обнаружение этилового спирта

Лабораторная работа № 8
«Качественные реакции на функциональные группы в органических
соединениях»
Опыт 1. Реакция с перманганатом калия (реакция Вагнера)
В слабощелочной среде KМnO4 окисляет двойную связь в большинстве
соединений до гликольной группировки, восстанавливаясь при этом до
диоксида марганца:
\
/
С = С + 2КмnО4 + 4Н2О → 3 С(ОН) С(ОН) + 2МnО2 + 2КОН
/
\
Наиболее подходящие растворители (если вещество нерастворимо в воде) –
чистые пиридин и ацетон.
Проведение опыта. К раствору около 0,1 г (или 0,1 мл) вещества в 2-3 мл
растворителя (вода, ацетон или пиридин), помещенному в маленькую
пробирку, прибавляют, встряхивая, по каплям 0,2-%-ный раствор перманганата
калия. При наличии в исследуемом соединении кратных связей фиолетовая
окраска почти мгновенно исчезает и появляется коричневая муть вследствие
образования диоксида марганца. Составьте уравнение реакции.
Гидроксильная группа спиртов и фенолов
Опыт 2. Образование этилхлорида (обнаружение этилового спирта
В пробирку насыпьте 2 лопаточки хлорида натрия. Прилейте 5-6 капель
этилового спирта (на общем столе). Затем добавьте 3-4 капли
концентрированной серной кислоты (в вытяжном шкафу) и нагревайте на
слабом пламени горелки, не допуская слишком обильного выделения
хлороводорода. Время от времени подносите отверстие пробирки к пламени
горелки. Выделяющийся этилхлорид загорается образуя колечко зеленого
цвета (образование этилхлорида начинается не сразу).
Напишите схему получения этилхлорида. Какую роль в этой реакции
играет серная кислота? Будет ли происходить образование этилхлорида в
отсутствии серной кислоты?
Опыт 3. Получение этилацетата (обнаружение этилового спирта)
В сухую пробирку поместите порошок безводного ацетата натрия (высота
около 2 мм) и 3 капли этилового спирта (на общем столе). Добавьте 2
капли концентрированной серной кислоты (в вытяжном шкафу) и
осторожно нагрейте над пламенем горелки (раствор может выплеснуться!).
Через несколько секунд появляется приятный освежающий запах
этилацетата. Реакция используется для открытия этилового спирта.
Напишите схему реакции образования этилацетата. По какому механизму
она осуществляется? Какова роль концентрированной серной кислоты в
реакции этерификации?
Опыт 4. Окисление этилового спирта хромовой смесью
В пробирку поместите 2 капли этилового спирта (на общем столе), добавьте 1
каплю 10% раствора серной кислоты H2SO4 и 2 капли 10% раствора дихромата
калия К2Сг2О7. Полученный оранжевый раствор нагрейте над пламенем
горелки до начала изменения окраски. Через несколько секунд раствор
становится синевато-зеленым (цвет образующегося сульфата хрома(III)
Сr2(SO4)3). Одновременно ощущается характерный запах уксусного альдегида
(запах прелых антоновских яблок).
Напишите реакцию окисления этилового спирта в уксусный альдегид. Какой
продукт образуется при последующем окислении уксусного альдегида?
Опыт 5. Реакция на гликоли и многоатомные спирты
Большинство полиатомных спиртов, содержащих оксигруппы у соседних
атомов С, образуют хелатированные гликоляты меди (II), растворимые в воде и
окрашенные в ярко-синий цвет:
Гликоляты устойчивы в щелочной среде, но разлагаются на исходные
соединения (соли меди и гликоли) в кислой среде.
Проведение опыта. В микропробирку наливают 10 капель 3%-раствора
CuSO4 и 1 мл 5% -ного раствора едкого натра. К смеси быстро добавляют три
капли исследуемого раствора. Если в нем присутствует полиатомный спирт,
голубой осадок свежевыпавшего гидроксида меди (II) растворяется и раствор
принимает интенсивную синюю окраску.
