztworu. b. Ćwiczenie praktyczne Umieścić na szkiełku zegarkowym papierek wskaźnikowy Kongo, który należy zwilżyć paroma kroplami kwasu octowego. Pojawienie się niebieskiego zabarwienia wskazuje na obecność mocnego kwasu organicznego. c. Ćwiczenie praktyczne Do probówki zawierającej 2 cm 3 kwasu octowego wrzucić parę opiłków żelaza lub kawałek magnezu. Obserwować zachodzące zjawisko i wyjaśnić go za pomocą reakcji chemicznej. d. Ćwiczenie praktyczne Do probówki zawierającej 1g węglanu sodu wkraplamy 1cm 3 kwasu octowego. Obserwować zachodzący proces i wyjaśnić go za pomocą reakcji chemicznej. 2. Reakcje charakterystyczne poszczególnych kwasów Celem ćwiczenia jest identyfikacja poszczególnych kwasów karboksylowych za pomocą reakcji charakterystycznych. Szkło: 5 probówek Odczynniki: kwas szczawiowy 1%, kwas benzoesowy, kwas salicylowy, 1% FeCl 3, rezorcyna, stęż. H 2 SO 4, roztwór węglanu sodu, 2% kwas octowy, 0,5 molowy NaOH, alkohol etylowy. 16

5 - reakcja kwasu szczawiowego z rezorcyną. Do probówki zawierającej 1 cm 3 wodnego roztworu kwasu szczawiowego wrzucić 2-3 kryształki rezorcyny i wymieszać do rozpuszczenia. Następnie ostrożnie po ściance probówki wkraplać 1cm 3 stęż. H 2 SO 4. Powstaje niebieski pierścień. b. Ćwiczenie praktyczne- reakcja kwasu benzoesowego z chlorkiem żelaza (III). Do probówki wlać 2 cm 3 roztworu kwasu benzoesowego i dodać 2 krople 0,5 molowego roztworu NaOH do zobojętnienia wobec papierka wskaźnikowego. Następnie dodawać kroplami 1 cm 3 FeCl 3. Powstaje jasnopomarańczowy galaretowaty osad benzoesanu żelaza. c. Ćwiczenie praktyczne- reakcja kwasu salicylowego z chlorkiem żelaza (III). 3-4 kryształki kwasu salicylowego umieścić w probówce i rozpuścić w wodzie. Dodać 3-5 kropli 1% roztworu FeCl 3. Pojawia się fioletowe zabarwienie roztworu, nie znikające po dodaniu kilku kropel alkoholu etylowego. 3. Oznaczanie kwasów karboksylowych (mlekowego i octowego) w pieczywie Celem ćwiczenia jest oznaczanie kwasowości pieczywa, dzięki której można określić rodzaj pieczywa. Właściwość ta zależy od rodzaju i warunków fermentacji ciasta. Kwasowość pieczywa wyrażana jest w stopniach kwasowości. Jest ona równa liczbowo ilości cm 3 NaOH potrzebnej do neutralizacji kwasów (mlekowego i octowego) otrzymanych w procesie ekstrakcji 100 g pieczywa. Szkło i aparatura: waga techniczna, kolba stożkowa z korkiem o pojemności 300 cm 3, cylinder miarowy o pojemności cm 3, 2 zlewki o pojemności cm 3, lejek laboratoryjny, gaza opatrunkowa, pipeta Mohra Odczynniki: wyciąg chlebowy, 0,1 molowy roztwór NaOH, roztwór fenoloftaleiny. 50 g miąższu chlebowego umieścić w kolbie stożkowej dodając 200 cm 3 wody destylowanej. Całość wstrząsać ok.5 min, po czym dodać do kolby jeszcze 50 cm 3 wody destylowanej i jeszcze wytrząsać ok. 5 min. Całość sączyć przez lejek laboratoryjny wyłożony gazą opatrunkową. Pipetą Mohra pobrać 50 cm 3 przesączu do dwóch zlewek, dodać kilka kropel fenoloftaleiny. Roztwór miareczkować 0,1 m NaOH do pojawienia się słabo malinowego zabarwienia. Pomiar wykonać dwukrotnie. Do obliczeń wziąć średnią ze zużytej do zobojętniania objętości zasady. Granice kwasowości pieczywa (PN-A-74108: Pieczywo. Metody badań): Pieczywo pszenne zwykłe i wyborowe = 3-5 Pieczywo półcukiernicze = 3 Pieczywo mieszane (pszenno-żytnie) = od 5 (bułki) do 7-10 (chleb) Pieczywo żytnie =

