АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ
Работа 29
Реакция серебряного зеркала с формальдегидом
Реактивы: 1. Формалин.
2. Аммиачный раствор гидроксида серебра.
Принцип метода. Метод основан на хорошей восстанавливающей способности альдегидов.
Схема реакции:
H 2 C=O + 2*OH HCOONH 4 + 3NH 3 + H 2 O + 2Ag
Ход работы: к 10 каплям аммиачного раствора гидроксида серебра добавьте несколько капель формалина. Слегка подогрейте. Содержимое пробирки буреет и на стенках образуется блестящий налет серебра. Положительной реакция считается и в том случае, когда серебро просто выпадает в осадок (почернение раствора). Реакция эта с кетонами не идет, так как окисление кетонов требует более жестких условий и сопровождается разрывом углеродной цепи.
Работа 30
Самоокисление водных растворов формальдегида
(реакция дисмутации)
Реактивы: 1. Формалин.
9 Индикатор метилрот (красный метиловый).
Принцип метода. Метод основан на повышенной способности формальдегида окисляться. В водном растворе формальдегида происходит самопроизвольная окислительно-восстано-вительная реакция, или реакция дисмутации (реакция Канниццаро). Одна молекула формальдегида окисляется X муравьиной кислоты за счет другой молекулы альдегида, восстанавливая ее в метиловый спирт.
Схема реакции:
Ход работы: к раствору формальдегида добавьте 1 каплю индикатора метилрота. Раствор краснеет, что указывает на кислую реакцию. В тех случаях, когда требуется нейтральный формалин, необходимо нейтрализовать его не посредственно перед работой.
Примечание: реакцию дисмутации дают обычно альдегиды, не имеющие «Н» в α-положении к карбонильной группе. Формальдегид является исключением.
Работа 37
Получение ацетона из уксуснокислого натрия
Реактивы: 1. Уксуснокислый натрий (обезвоженный).
2. Раствор Люголя (раствор йода в KJ).
Оборудование: газоотводная трубка.
Принцип метода: получение ацетона основано на разложении уксуснокислого натрия при его нагревании (пиролизе).
Схема реакции:
Обнаружение ацетона основано на образовании нерастворимого в воде производного ацетона - йодоформа.
Ход работы: сначала приготовьте пробирку со щелочным раствором йода в KJ. Для этого к нескольким каплям раствора йода в K.J (раствор Люголя) добавьте 2 н. раствора NaOH до обесцвечивания. В другую сухую пробирку поместите щепотку (0,1 г) соли - уксуснокислого натрия. Закройте ее пробкой с газоотводной трубкой и осторожно нагрейте на спиртовке. Сначала соль расплавится, потом начинает вспениваться вследствие образования паров ацетона.
Нижний конец трубки опустите в приготовленный щелочной раствор Люголя. Немедленно выпадает желтовато-белый осадок с характерным запахом йодоформа. Реакция образования йодоформа широко применяется в клинической практике для открытия ацетона, который выделяется из организма при нарушении обмена веществ, в частности - при диабете. Иодоформная проба на ацетон очень чувствительна и позволяет открыть ацетон в водных растворах при содержании его ~ 0,04%.
Работа 39
Цветная реакция на ацетон с нитропруссидом натрия
Реактивы: 1. Ацетон, водный раствор.
2. Нитропруссид натрия, 0,5 н. раствор.
3. Гидроксид натрия, 2 н. раствор.
4. Уксусная кислота, 2 н. раствор.
Принцип метода: метод основан на образовании окрашенного соединения ацетона с нитропруссидом натрия. Эта реакция, известная под названием пробы Легаля, служит дополнением к йодоформной пробе на ацетон и широко применяется в клинической практике для открытия ацетона в моче больных сахарным диабетом.
Ход работы: к нескольким каплям 0,5 н. раствора нитропруссида натрия добавьте 3 капли раствора ацетона и 1 каплю 2 н. раствора NaOH. Появляется красное окрашивание, которое от добавления 1 капли 2 н. СН 3 СООН усиливается, принимая вишнево-красный оттенок.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Написать и назвать по ИЮПАК и рациональной но менклатурам структурные
формулы трех членов гомологического ряда алифатических альдегидов и кетонов.
2. Указать главные типы реакций для альдегидов и кетонов.
3. Отметить сходство и различие в свойствах альдегидов и кетонов.
4. Объяснить на любом примере механизм реакции присоединения для ацетона.
5. Написать реакцию образования ацеталей. Объяснить.механизм.
6. Какие продукты получаются при окислении 2-пентанона и пентаналя?
7. В чем различие между реакциями полимеризации и конденсации? Приведите
8. Какими реакциями можно отличить ацетон от пропаналя?
9. Определите строение вещества, имеющего эмпирическую формулу СзН 6 О, если оно
дает реакцию серебряного зеркала, превращаясь в пропановую кислоту.
10. С помощью химических реакций различите пропаналь и акриловый альдегид.