Опыт 6. Реакция на фенолы
Большинство фенолов дает интенсивную красно-фиолетовую окраску с
раствором FeCl3:
Реакцию проводят в водных растворах или хлороформе, чтобы отличить
фенолы от енолов. Последние дают более интенсивное окрашивание в метаноле
или этаноле.
Проведение опыта. В микропробирке растворяют несколько кристаллов или
одну каплю вещества в 1 мл воды или хлороформа. Встряхивая, добавляют 1
каплю 1%-ного водного раствора FeCl3. В присутствии фенольного гидроксила
тотчас же появляется интенсивная окраска.
Енолы в этих условиях дают лишь слабое окрашивание.
Карбонильная группа
Опыт 7. Реакция Толленса на альдегидную группу
Аммиачный раствор оксида серебра окисляет альдегиды до кислот.
Выделяющееся при этом металлическое серебро оседает на стенках сосуда в
виде зеркального слоя (реакция «серебряного зеркала»):
AgNO3 +NaOH+2NH4OH
[Ag(NH3)2]OH +NaNO3+2H2O
O
O
2[Ag(NH3)2]OH +RC
RC
+2Ag + H2O +3NH3
H
ONH4
Проведение опыта. B микропробирке смешивают 0,5 мл
свежеприготовленного 10%-ного раствора нитрата серебра и 0,5 мл 2 н.
раствора гидроксида натрия NaOH. В смесь по каплям вносят 25%-ный раствор
аммиака до полного растворения выпавшего бурого осадка гидроксида серебра.
Добавляют несколько капель 40% формалина. В пробирке образуется осадок
черного цвета, который при осторожном нагревании может выделиться на стенках
пробирки в виде блестящего зеркального налета.
Напишите уравнение реакции «серебряного зеркала». Чем объясняется
выпадение осадка черного цвета в пробирке? Что произойдет с продуктами
реакции при дальнейшем их окислении, т. е. при избытке окислителя?
Напишите уравнение реакции.
Опыт 8. Окисление гидроксидом меди(II)
Поместите в каждую из двух пробирок по 5 капель 10% раствора гидроксида
натрия и воды, добавьте по 1 капле 2% раствора сульфата меди CuSO4. К
выпавшему осадку гидроксида меди (II) прибавьте в 1-ю пробирку 3 капли
40% раствора формалина, а во 2-ю - 3 капли ацетона. Пробирки осторожно
нагрейте до кипения. В 1-й пробирке осадок приобретает сначала желтый
цвет, затем — красный и, если пробирка чистая, на ее стенках может
выделиться металлическая медь («медное зеркало»).
Изменение окраски осадков объясняется различной степенью
окисления меди.
Cu(OH)2 → CuOH → Сu2О →
Сu
голубая
желтая
красная
металлическая
окраска
окраска
окраска
медь
Наблюдается ли выпадение осадка во 2-й пробирке? Напишите
реакцию окисления формальдегида гидроксидом меди (II). Сравните
способность к окислению формальдегида и ацетона на основании
экспериментальных наблюдений.
Опыт 9. Реакция с фуксинсернистой кислотой (реакция Шиффа)
Все альдегиды, метилкетоны (содержащие группу СН3-С(О)-) и
простейшие алициклические кетоны дают цветную реакцию с раствором
фуксинсернистой кислоты. После прибавления к окрашенному раствору
фуксина серной кислоты образуется бесцветная фуксинсернистая кислота (2),
при добавлении к которой альдегида от неё отщепляется молекула сернистой
кислоты и снова – вследствие образования хиноидной формы (3) – появляется
фиолетово-пурпурное окрашивание:
C6H4NH2
+3H2SO4
C
H2N
-HCl
C6H2NH2
C6H4NHSO2
HClHN
C6H4NHSO2H
2RCHO
C
C6H4NHSO2H
2
-H2SO3
C
HN
3
C6H4NHSO2
Проведение опыта. В микропробирке к 1мл бесцветного свежеприготовленного
раствора фуксинсернистой кислоты прибавляют каплю или кристаллик
исследуемого вещества. Встряхивают. При наличии в исследуемом веществе
альдегидной группы через несколько минут появляется интенсивная розовофиолетовая окраска.
