М И Н И СТ Е РСТ В О О БРА ЗО В А Н И Я РО ССИ Й СК О Й Ф Е Д Е РА Ц И И В О РО Н Е Ж СК И Й ГО СУ Д А РСТ В Е Н Н Ы Й У...
12 downloads
171 Views
250KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
М И Н И СТ Е РСТ В О О БРА ЗО В А Н И Я РО ССИ Й СК О Й Ф Е Д Е РА Ц И И В О РО Н Е Ж СК И Й ГО СУ Д А РСТ В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РСИ Т Е Т
« О Р ГА Н И Ч Е С К А Я Х И М И Я » М Е Т О Д И Ч Е С К И Е У К А ЗА Н И Я И Л А Б О Р А Т О Р Н ЫЕ Р А Б О Т Ы по специа льности 011600 «БИ О Л О ГИ Я »(Е Н .Ф .04.3)
В оронеж 2003
2
У тверждено на учно – м етодическ им советом х им ическ ого ф а к ультета В ГУ , проток ол№ 4 от24 янва ря 2003 г.
Соста вители:
доц., к .х .н. Ш м ы рева Ж .В . доц., к .х .н. М оисеева Л .В . доц., к .х .н. СоловьевА .С. а сс., к .х .н. П оном а рева Л .Ф . а сс., к .х .н. М едведева С.М . а сс. П етровВ .В .
М етодическ ие ука за ния подготовлены на к а ф едре орга ническ ой х им ии х им ическ ого ф а к ультета В оронежск ого госуда рственного университета . Рек ом ендуется для студентов2 к урса дневного отделения б иолого – почвенного ф а к ультета .
3
ПЛ А Н – ГР А Ф И К ВЫПО Л Н Е Н И Я М А Л О ГО ПР А К Т И К У М А ПО О Р ГА Н И Ч Е С К О Й Х И М И И .* Ф орм а № В ид за нятий Ч ас Т ем а к онтроля За да чи пра к тик ум а Т ех ник а инструкта 1. В водное за нятие. 4 б езопа сности. ж К а чественны й и отчетв Л а б ора торна я 2. 4 к оличественны й а на лиз тетра ди ра б ота . орга ническ их соединений. Т еория строения Бутлерова . к оллок О сновны е понятия. И зом ерия. виум Э лек тронны е предста вления в 3-4. Сем ина р 8 орга ническ ой х им ии. Н ом енк ла тура орга ническ их веществ. к оллок Сем ина р, виум , 5. ла б ора торны е 4 А лк а ны , цик ла ны . отчетв ра б оты . тетра ди 6. --//-4 А лк ены , диены . --//-7. --//-4 А лк ины . --//-8. --//-4 А ром а тическ ие углеводороды . --//-К онтрольна я 9. 4 А лк а ны , а лк ены , а лк ины , а рены . ра б ота . к оллок Сем ина р, Спирты , м ногоа том ны е виум , 10. ла б ора торны е 4 спирты , ф енолы . отчетв ра б оты . тетра ди 11. --//-4 А льдегиды , к етоны . --//-К а рб оновы е к ислоты и их --//-12. --//-4 производны е. К ислородсодержа щие --//-К онтрольна я 13. 4 ф унк циона льны е производны е ра б ота . углеводородов к оллок Сем ина р, А зотсодержа щие виум , 14. ла б ора торны е 4 ф унк циона льны е производны е отчетв ра б оты . углеводородов тетра ди 15. --//-4 У глеводы . --//-16. --//-4 М оно-, ди-, полиса х а риды . --//-17. --//-4 Белк и. --//-О сновны е к ла ссы орга ническ их за чет 18. За четное за нятие. 4 соединений.