11. Написать уравнения реакций, позволяющих осуществить переход от бензофенона к
Очень наглядным является опыт с красивым эффектом образования на стекле зеркального покрытия. Для этой реакции необходимо запастись опытом и терпением. В этой статье вы узнаете о необходимых и особенностях подготовки оборудования, а также увидите, по каким уравнениям реакций протекает этот процесс.
Суть реакции серебряного зеркала - в образовании металлического серебра в результате окислительно-восстановительной реакции при взаимодействии аммиачного раствора серебряного оксида в присутствии альдегидов.
«Серебряное зеркало» (пробирка слева)Для создания стойкого серебристого слоя понадобится:
- стеклянная колба емкостью до 100 мл;
- раствор аммиака (2,5-4%);
- нитрат серебра (2%);
- водный раствор формальдегида (40%).
Вместо и можно взять готовый реактив Толленса - аммиачный раствор оксида серебра. Для его создания нужно добавить 1 грамм нитрата серебра в 10 капель воды (если жидкость будет храниться долго, надо поместить ее в темное место или в стеклянную емкость с темными стенками). Непосредственно перед опытом раствор (около 3 мл) надо смешать в пропорции 1:1 с 10%-ным водным раствором гидроксида натрия. Серебро может выпасть в осадок, поэтому его разводят, медленно добавляя аммиачный раствор. Рекомендуем провести еще один зрелищный опыт с аммиачным раствором и напечатать «химическую фотографию».
Реакция проводится при комнатной температуре. Обязательное условие успешного финала - это идеально чистые и гладкие стенки стеклянного сосуда. Если на стенках будут малейшие частички загрязнений, осадок, получаемый в результате опыта, станет рыхлым слоем черного или темно-серого цвета.
Для очистки колбы нужно использовать разные виды растворов щелочей.Так, для обработки можно взять раствор , который после очистки приходится смывать дистиллированной водой. Промывать колбу от чистящего средства необходимо много раз.
Почему так важна чистота сосуда
Дело в том, что коллоидные частицы серебра, образующиеся в конце опыта, должны прочно сцепиться с поверхностью стекла. На его поверхности не должно быть жиров и механических частиц. вода не содержит солей и идеально подходит для финишной очистки колбы. Ее можно приготовить в домашних условиях, но проще купить готовую жидкость.
Уравнение реакции серебряного зеркала:
Ag₂O + 4 NH₃·Н₂О ⇄ 2ОН + 3Н₂О,
где ОН - это гидроксида диамминсеребра, получившийся при растворении оксида металла в водном растворе аммиака.
Молекула комплекса диамминсеребра
Важно! Реакция работает при слабых концентрациях аммиака - внимательно соблюдайте пропорции!
Так протекает окончательный этап реакции:
R (какой-либо альдегид)-CH=O + 2OH → 2Ag (коллоид серебра, выпавший в осадок) ↓ + R-COONH₄ + 3NH₃ + H₂O
Второй этап реакции лучше проводить, аккуратно нагревая колбу над пламенем горелки - это увеличит шансы, что опыт пройдет успешно.
Что может показать реакция серебряного зеркала
Эта интересная химическая реакция демонстрирует не только определенные состояния вещества - с ее помощью можно выполнить качественное определение альдегидов. То есть подобная реакция решит вопрос: есть ли в растворе альдегидная группа или нет.
Общая структурная формула альдегидов
Например, в подобном процессе можно узнать, что содержится в растворе: глюкоза или фруктоза. Глюкоза даст положительный результат - получится «серебряное зеркало», а фруктоза содержит кетоновую группу и получить осадок серебра нельзя. Для того чтобы провести анализ, вместо раствора формальдегида необходимо добавлять 10%-ный раствор глюкозы. Рассмотрим, почему и как растворенное серебро превращается в твердый осадок:
2OH + 3H₂O + C₆H₁₂O₆ (глюкоза) = 2Ag↓+ 4NH₃∙H₂O + C₆H₁₂O₇ (образуется глюконовая кислота).
Выполнение работы:
В пробирку налили 1 мл формалина и прибавили немного аммиачного раствора оксида серебра. Пробирку нагрели. Наблюдаем осаждение серебра на стенках и дне пробирки. Поверхность стекла становится отражающей, т. к. в этом есть принцип изготовления зеркал.
Опыт 2. Окисление бензальдегида кислородом воздуха
Выполнение работы:
Каплю бензальдегида поместили на предметное стекло и оставили на воздухе на 30 мин. Наблюдаем образование белых кристаллов по краям капли. Произошла реакция окисления, образовалась бензойная кислота.
Опыт 3. Получение ацетона из ацетата натрия
В пробирку поместили чуть-чуть порошка ацетата натрия и закрыли пробкой с газоотводной трубкой. Пробирку укрепили на штативе. Конец газоотводной трубки опустили в пробирку с водой. Пробирку с ацетатом натрия нагрели. Наблюдаем выделение пузырьков газа в пробирке с водой и чувствуется специфический запах ацетона. После прекращения реакции в первую пробирку добавляем одну каплю концентрированной соляной кислоты. Наблюдаем выделение пузырьков углекислого газа.
