Ćwiczenie 4. Identyfikacja wybranych cukrów w oparciu o niektóre reakcje charakterystyczne

Transkrypt

1 Klasyczna Analiza Jakościowa Organiczna, Ćw. 4 - Identyfikacja wybranych cukrów Ćwiczenie 4 Identyfikacja wybranych cukrów w oparciu o niektóre reakcje charakterystyczne Zagadnienia teoretyczne: 1. Budowa chemiczna i podział cukrów 1.1. Kryteria podziału cukrów prostych: ilość atomów węgla w cząsteczce grupa funkcyjna 1.2. Forma pierścieniowa (wzór Hawortha) i łańcuchowa (wzór Fischera) 1.3. Pojęcia: epimeru, anomeru, mutarotacji; enancjomery i diastereoizomery cukrów 1.4. Cukry proste, dwucukry, cukry złożone budowa chemiczna i właściwości 1.5. Cukry redukujące i nieredukujące 1.6. Inwersja sacharozy 1.7. Hydroliza skrobi (enzymatyczna i w środowisku kwaśnym) 2. Analiza jakościowa cukrów 2.1. Rozpuszczalność cukrów w wodzie 2.2. Reakcje charakterystyczne wybranych cukrów: pr. Molischa, pr. Seliwanowa, pr. Tollensa (lustra srebrowego), pr. Trommera, pr. Wöhlkego, r. z jodem, r. hydrolizy Charakterystyka materiału do badań: Próbki (~1 g) 5 różnych cukrów: glukozy, fruktozy, laktozy, sacharozy i skrobi oraz substancji niebędącej węglowodanem. Zakres badań: Przeprowadzenie reakcji (zgodnie z zamieszczonym schematem) pozwalających stwierdzić obecność i rodzaj węglowodanu w każdej z próbek otrzymanych do analizy. Procedury analityczne: 1. Rozpuszczalność w wodzie Do otrzymanych próbek substancji znajdujących się w polipropylenowych probówkach o poj. ok. 15 ml dodać ok. 8 ml wody destylowanej o temperaturze ok. 60 C, szczelnie zamknąć i energicznie mieszać w celu rozpuszczenia badanych substancji. Otrzymany w jednej probówce kleik poddać próbie z jodem. Roztwory w pozostałych probówkach użyć w dalszych badaniach. 2016/1 1 z 4

2 Klasyczna Analiza Jakościowa Organiczna, Ćw. 4 - Identyfikacja wybranych cukrów 2. Próba z jodem Do probówki szklanej zawierającej ok. 1 ml kleiku dodać dwie krople płynu Lugola lub jodyny. W obecności skrobi powstaje ciemnoniebieskie zabarwienie. Następnie próbkę, ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej. Obserwować czy zabarwienie zanika, po czym probówkę chłodzić pod bieżącą wodą i obserwować czy zabarwienie powraca. 3. Próba Molischa Do probówki szklanej zawierającej ok. 1 ml roztworu badanej substancji dodać 3 krople świeżo przygotowanego odczynnika Molischa, tj. 10% (m/v) roztwór α-naftolu w etanolu, dokładnie wymieszać, a następnie podwarstwić dodając ostrożnie 1 ml stężonego H 2 SO 4, tak aby kwas spływał po ściance ukośnie ustawionej probówki nie ulegając zmieszaniu z roztworem. W obecności cukru na granicy obu cieczy powstaje fioletowy lub czerwony pierścień. Powstanie pierścienia o barwie zielonej nie jest reakcją charakterystyczną i jest spowodowanie zanieczyszczeniami obecnymi w użytych odczynnikach. Próba Molischa nie jest specyficzna dodatni wynik otrzymuje się także w obecności aldehydów, acetonu i niektórych kwasów (np. mrówkowego, szczawiowego, szczawiooctowego lub cytrynowego). 4. Próba Tollensa W probówce szklanej przygotować bezpośrednio przed użyciem odczynnik Tollensa (Uwaga: odczynnika Tollensa nie należy przechowywać, gdyż powstają wybuchowe pioruniany srebra). W tym celu do 1 ml 10% wodnego roztworu AgNO 3 dodać 2 krople 5% wodnego roztworu NaOH, a następnie wkraplać 10% wodę amoniakalną (unikać nadmiaru amoniaku), aż do całkowitego rozpuszczenia wydzielającego się początkowo brunatnego osadu Ag 2 O. Do przygotowanego odczynnika Tollensa dodać kroplami 1 ml roztworu badanego cukru i ogrzewać w łaźni wodnej o temp. 60 C. Powstanie po kilku minutach na ściankach naczynia srebrnego lustra świadczy o obecności cukru redukującego. Pozytywny wynik mogą dać również aldehydy (aromatyczne lub alifatyczne), hydroksyloaminy, kwas mrówkowy. 5. Próba Wöhlkego Do probówki szklanej zawierającej ok. 1 ml roztworu badanego cukru dodać 1 ml stężonego roztworu amoniaku i 3 krople 3% KOH (aq). Wstawić do łaźni wodnej o temp. 80 C na kilka minut i obserwować powstałe zabarwienie. Podczas ogrzewania roztworów dwucukrów redukujących (laktoza, maltoza) z amoniakiem w obecności KOH powstaje czerwone lub pomarańczowe zabarwienie. Cukry proste natomiast w tych samych warunkach tworzą żółte lub brązowe produkty. 6. Próba Seliwanowa Do probówki szklanej zawierającej ok. 1 ml roztworu badanego cukru dodać 2 ml roztworu HCl rozcieńczonego wodą w stosunku 1:1 (V/V), a następnie 3 krople 2% etanolowego roztworu rezorcyny i wymieszać. Probówkę ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej do chwili pojawienia się czerwono-wiśniowego zabarwienia. Zmiana barwy roztworu świadczy o obecności ketozy. Aldozy także dają pozytywny wynik próby jednak po znacznie dłuższym ogrzewaniu lub długim odstaniu, dlatego próbę należy wykonywać jednocześnie dla wszystkich badanych cukrów. Próba ta daje również wynik pozytywny w wypadku wielocukrów zawierających ketozy. 2016/1 2 z 4