4
* В озм ожно проведение 1-2 за нятий по тех ник е ла б ора торны х ра б от и синтезуорга ническ их соединений. О С Н О ВН ЫЕ ПР А ВИ Л А Р А Б О Т Ы В Л А Б О Р А Т О Р И И О Р ГА Н И Ч Е С К О Й Х И М И И . 1. В о врем я ра б оты в ла б ора тории соб лю да йте чистоту, тиш ину и порядок . 2. Н е ра зреш а ется ра б ота ть в ла б ора тории в отсутствии ла б ора нта или препода ва теля. За преща ется на х ождение посторонних лиц вла б ора тории. 3. П риступа йте к к а ждой ра б оте тольк о с ра зреш ения препода ва теля и после полного усвоения всех ее опера ций. За преща ется производить ра б оты , не связа нны е непосредственно свы полнением за да ния. 4. В ла б ора тории следует ра б ота ть в х а ла та х из х лопча тоб ум а жной тк а ни. 5. В ла б ора тории за преща ется приним а ть пищу, пить воду, к урить. 6. В о врем я ра б оты не следует к а са ться рука м и лица : м ногие орга ническ ие вещества сильно ра здра жа ю т к ожу, а при попа да нии на слизистую об олочк у гла з вы зы ва ю т сильное жжение и последую щее воспа ление. 7. В о врем я на грева ния жидк остей или тверды х тел в проб ирк а х (или к олб а х ) не на пра вляйте отверстие сосуда на себ я или на соседей, не за гляды ва йте в проб ирк и (к олб ы ) сверх у, та к к а к в случа е возм ожного вы б роса на гретого вещества м ожетпроизойти несча стны й случа й. 8. Н а грева ние проб ирок и других стек лянны х сосудов следует производить очень осторожно и постепенно; перед на грева нием на пла м ени, песча ной б а не проб ирк а или сосуд должны б ы ть вы терты сна ружи на сух о. 9. К а тегорическ и за преща ется проб ова ть к а к ие-либ о вещества на вк ус. О пределять за па х соединения м ожно, осторожно на пра вляя к себ е его па ры легк им движением руки. 10. О ста тк и х им ическ их реа к тивовслива ю тся впредна зна ченны е для них специа льны е ск лянк и, на х одящиеся в вы тяжны х ш к а ф а х . Н е б роса йте в ра к овины б ум а гу, песок , ва ту, б итое стек ло и другие тверды е предм еты . 11. П ри ра б оте с м ета ллическ им на трием соб лю да йте особ ую осторожность. Н и в к оем случа е не допуск а йте соприк основения его с водой, та к к а к м ожет произойти сильны й взры в, пожа р и несча стны й случа й. Н ельзя б ра ть на трий рука м и, а тольк о пинцетом или щипца м и. В се ра б оты сна трием следуетпроводить, тольк она девза щитны е очк и. 12. Горю чие и легк овоспла м еняю щиеся жидк ости нельзя на грева ть в приб ора х на отк ры том пла м ени (на сетк е), держа ть вб лизи отк ры того пла м ени. Э ти вещества на грева ю т и отгоняю т на элек трическ ой, водяной или воздуш ной б а не со ск ры ты м на грева тельны м элем ентом .
5
13. П ри возник новении пожа ра нем едленно вы к лю чите га з и элек троприб оры , уб ерите все горю чие вещества пода льш е от огня, за сы пьте песк ом или на к ройте войлочны м , ш ерстяны м или а сб естовы м одеялом оча г пожа ра . Больш ое пла м я туш а т с пом ощью углек ислотны х огнетуш ителей. О сильном пожа ре следует тот ча с же сооб щить дежурном у(пожа рной ох ра не). 14. Е сли за горится одежда , постра да вш его следует об лить водой или нем едленно пова лить на пол и на к ры ть войлочны м или ш ерстяны м одеялом , к оторое не сним а ю т до тех пор, пок а не пога снет пла м я. М ожно потуш ить пла м я, перек а ты ва ясь пополу. 15. П ри терм ическ их ожога х нем едленно дела йте длительную прим очк у об ожженного м еста 0,5%-ны м ра створом перм а нга на та к а лия или этиловы м спиртом , за тем на несите на пора женны й уча сток м а зь от ожогов. 