Качественные реакции_2021. Качественные реакции
 Скачать 241.65 Kb.
|
|
Качественные реакции Качественные реакции (характерные пробы) – это реакции, позволяющие отнести органическое соединение к определенному классу, например, к классу фенолов, карбоновых кислот или алкинов. Эти реакции должны сопровождаться видимыми изменениями (появление, исчезновение или изменение окраски, выделение газа, выпадение или исчезновение осадка). Кроме того качественные реакции должны протекать быстро и не требовать сложного оборудования. Как правило, для их проведения нужно иметь пробирки и спиртовку. Рассмотрим некоторые качественные реакции органических веществ. 1. Обнаружение непредельных соединений. К непредельным относятся алкены, диены, алкины. Такие соединения лучше всего идентифицировать по обесцвечиванию бромной воды или раствора брома в четырёххлористом углероде или холодного разбавленного раствора перманганата калия (проба Байера). 1.1. Обесцвечивание растворов Br2 или I2.  коричнев. бесцветная жидкость или жёлтый  не окрашены В пробирку поместите 1-2 мл бромной воды, добавьте несколько капель гептена-1 или гексена-1. Взболтайте смесь. Как изменилось окрашивание? На что это указывает? 1.2. Обесцвечивание водного раствора KМnO4 (без нагревания).  В пробирку поместите 1-2 мл водного раствора KМnO4, добавьте несколько капель гептена-1 или гексена-1. Взболтайте смесь. Как изменилось окрашивание? На что это указывает? 2. На концевую тройную связь. Алкины с тройной связью на конце молекулы называются терминальными алкинами. Они проявляют свойства кислот, т.е. способны замещать водород при углероде с тройной связью на металл и образовывать соли – ацетилениды. Ацетилениды тяжелых металлов нерастворимы в водных растворах.  2.1.Реакция фенилацетилена с аммиачным раствором окиси серебра Азотнокислое серебро (3% раствор) – 50 мл Аммиак (концентрированный раствор) – 100 мл Предварительно готовят аммиачный раствор окиси серебра: к водному раствору азотнокислого серебра приливают аммиак. Выпадающий при этом желтовато-серый осадок окиси серебра растворяют в избытке аммиака. В пробирку наливают 0,5 мл ацетилена и каплями добавляют аммиачный раствор оксида серебра. Выпадает белый осадок фенилацетиленида серебра.  В пробирку поместите 1 мл фенилацетилена и несколько капель Ag(NH3)2OH. Встряхните пробирку, понаблюдайте выпадение осадка. 2.2. Реакция фенилацетилена с аммиачным раствором закиси меди Однохлористая медь (CuCl или Cu2Cl2) – 15 г Солянокислый гидроксиламин (NH2OH) – 20 г Аммиак (концентрированный раствор) – 200 мл Предварительно готовят аммиачный раствор закиси меди. Для этого однохлористую медь растворяют в концентрированном водном растворе аммиака. Техническая однохлористая медь содержит примеси соли двухвалентной меди, поэтому следует добавить немного гидроксиламина до получения бесцветного раствора.  В пробирку наливают 0,5 мл ацетилена и каплями добавляют аммиачный раствор закиси меди. Выпадает осадок фенилацетиленида меди желто-зелёного цвета. 3. На одноатомные спирты. 3.1.Окисление спирта хромовой смесью. Первичные и вторичные спирты легко окисляются хромовым ангидридом или бихроматом в водном растворе серной кислоты. В течение нескольких секунд прозрачный оранжевый раствор становится голубовато-зелёным и мутнеет. Третичные спирты не дают этой реакции.  В пробирку внесите 2 мл этанола, добавьте 1 мл 2н. H2SO4 и 2 мл. 0,5 н. K2Cr2O7. Полученный оранжевый раствор нагрейте до начала изменения цвета. Каким стал цвет? Опишите, чем обусловлена эта окраска. 3.2. Реакция спиртов с активными металлами. Спирты являются слабыми кислотами, более слабыми, чем вода. Поэтому они не реагируют с гидроксидом натрия. Обнаружить кислотные свойства спиртов (т.е. непосредственно заместить водород гидроксильной группы на металл) можно лишь при действии на спирты металлических натрия и калия. При этом образуются соли спиртов, называемые алкоголятами. Видимым результатом такой реакции является растворение металла и выделение пузырьков водорода (спирт при этом не должен содержать примесей воды). 