Опыт 10. Открытие ацетона переводом его в йодоформ
Эта реакция используется в клинических лабораториях и имеет
практическое значение для диагностики сахарного диабета. В пробирку
поместите 1 каплю раствора йода в йодиде калия и прибавьте почти до
обесцвечивания по каплям 10% раствор гидроксида натрия. К обесцвеченному
раствору добавьте 1 каплю ацетона. При слабом нагревании от тепла рук
выпадает желтовато-белый осадок с характерным запахом йодоформа.
Напишите реакцию образования йодоформа. Способен ли этиловый спирт
образовывать йодоформ? Какие соединения можно обнаружить с помощью
йодоформной пробы? Какие структурные фрагменты они должны
содержать?
Карбоксильная группа
Опыт 11. Реакция на кислотность среды
Низшие карбоновые кислоты, будучи слабыми кислотами (К1=10-3 –10-5),
диссоциирует в водном растворе и окрашивают лакмус или конго:
RCOOH + HOH
RCOO- + H3+O
Раствор исследуемого вещества в воде (10%-ный) наносят на индикаторную
бумагу. Алифатические и ароматические карбоновые кислоты окрашивают
лакмус в красный, а конго - в коричневый цвет, довольно быстро бледнеющий.
Опыт 12. Образование нерастворимых солей. Карбоновые кислоты
образуют осадки с различными солями:
AgNO3 + RCOOH
RCOOAg ↓ + NaNO3
Проведение опыта. Исследуемый раствор (1мл) осторожно нейтрализуют
5%-ным раствором едкого натра до рН 7-8 по универсальной индикаторной
бумажке. Добавляют несколько капель концентрированного водного раствора
Pb(NO3)2 или AgNO3.При наличии карбоновой кислоты мгновенно выпадает
объемистый белый осадок. В случае нитрата серебра осадок быстро темнеет на
свету.
Опыт 13. Открытие уксусной кислоты
В пробирку поместите по 3 капли уксусной кислоты и воды. Испытайте
реакцию раствора на лакмус. К раствору прибавьте 2—3 капли 10% раствора
гидроксида натрия до полной нейтрализации уксусной кислоты. После этого
добавьте 2-3 капли 1% раствора хлорида железа (III) FеСl3. Появляется желтокрасное окрашивание ацетата железа (III).
Подогрейте раствор до кипения. Выделяется красно-бурый осадок
нерастворимого в воде гидроксида диацетата железа. Раствор над осадком
становится бесцветным.
Напишите схему диссоциации уксусной кислоты. Как подтверждается
этот процесс экспериментально? Напишите схему реакции уксусной кислоты с
гидроксидом натрия. Как можно определить экспериментально
нейтрализацию уксусной кислоты? Напишите схему реакции образования
ацетата железа (III) и гидроксида диацетата железа.
Опыт 4.4. Открытие щавелевой кислоты в виде кальциевой соли.
В пробирку поместите лопаточку щавелевой кислоты и прибавьте 4—5 капель
воды до полного растворения. Пипеткой возьмите 1
каплю раствора и нанесите на предметное стекло.
Добавьте к ней 1 каплю раствора хлорида кальция.
Выпадает кристаллический осадок.
Kристаллы оксалата кальция можно наблюдать при
клиническом исследовании мочи. Они имеют форму
почтовых конвертов и хорошо видны под микроскопом
(рис. 17).
Напишите схему реакции образования оксалата кальция.