16. П ри ожога х к ислота м и пора женное м есто пром ойте 10-15 м ин. проточной водой, а за тем 3%-ны м ра створом гидрок а рб она та на трия (NaHCO3). Е сли пора жены гла за , то после длительной об ра б отк и водой пром ойте 2-3%-ны м ра створом гидрок а рб она та на трия и на пра вьте постра да вш его к вра чу. 17. П ри ожога х едк им и щелоча м и х орош о пром ойте об ожженное м есто проточной водой, за тем 1%-ны м ра створом уксусной к ислоты . П ри попа да нии ра створов щелочей в гла за их сра зуже об ильно пром ы ва ю т водой, а за тем 0,5%-ны м ра створом б орной к ислоты ; да лее необ х одим о нем едленно об ра титься к вра чу. 18. П ри попа да нии ра здра жа ю щих орга ническ их веществ на к ожу их б ы стро см ы ва ю тб ольш им к оличеством подх одящего ра створителя (спирт, а цетон). 19. П ри пореза х стек лом уда лите из ра ны видим ы е оск олк и стек ла , об ра б ота йте ра ну3%-ны м спиртовы м ра створом йода и на ложите повязк у. П ри сильном непрек ра ща ю щем ся к ровотечении, особ енно в случа е повреждения а ртерии, рек ом ендуется на ложить жгут вы ш е ра ны , после чего постра да вш его следуетна пра вить к вра чу. К А Ч Е С Т ВЕ Н Н ЫЙ ЭЛ Е М Е Н Т Н ЫЙ А Н А Л И З О Р ГА Н И Ч Е С К И Х ВЕ Щ Е С Т В. К а чественны й элем ентны й а на лиз является одним из способ ов идентиф ик а ции орга ническ их веществ. За да чей его служит определение элем ентов, об ра зую щих да нное соединение. Э то: углерод, водород, к ислород, а зот, сера , га логены . Т а к к а к элем енты в орга ническ ой м олек уле связа ны к ова лентны м и связям и, необ х одим о ра зруш ить м олек улу и преоб ра зова ть элем енты в ионизирую щиеся в воде неорга ническ ие соединения, либ о в просты е
6
вещества , к оторы е легк о об на ружить известны м и а на литическ им и реа к циям и. Д ля этого орга ническ ое вещество ок исляю тили спла вляю тего см ета ллическ им на трием . 1. О ткрытие углерода и в одорода в орган ич еском в ещ еств е. См еш ива ю т на ча совом стек ле ра вны е об ъ ем ы исследуем ого орга ническ ого вещества и порош к а ок иси м еди. См есь пересы па ю т в сух ую проб ирк у, к оторую за к ры ва ю т проб к ой с га зоотводной труб ой. П роб ирк у за к репляю т в ла пк е ш та тива почти горизонта льно, и к онец га зоотводной труб к и вводят в другую проб ирк у, содержа щую неск ольк о м иллилитров прозра чной известк овой или б а ритовой воды та к , чтоб ы труб к а б ы ла слегк а погружена в жидк ость. См есь на грева ю т сна ча ла осторожно, за тем сильнее. Н а б лю да ю т об ра зова ние воды по появлению к а пель на х олодны х стенк а х проб ирк и и об ра зова ние углек ислого га за по появлению оса дк а углек ислого к а льция (или б а рия). У ра внения реа к ций: C + 2CuO
t°
CO 2 + Ca(OH )2
2Cu + CO 2 CaCO 3 + H 2O
2. О ткрытие азота, серы и галоген а. Н еб ольш ое к оличество исследуем ого вещества пом еща ю т в сух ую проб ирк у и к ла дут туда же к усочек м ета ллическ ого на трия. П роб ирк у на грева ю т до ра спла вления на трия (после чего на б лю да ется вспы ш к а ), а за тем - до к ра сного к а ления. Горячую проб ирк уб ы стро опуск а ю твступк у с дистиллирова нной водой та к , чтоб ы проб ирк а ра стреск а ла сь (осторожно, да льш е отлица !). Ч ерны е к усочк и спла ва да льш е ра зм ельча ю т пестик ом , перелива ю т содержим ое ступк и в проб ирк у и на грева ю т до к ипения. За тем отф ильтровы ва ю т, полученную щелочную жидк ость использую т для проб на серу, а зоти га логены . Ж идк ость должна б ы ть б есцветной; желта я или к оричнева я ее ок ра ск а ука зы ва ет на неполное ра зруш ение исх одного вещества . В этом случа е опы тповторяю тсновой порцией вещества . 2. 1. О ткрытие серы. а ) К I м л ра створа нитра та свинца прилива ю тра створ едк ого на тра по к а плям до ра створения первона ча льно об ра зую щегося оса дк а и за тем доб а вляю тнеск ольк ок а пель щелочной жидк ости, полученной, к а к ука за но вы ш е. П оявление тем но-к оричневой ок ра ск и или об ра зова ние черного