2С2Н5OH + 2Na = 2C2H5ONa + H2 Водный раствор алкоголята натрия можно обнаружить по реакции с фенолфталеином, который в щелочной среде дает фиолетовое окрашивание. Поместите 1-2 мл спирта на чашку Петри и прибавьте очищенные от керосина и от корочек маленькие кусочки металлического натрия. Понаблюдайте растворение металла и выделение пузырьков водорода. После растворения всего натрия прибавьте равный объем воды и несколько капель фенолфталеина. Как изменилось окрашивание? На что это указывает? 4. На многоатомные спирты (со свежеосажденным Cu(OH)2). В отличие от одноатомных спиртов многоатомные спирты взаимодействуют с гидроксидами тяжелых металлов. Нерастворимый в воде Cu(OH)2 голубого цвета растворяется в глицерине с образованием ярко-синего глицерата меди (II).  В пробирку налейте около 1 мл 10%-ного раствора CuSO4 и добавьте немного 10%-ного раствора NaOH до образования голубого осадка Cu(OH)2. К полученному осадку добавьте по каплям глицерин. Взболтайте смесь. Отметьте превращение голубого осадка в раствор темно-синего цвета. Почему при добавлении глицерина к осадку Cu(OH)2 осадок растворяется? С чем связано интенсивное окрашивание раствора? 5. На альдегиды. 5.1. Реакция «серебряного зеркала». Реакция Толленса. Эта реакция основана на окислении альдегидов аммиачным раствором оксида серебра, при этом серебро восстанавливается до металлического состояния, и видимым результатом реакции является блестящий налет серебра на поверхности стекла:  В пробирку налейте 1 мл 10%-ного раствора AgNO3 , 1 мл дистилированной воды, 10-12 капель 15%-ного раствора аммиака и 3-4 капли формалина, встряхните и слегка подогрейте пробирку в пламени горелки. Через несколько секунд увидите образование серебряного зеркала на стенках пробирки. 5.2. Реакция Феллинга. Реакция с Cu(OH)2. Реакция основана на окислении альдегидов соединениями меди (II). Видимый результат реакции – выпадение нерастворимого в воде осадка оксида меди (I) кирпично-красного цвета.  В пробирку налейте 1 мл раствора CuSO4 (реактив Фелинга № 1) и добавьте 1 мл раствора сегнетовой соли и NaOH (реактив Фелинга № 2) до образования голубого осадка Cu(OH)2. К полученному осадку добавьте по каплям раствор формалина. Нагрейте пробирку в пламени горелки до начала побурения раствора. Далее реакция идет без нагревания. Понаблюдайте появление красного осадка окиси меди (I). 5.3. Йодоформная реакция на альдегиды и кетоны ( иодоформная проба). В эту реакцию вступают этаналь, метилкетоны, этанол и вторичные спирты, образующие при окислении метилкетоны.   В пробирку поместите 1 каплю раствора йода и до обесцвечивания добавьте по каплям 10%-ный раствор NaOH. Потом прибавьте 1 каплю ацетона. При слабом нагревании от тепла рук выпадает желто-белый осадок с характерным запахом йодоформа. 6. Глюкоза. Глюкоза является альдегидоспиртом, и поэтому проявляет свойства альдегидов и многоатомных спиртов. 6.1. Реакция «серебряного зеркала».   Глюкоза (5% раствор) – 25 мл Нитрат серебра (15% раствор) – 25 мл Аммиак (15% раствор) – 25 мл Едкий натр (10% раствор) – 1-2 мл В пробирку внесите 1 мл раствора нитрата серебра и добавьте по каплям 1 мл раствора аммиака (образуется серый осадок, который растворяется в избытке аммиака), а затем добавьте несколько капель раствора NaOH. К полученной смеси прилейте 1 мл раствора глюкозы и слегка подогрейте пробирку на водяной бане или в пламени горелки. Опишите свои наблюдения. 6.2. Реакция глюкозы с Cu(OH)2 по гидроксильным группам (образование алкоголятов).  В пробирку налейте около 1 мл 10%-ного раствора CuSO4 и добавьте немного 10%-ного раствора NaOH до образования голубого осадка Cu(OH)2. К полученному осадку добавьте по каплям раствор глюкозы. Взболтайте смесь. Что вы наблюдаете? 6.3. Реакция глюкозы с Cu(OH)2 по альдегидной группе. Окисление глюкозы реактивом Фелинга.  Глюкоза (5% раствор) – 15 мл Сегнетова соль – 8 г Сульфат меди – 2 г Едкий натр – 3 г Подготовка реактивов: в отдельных сосудах готовят два раствора. Раствор 1. В 25 мл воды растворяют 2 г сульфата меди. Раствор 2. В 20 мл воды растворяют 8 г сегнетовой соли, к полученному раствору добавляют раствор едкого натра (8 г щелочи в 7 мл воды). В пробирке смешивают по 1 мл раствора 1 и раствора 2, при этом образуется жидкость синего цвета (реактив Фелинга). К реактиву Фелинга приливают 1 мл раствора глюкозы и 1 мл воды, и смесь нагревают на водяной бане. Постепенно синяя окраска раствора исчезает и образуется осадок закиси меди красного цвета. 