6 4. Otrzymywanie i hydroliza estrów Estry otrzymujemy w reakcjach estryfikacji tj. reakcji zachodzącej pomiędzy alkoholem a kwasem karboksylowym lub kwasem nieorganicznym. Charakterystyczną reakcją dla estrów jest reakcja hydrolizy. Obecność zasady lub kwasu przyspiesza przebieg tej reakcji. Celem ćwiczenia jest otrzymanie octanu etylu oraz wykazanie, że estry ulegają reakcji hydrolizy w środowisku zasadowym. Szkło: 2 probówki Odczynniki: alkohol etylowy, kwas octowy rozcieńczony z wodą w stosunku 1:1, stęż. H 2 SO 4, octan etylu, 0,1 molowy NaOH, 1% roztwór fenoloftaleiny. Do probówki wlać 3 cm 3 alkoholu etylowego, 3 cm 3 kwasu octowego oraz 10 kropel stęż.h 2 SO 4. Mieszaninę ogrzewać do wrzenia na łaźni wodnej. Pojawienie się specyficznego zapachu świadczy o otrzymaniu octanu etylu. b. Ćwiczenie praktyczne Do 1 cm 3 octanu etylu dodać 2-5 kropli roztworu NaOH i kroplę fenoloftaleiny. Roztwór przybiera zabarwienie malinowe. Mieszaninę ogrzewać do wrzenia na łaźni wodnej. Po upływie 2-5 minut następuje odbarwienie roztworu. Napisać zachodzącą reakcję. 5. Badanie właściwości amin i mocznika Celem ćwiczenia jest wykazanie charakteru zasadowego amin. Wodne roztwory amin alifatycznych wykazują odczyn zasadowy wobec papierka wskaźnikowego, natomiast aminy aromatyczne wobec niego są obojętne. Szkło: 4 probówki, 2 szkiełka zegarkowe Odczynniki: etyloamina, anilina, papierek wskaźnikowy, stęż. HCl, mocznik, stęż. kwas azotowy, woda wapienna. - badanie odczynu roztworów amin. Zbadać odczyn aniliny i etyloaminy za pomocą papierka wskaźnikowego. b. Ćwiczenie praktyczne- reakcje amin z kwasami. Do 1cm 3 aniliny umieszczonej w probówce dodawać kroplami stęż. kwasu solnego. Pojawia się biały dym, a po chwili wypada osad chlorowodorku aminy. Reakcja mocznika z kwasem azotowym wskazuje na zasadowe właściwości mocznika. Mocznik pod wpływem zasady ulega hydrolizie na amoniak i dwutlenek węgla. Celem ćwiczenia jest wykazanie zasadowych właściwości mocznika i jednocześnie stwierdzenie, że mocznik ulega hydrolizie. c. Ćwiczenie praktycze- powstawanie azotanu mocznika. 18

7 Około 0,5g mocznika wsypać do probówki, dodać 5cm 3 wody i wytrząsać do rozpuszczenia się mocznika. Do roztworu dodawać ostrożnie kroplami stęż. HNO 3. Następnie oziębić probówkę w zimnej wodzie. Wytrąca się biały osad azotanu mocznika. Napisać reakcję. d. Ćwiczenie praktyczne- hydroliza mocznika pod wpływem zasady. Około 0,5g mocznika wsypać do probówki, dodać 5 cm 3 wody i wytrząsać do rozpuszczenia się mocznika. Do roztworu dodawać 10 cm 3 wody wapiennej i ogrzewać silnie w płomieniu palnika. Wyczuwa się zapach amoniaku, a papierek wskaźnikowy zbliżony do wylotu probówki zmienia barwę na niebieską. Napisać zachodzącą reakcję. e. Ćwiczenie praktyczne- reakcja biuretowa. Mocznik poddany prażeniu w temperaturze ok 150 o C ulega rozkładowi, którego produktami są biuret (dwumocznik), zawierający wiązanie peptydowe oraz amoniak. Biuret tworzy z solami miedzi (II) np.cuso 4 w roztworze alkalicznym związki kompleksowe o zabarwieniu fioletowym. Wykonanie: biuret rozpuścić w 5 cm 3 wody, a następnie dodać 1 kroplę rozcieńczonego CuSO 4 oraz 2 krople 3 molowego NaOH. 19