Опыт 14. Разложение лимонной кислоты
Лимонная кислота, являясь α-гидроксикислотой, под действием серной
кислоты разлагается с образованием ацетона, диоксида углерода и муравьиной
кислоты:
Н 2 С–С–СООН
Н 2 С–СООН
СН 3
НО–С–СООН
С═О
-НСООН
Н 2 С–С–СООН
лимонная
кислота
С═О
-2СО 2
Н 2 С–СООН
ацетондикарбоновая
кислота
СН 3
ацетон
Проведение опыта. В сухую пробирку, снабженную газоотводной
трубкой, поместите лопаточку лимонной кислоты и 10 капель
концентрированной серной кислоты, нагрейте. Конец газоотводной трубки
опустите в 1-ю пробирку с 5 каплями раствора гидроксида бария. После того,
как раствор помутнеет, перенесите газоотводную трубку во 2-ю пробирку,
содержащую 2 капли раствора йода в йодиде калия, предварительно
обесцвеченного добавлением нескольких капель 10% раствора гидроксида
натрия. Во 2-й пробирке выпадает бледно-желтый осадок.
Какой продукт разложения лимонной кислоты обнаруживается в 1-й
пробирке? Напишите схему реакции. Какой продукт разложения
обнаруживается во 2-й пробирке? Напишите схему реакции.
Углеводы
Опыт 15. Взаимодействие сахаров с солями меди (II) в щелочном
растворе (реакция Троммера)
В 2 мл 2%-ного раствора моно- или дисахарида вливают 1 мл 2н. раствора
NaOH и 2 капли 5%-ного раствора CuSO4. Выпадающий гидроксид быстро
растворяется, образуя темно синий раствор хелатов меди по расположенным
рядом оксигруппам. Медленно нагревают верхнюю часть пробирки в пламени
горелки до начала кипения. В присутствии восстанавливающих (глюкоза)
сахаров синий цвет исчезает, выделяется желтый или красно-коричневый
осадок, если сахара невосстанавливающие (сахароза), то изменения окраски не
происходит.
O
O
C
C
H
C
H
H
HO
C
H
H
C
H
C
H
C
OH
H
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
OH
2Cu(OH)2
CH2OH
глюкоза
t
+Cu2O
+H2O
CH2OH
глюконовая кислота
Опыт 16. Взаимодействие альдоз с аммиачным раствором оксида серебра
Альдегидная группа альдоз реагирует с аммиачным раствором оксида
серебра при нагревании с выделением металлического серебра (реакция
«серебряного зеркала»). Методику проведения реакции см. в опыте 3.1.
Амины (реакция на NH2-группу)
Опыт 17. Исследование основности аминов
Исследуемый водный раствор испытывают универсальной индикаторной
бумагой или фенолфталеином. Основность аминов колеблется весьма сильно,
но в случае алифатических аминов эта простая проба позволяет сразу
установить их присутствие:
RNH2 + HOH
RNH3 + + OH –
Опыт 18. Обнаружение первичных аминов реакцией с 2-диметиламинобензальдегидом (реакция Эрлиха)
Соединения с первичной аминогруппой реагируют с 2диметиламинобензальдегидом, образуя желтые основания Шиффа:
R
NH2 +OHC
N(CH3)2 → R-N
HC
N(CH3)2 +H2O
Проведение опыта. Каплю насыщенного бензольного раствора 2диметиламинобензальдегида помещают на полоску фильтрованной бумаги.
Наносят каплю исследуемого эфирного раствора амина и помещают в
сушильный шкаф на 3-4 мин. При положительной реакции появляется желтооранжевое пятно.
Аминокислоты. Белки
Все описываемые ниже качественные реакции приведены для аминокислот, имеющих наиболее важное значение в жизни организмов.
Опыт 19. Реакция аминокислот с FeCl3
При действии FeCl3 в водных растворах на аминокислоты образуются
хелаты, окрашенные в красный цвет:
R
H
RCH
COOH
CH
C
N
O
+FeCl3
H
O
+HCl
Fe
NH2
Cl
Cl
При добавлении минеральных кислот, окраска исчезает.
Проведение опыта. К 0,05 г -аминокислоты, растворенной в 1 мл воды,
добавляют каплю 3%-ного раствора FeCl3. Возникшая красная окраска
доказывает присутствие аминокислот.