7. На фенолы. 7.1. С раствором брома. Фенол (5% раствор) Раствор брома в воде (насыщенный раствор) Взаимодействие фенола с бромной водой может использоваться для обнаружения фенола, при этом выпадает в осадок 2,4,6-трибромфенол. При низкой концентрации фенола наблюдается помутнение раствора.  Поместите в пробирку 3 мл бромной воды, добавьте 1 мл раствора фенола и 1 каплю раствора щелочи. Опишите свои наблюдения. 7.2. С раствором FeCl3 . Фенол (5% раствор) Резорцин, пирокатехин, гидрохинон, гваякол, пирогаллол (1% растворы) Ацетат натрия (5% раствор) Хлорное железо (1% раствор) При взаимодействии фенолов с раствором хлоридом железа (III) образуются интенсивно окрашенные комплексные соединения.  В 4 пробирки налейте по 2-3 мл 5%-ного раствора фенола и 1%-ных растворов резорцина, пирокатехина, гидрохинона и гваякола и добавьте в каждую пробирку по несколько капель 1%-ного раствора FeCl3. В пробирках появится различное окрашивание: фенол – фиолетовое; резорцин – темно-фиолетовое, гваякол – зеленое, пирогаллол – буровато-красное. Раствор пирокатехина окрашивается в изумрудно-зеленый цвет, переходящий при сильном разбавлении водой в фиолетово-синий цвет; а при добавлении раствора ацетата натрия или раствора щелочи цвет переходит в темно-красный. Раствор гидрохинона сначала зеленеет, потом буреет (окисление гидрохинона в хинон). Если раствор в пробирке выглядит грязно-бурым, добавьте воды, чтобы лучше увидеть цвет.  Опыты на фильтровальной бумаге На полоску фильтровальной бумаги (3х7 см) нанесите по 1 капле растворов пирокатехина и пирогаллола. Когда капли растекутся, в центре каждого пятна поместите по 1 капле хлорного железа. В обоих случаях можно наблюдать эффект распределительной хроматографии на бумаге – пофазное распределение продуктов окисления в виде концентрических колец. 8. На карбоновые кислоты. Карбоновые кислоты R-COOH обладают значительно более высокой кислотностью по сравнению со спиртами и фенолами (объясните, почему). Они вступают в реакцию нейтрализации не только со щелочами, но карбонатами и гидрокарбонатами щелочных металлов. Карбоновые кислоты вытесняют угольную кислоту из растворов её солей. При этом выделяется углекислый газ и происходит вспенивание раствора. По этой очень простой пробе можно легко отличить карбоновые кислоты от спиртов и других органических соединений.  Прилейте раствор соды к раствору лимонной или щавелевой кислоты. Что Вы наблюдаете? 9. На первичные ароматические амины. Диазотирование анилина и азосочетание соли бензолдиазония с щелочным раствором β-нафтола. В пробирке смешивают 1 мл анилина, 8 мл воды и 2- 3мл конц. соляной кислоты. Полученный прозрачный раствор хлорида фениламмония охлаждают, помещая в снег или воду со льдом. Отдельно готовят раствор 0,8 г нитрита натрия в 2 мл воды и медленно по каплям добавляют его в охлажденный раствор анилина, продолжая охлаждение ( t ≤+5 С). Каплю полученного таким образом раствора соли бензолдиазония наносят на фильтровальную бумагу, рядом наносят каплю свежеприготовленного раствора β-нафтола ( 2 г β-нафтола растворяют в 40 мл 10% раствора NaOH и доводят водой до 100 мл). В месте слияния двух пятен появляется полоса красного цвета (азокраситель).  10. На галогенпроизводные. Проба Бельштейна. На конце медной проволоки делают петлю и прокаливают её в пламени горелки, пока она не перестанет окрашивать пламя в зелёный цвет. Проволоку охлаждают, петельку смачивают или посыпают исследуемым веществом и снова вносят в пламя. В случае присутствия в пробе галогена пламя окрашивается в зелёный (или сине-зелёный цвет). Появление зелёной окраски обусловлено взаимодействием оксида меди (II) с галогенсодержащими органическими соединениями, которое приводит к образованию летучих галогенидов меди (I):  Хлориды и бромиды меди окрашивают пламя в сине-зелёный цвет, йодид меди - в зелёный цвет. Фторид меди в этих условиях нелетуч, поэтому фторорганические соединения пробой Бельштейна не обнаруживаются. Некоторые органические соединения, не содержащие галогенов, но образующие летучие соединения меди, также способны давать положительную пробу Бельштейна (оксихинолин, нитрилы, мочевина и тиомочевина и т.п.). |