7
оса дк а сульф ида свинца ука зы ва ет, что исследуем ое вещество содержа ло серу. Pb(NO3)2 + 4NaOH → 2NaNO3 + Na2PbO2 + 2H2O Na2S + Na2PbO2 + H2O → PbS ↓ + 4NaOH б ) К I м л щелочной жидк ости доб а вляю т 1-2 к а пли ра створа нитропруссида на трия. В присутствии серы см есь приоб рета ет ярк оф иоле-товую ок ра ск у. N a 2[ F e(CN )5N O ] + N a 2S
N a 3[ F e(CN )5ON SN a ]
2. 2. О ткрытие азота. К неск ольк им м иллилитра м щелочной жидк ости доб а вляю т к риста ллик железного к упороса , к ипятятсм есь 1-2 м ин., ох ла жда ю т, да ю т постоять 3-5 м ин. и подк исляю т ра зб а вленной соляной к ислотой. О б ра зова ние синего оса дк а б ерлинск ой ла зури ука зы ва ет, чтоисх одное вещество содержа ло а зот. Е сли а зота м а ло, то ра створ после подк исления ок ра ш ива ется взелены й цвет. F eSO 4 + 2N aCN F e(CN )2 + 4NaCN 3Na 4[ F e(CN )6 ] + 2F eSO 4
F e(CN )2 + N a 2SO 4 N a 4[ F e(CN )6 ] F e4[ F e(CN )6 ]3 + 6N a 2SO 4
2. 3. О ткрытие галоген ов . а ) Н еск ольк о м иллилитров щелочной жидк ости подк исляю т к онцентрирова нной а зотной к ислотой и к ипятят (в вы тяжном ш к а ф у!) неск ольк о м инут для уда ления сероводорода и синильной к ислоты , к оторы е м еш а ю тпоследую щей реа к ции. К осты вш ей жидк ости доб а вляю т неск ольк ок а пель ра створа нитра та сереб ра . О б ра зова ние х лопьевидного оса дк а га логенида сереб ра ука зы ва ет на присутствие га логена . NaHal + AgNO3
AgHal + NaNO3
б ) П роб а Бельш тейна на га логены : М едную проволочк упрок а лива ю т вб есцветном пла м ени горелк и допрек ра щения ок ра ш ива ния пла м ени. Д а в почерневш ей проволочк е осты ть, погружа ю тее ворга ническ ое вещество и снова вводят проволочк у в пла м я. В присутствии га логенов пла м я ок ра ш ива ется взелены й цвет. О к ра ск а пла м ени об ъ ясняется об ра зова нием летучих при вы сок ой тем пера туре га логенидовм еди.
8
Следует пом нить, что нек оторы е цветны е вещества (производны е пиридина , м очевины и другие), не содержа щие га логена , да ю т положительную проб у Бельш тейна , по-видим ом у, в результа те об ра зова ния циа нистой м еди. П оэтом унеоб х одим о подтвердить на личие га логена вы ш еописа нной реа к цией снитра том сереб ра . ПО Л У Ч Е Н И Е И С ВО Й С Т ВА О С Н О ВН ЫХ К Л А С С О В О РГА Н И Ч Е С К И Х С О Е Д И Н Е Н И Й . I. Предельн ые углев одороды (алкан ы). О бразов ан ие и св ой ств а м етан а. В сух ую проб ирк у пом еща ю т неск ольк о гра м м ов тща тельно ра стертой в ступе см еси а цета та на трия и на тронной извести. У к репляю т проб ирк угоризонта льно и, присоединив га зоотводную труб к у, на грева ю т см есь в проб ирк е пла м енем горелк и сна ча ла осторожно, а за тем сильно. О пуск а я га зоотводную труб к ув отдельны е проб ирк и с б ром ной водой и перм а нга на том к а лия, уста на влива ю т, изм еняется ли ок ра ск а этих реа к тивов при пропуск а нии пузы рьк ов м ета на , т. е. происх одит ли б ром ирова ние м ета на или егоок исление. Реа к ция об ра зова ния м ета на из а цета та на трия и на тронной извести (см еси NaOH и Ca(OH)2) идетпо сх ем е: O CH3 - C