Реакция серебряного зеркала — это красивое название химической реакции, результатом которой является выпадение тонкого слоя серебра на стенках того сосуда, где проходил процесс. Когда-то так и обрабатывались все поверхности, где нужен был зеркальный налет.
Сейчас этот способ получения тонкого металлического налета на стекле или керамике применяется только в том случае, если необходимо создать токопроводящий слой на диэлектриках, а также при производстве оптики для телескопов, фотоаппаратов и т. п. Использовать эту реакцию можно и для получения . Столь поэтичное название простой химической реакции основано на ажиотаже, который возникает там, где речь заходит о драгоценных металлах — золоте и серебре.
Для того чтобы провести восстановление серебра из его оксида не в лабораторных условиях, необходимо в воде растворить азотнокислое серебро. Взять его можно в аптеке. Это ляписный карандаш. Воду лучше использовать дистиллированную. Получить ее можно простой конденсацией воды, испаряющейся из кипящего чайника. Если исходить из полулитровой емкости, то в таком количестве раствора азотнокислого серебра необходимо растворить еще нашатырный спирт (1 ч. л.). Сюда же нужно добавить 2-3 капли формальдегида — формалина.
Все реактивы вступают в реакцию не сразу, поэтому взболтайте как следует раствор и оставьте его в покое примерно на сутки. Если все пройдет успешно, то за этот срок ваша банка покроется тонким металлическим слоем. Таким же слоем покроется тот предмет, который вы поместите в банку.
Иногда что-то идет неправильно и вместо зеркала реакция дает серые осажденные хлопья. Это говорит о том, что реактивы были не совсем чистые. Чаще всего претензии нужно предъявлять к воде и чистоте посуды. Особенно следует обратить внимание на кислотность воды, поскольку больше всего неожиданностей происходит в щелочной среде.
Индикаторная функция реакции
С помощью этой реакции определяют наличие в растворе альдегидов. К этой группе относятся такие органические вещества, которые имеют альдегидную группу. Иначе их называют спиртами, лишенными водорода. Присутствие альдегида в растворе и дает эффект зеркала.
Аммиачный раствор оксида серебра используется для определения моносахаридов и дисахаридов. К первой группе относится глюкоза во всех ее изомерных состояниях, ко второй — лактоза и мальтоза. Особенно реакция серебряного зеркала характерна для глюкозы, что и нашло свое отражение в методах выявления глюкозы и фруктозы.
Несмотря на сходство этих веществ и на то, что фруктоза изомерна глюкозе, они все же разные. В открытой форме альдегидная группа присутствует только у глюкозы. Соответственно, осаждаться серебро будет только в присутствии глюкозы, фруктоза же такой реакции не даст. Но в щелочной среде и фруктоза может дать положительную реакцию.
Таким образом, оксид серебра как реактив может быть применен в качестве индикатора наличия в растворе определенной группы веществ. Кроме того, с помощью описанной реакции вы можете получить чистое серебро, серебряное зеркало и пластинку, с двух сторон покрытую металлическим налетом, что не только забавно, но и часто полезно.
Продолжим тему химических опытов, поскольку надеемся, что они вам обязательно понравятся. На этот раз представляем вашему вниманию очередной завораживающий опыт, в ходе которого мы получим серебряное зеркало.
Начнем с просмотра видеоролика
Нам понадобится:
- емкость;
- нитрат серебра;
- горячая вода;
- аммиачный раствор 10%;
- глюкоза;
- спиртовая горелка
Начнем с нитрата серебра. Берем примерно грамм от него и разбавляем в небольшом количестве горячей воды.
Далее к полученному раствору добавляем гидроксид натрия. В ходе этой реакции образуется оксид серебра, который выпадает в осадок.
Далее к осадку оксида серебра приливаем 10 процентный аммиачный раствор. Приливать аммиачный раствор нужно до тех пор, пока осадок не растворится.
В ходе этой реакции образуется аммиакат серебра. Добавляем полученному раствору 5 граммов глюкозы.
Теперь нужно нагреть полученную смесь. Для этого зажигаем спиртовую горелку и кладем стакан на нее, чтобы смесь постепенно нагревалась. Во время этой реакции выделяется очень большое количество аммиака, поэтому эту реакцию нужно проводить или под вытяжкой, или на улице. В ходе реакции также может образоваться нитрит серебра, который является очень опасным веществом, поэтому посуду после реакции нужно тщательно промыть.
Спустя некоторое время на стенках стаканчика постепенно начинает оседать тонкий слой серебра. Реакция завершается спустя примерно 15 минут после начала нагревания.
Для того, чтобы получить более ровный слой серебра, нужно положить стакан со смесью в большую емкость, залить в емкость горячей воды и положить на спиртовую горелку. Температура, таким образом, будет распределяться равномерно и результат будет более эффектным.