3 Klasyczna Analiza Jakościowa Organiczna, Ćw. 4 - Identyfikacja wybranych cukrów 7. Próba hydrolizy wielocukru Do probówki szklanej zawierającej ok. 1 ml roztworu badanego cukru dodać 5 kropli stężonego kwasu solnego i ogrzewać przez 5 minut we wrzącej łaźni wodnej. Roztwór ochłodzić do temperatury pokojowej, a następnie poddać go próbie na obecność cukrów redukujących. 8. Próba Trommera Do probówki szklanej zawierającej ok. 1 ml roztworu badanego cukru dodać 0,5 ml 5% roztworu CuSO 4(aq), a następnie wkroplić 5 ml 10% roztworu NaOH (aq) w celu wytrącenia niebieskiego galaretowatego osadu. Naczynie umieścić we wrzącej łaźni wodnej i ogrzewać. Powstanie ceglastego osadu (pozytywny wynik próby) świadczy o obecności cukrów redukujących. Opracowanie wyników: Schemat postępowania analitycznego (kolejne etapy tworzące logiczny ciąg) lub uzupełnienie zaproponowanego schematu (załącznik 1) pozwalający zidentyfikować każdy z cukrów otrzymanych do badania. Spostrzeżenia świadczące o pozytywnym i negatywnym wyniku próby. Uzasadnienie obserwacji w oparciu o przebiegający proces lub reakcję chemiczną (ze wskazaniem literaturowego źródła informacji) oraz wnioski wynikające z rezultatów przeprowadzonej próby. Ewentualne uwagi. Przypisanie nazwy cukru do numeru próbki otrzymanej do analizy. Ćwiczenie przygotowali: dr Magdalena Rogulska, dr Łukasz Szajnecki Lublin, 30 czerwca 2015 r. 2016/1 3 z 4

4 Klasyczna Analiza Jakościowa Organiczna, Ćw. 4 - Identyfikacja wybranych cukrów Załącznik 1 Schemat procedury identyfikacji cukrów * * Bez względu na wyniki wykonanych wcześniej prób należy wykonać wszystkie próby (reakcje) przewidziane powyższą procedurą identyfikacji 2016/1 4 z 4

5 Data wykonywania ćwiczenia Grupa: Imię i nazwisko Imię i nazwisko Identyfikacja wybranych cukrów w oparciu o niektóre reakcje charakterystyczne Rozpuszczalność w wodzie Spostrzeżenia i uwagi dotyczące przebiegu procesu rozpuszczania (ze wskazaniem literaturowego źródła informacji) Próba z jodem o przebiegający proces lub reakcję chemiczną (ze wskazaniem literaturowego źródła informacji) Wnioski wynikające z rezultatów przeprowadzonej próby. Ewentualne uwagi 2016/1 1 z 5

6 Próba Molischa o przebiegającą reakcję chemiczną (ze wskazaniem literaturowego źródła informacji) Wnioski wynikające z rezultatów przeprowadzonej próby dla wszystkich badanych substancji. Ewentualne uwagi Próba Tollensa o przebiegającą reakcję chemiczną (ze wskazaniem literaturowego źródła informacji) 2016/1 2 z 5

7 Wnioski wynikające z rezultatów przeprowadzonej próby dla wszystkich badanych substancji. Ewentualne uwagi Próba Wöhlkego o przebiegający proces (ze wskazaniem literaturowego źródła informacji) Wnioski wynikające z rezultatów przeprowadzonej próby dla wszystkich badanych substancji. Ewentualne uwagi 2016/1 3 z 5

8 Próba Seliwanowa o przebiegającą reakcję chemiczną (ze wskazaniem literaturowego źródła informacji) Wnioski wynikające z rezultatów przeprowadzonej próby dla wszystkich badanych substancji. Ewentualne uwagi Próba hydrolizy wielocukru Spostrzeżenia i uwagi dotyczące przebiegu procesu hydrolizy 2016/1 4 z 5

9 Próba Trommera o przebiegającą reakcję chemiczną (ze wskazaniem literaturowego źródła informacji) Wnioski wynikające z rezultatów przeprowadzonej próby. Ewentualne uwagi Podsumowanie Oznaczenie substancji 1 Nazwa zidentyfikowanej substancji Bibliografia 2016/1 5 z 5