Опыт 20. Реакция с солями меди (II)
В слабокислых средах аминокислоты дают с солями меди ярко синие хелаты:
RHC
C
H
2RCH
COOH
N
+CuSO4
H
NH2
O
O
+H2SO4
O
Cu
H
O
N
C
CHR
H
Для смещения равновесия реакции вправо ее лучше проводить в буфетном
растворе с добавкой ацетата натрия.
Проведение опыта. В 1 мл 1%-ного раствора аминокислоты вносят
кристаллик медного купороса и кристаллик ацетата натрия. В присутствии
аминокислоты раствор становится интенсивно-синим.
Опыт 6.3. Биуретовая реакция на белки.
Пептидные связи легко образуют внутрикомплексные соединения (хелаты) за
счет атома водорода (N-H)-группы и неподеленной электронной пары
кислорода (C=O)-группы:
⁄
C=O:
OH
H –N
C=O:
N
+ Cu
+
Cu
+ H2O
N-H
HO
:O=C
N
:O=C
(красно-фиолетовое окрашивание)
Проведение опыта. В пробирку с 1 мл 10%-ного раствора яичного альбумина
вливают 1 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и 2 капли 2%-ного
раствора медного купороса. Появляется красно-фиолетовое окрашивание,
указывающее на наличие в белковой молекуле пептидных связей –CO-NH-.
Продукты распада белка – полипептиды – также дают биуретовую реакцию.
Цвет образующихся медных комплексов определяется числом аминокислот,
связанных пептидной связью. Дипептиды дают синюю окраску, трипептиды фиолетовую, а тетрапептиды и более сложные пептиды – красную. Фиолетовый
цвет медного комплекса с белком в условиях проведения биуретовой реакции
указывает на преобладание в сложной белковой частице трипептидных
группировок.
Некоторые атомные группы, как –CS-NH-,-C(NH)NH-, накапливаясь в
молекуле, также дают биуретовую реакцию. При ее проведении следует
избегать избытка медной соли, так как образующийся в этом случае синий
гидроксид меди (II), маскирует появление фиолетовой окраски.
Опыт 6.4. Ксантопротеиновая реакция на белки.
При нагревании образуется сгусток белка, окрашенный в желтый цвет. При
добавлении концентрированного раствора аммиака окраска переходит в
оранжевую.
Окрашивание возникает в результате нитрования остатков
ароматических аминокислот белковой молекулы. Ксантопротеиновая реакция
обнаруживает наличие в белке одиночных или
H
N
O
H
C
CH2
H
C
N
+ HNO3(KOH)
O
H
C
CH2
C
+H2O
NO2
конденсированных ароматических ядер, т. е. остатков таких кислот, как
фенилаланин, тирозин, триптофан. Желтое окрашивание появляется в
результате нитрования этих ядер азотной кислотой и образования
полинитросоединений.
Кислотные альбуминаты, образующиеся при энергичном действии кислот на
белки, нерастворимы в воде и в разбавленных растворах солей, но хорошо
растворяются в щелочах и разбавленных кислотах. Кислотные альбуминаты
связывают значительно большее количество щелочи, чем исходный белок.
Чистый желатин не содержит аминокислот, перечисленных выше, и дает
ксантопротеиновой реакции.
Проведение опыта. В пробирку вносят около 1 мл 10%-ного раствора
яичного альбумината и 1 мл концентрированной азотной кислоты.
Опыт 6.5. Обнаружение серы в белках.
Белки, содержащие остатки аминокислот, в состав которых входит сера
(цистин), дают при нагревании черное окрашивание с ацетатом свинца(II):
Белок (-S-S-) + NaOH + Pb(CH3COO)2 → PbS↓ + CH3COONa + OHчерный осадок
Проведение опыта. В 1 мл 10%-ного раствора яичного альбумина вливают 1
мл 30%-ного раствора гидроксида натрия и 3-4 капли раствора ацетата
свинца (II). При кипячении