+ NaOH
CH4 + Na2 CO 3
ONa
II. Этилен ов ые углев одороды (олеф ин ы). О бразов ан ие и св ой ств а этилен а. П ом еща ю т в проб ирк уI м л спирта и осторожно, при взб а лты ва нии, прилива ю т 4 м л к онцентрирова нной серной к ислоты . В ра зогревш ую ся см есь б роса ю тк ипятильны й к а м еш ек , присоединяю тга зоотводную труб к у и осторожно на грева ю тпроб ирк удо на ча ла ра вном ерного вы деления га за . Реа к ционна я см есь при этом чернеет. О пуск а я га зоотводную труб к у в проб ирк и с б ром ной водой и перм а нга на том к а лия уста на влива ю т, происх одитли б ром ирова ние и ок исление этилена . П олуч е ние : CH 3CH 2OH + HOSO 2OH CH 3CH 2OSO 2OH
CH 3CH 2OSO 2OH + H 2O CH 2 = CH 2 + H OSO 2OH
С в ойст в а эт иле на. П рисоединение б ром а : CH 2 = CH 2 + Br 2
BrCH 2 - CH 2Br 1,2-диб ром эта н
О к исление К MnO4(р-р) - реа к ция В а гнера :
9 3CH 2 = CH 2 + 2K M nO 4 + 4H 2O
3CH 2 - CH 2 + 2M nO 2 + 2KOH OH
OH
этиленглик оль
III. А ц етилен ов ые углев одороды (алкин ы). О бразов ан ие и св ой ств а ац етилен а. Н а дно сух ой проб ирк и пом еща ю т м а леньк ий к усочек к а рб ида к а льция. О сторожно прилива ю т воду, за к ры ва ю т га зоотводной труб к ой и пропуск а ю т га з через проб ирк и: 1) с б ром ной водой, 2) с ра створом перм а нга на та к а лия, 3) с а м м иа чны м ра створом гидроок иси сереб ра , 4) с а м м иа чны м ра створом ок иси м еди. О тм еча ю т происх одящие изм енения. Д ля испы та ния взры вча ты х свойств а цетиленидов сереб ра и м еди их отф ильтровы ва ю т, суш а ти осторожно на грева ю тна а сб естовой сетк е. П олуч е ние а цетилена : Ca
CH
H OH
C
+ Ca(OH )2
+ H OH
C
CH
С в ойст в а аце т иле на: 1) присоединение б ром а CH
BrCH = CHBr
CH + Br 2
+ Br 2
Br 2CH - CH Br 2 1,1,2,2-тетра б ром эта н
1,2-диб ром этен
2) ок исление К MnO4(р-р) CH
CH
KM nO 4 p-p
HCOOH + CO 2
3) за м ещение водорода на А g (или Cu) CH
CH + 2[ Ag(N H 3)2 ]OH
AgC
CAg + 4NH 3 + 2H 2O
а цетиленид сереб ра
IV. А ром атич еские углев одороды (арен ы). О бразов ан ие и св ой ств а бен зола и егогом ологов . 1) П олучение б ензола : В проб ирк ус га зоотводной труб к ой пом еща ю т см есь ∼2 г б ензоа та на трия и ∼4 г на тронной извести. П роб ирк уосторожно на грева ю т. К онец га зоотводной труб к и пом еща ю тв проб ирк ус водой, где вверх нем слое соб ира ется б ензол, им ею щий х а ра к терны й за па х . COONa + NaOH
+ Na2CO3
10
2) Н итрова ние толуола : В проб ирк е готовят нитрую щую см есь из 2 м л а зотной к ислоты и 2,5 м л серной к ислоты . К ох ла жденной см еси в неск ольк о прием ов при встрях ива нии вносят 1 м л толуола . П осле на грева ния (∼ 15 м ин) на водяной б а не, а за тем ох ла ждения влива ю т в проб ирк уводы . О б ра зую ща яся см есь о- и п-нитротолуола оседа ет на дно. О тм етьте х а ра к терны й м инда льны й за па х . CH3
CH3 HNO3
CH3
NO2 +
-H2O; H2SO4
NO2 о- нитротолуол
n - нитротолуол
3) В за им одействие с б ром ом : В одну проб ирк у пом еща ю т 4 м л б ензола , в другую – 4 м л толуола , за тем в к а ждую доб а вляю т по 1 м л ра створа б ром а в CCl4. Содержим ое к а ждой проб ирк и делятна две ча сти, в одну из к оторы х вносят железны е опилк и. О тм еча ю т отсутствие призна к ов реа к ции при к ом на тной тем пера туре. П ри осторожном на грева нии (водяна я б а ня) на б лю да ю т вы деление HBr (пок ра снение ла к м усовой б ум а жк и) во всех проб ирк а х с б ром ом б ез к а та лиза тора , к ром е содержа щей б ензол. Т а к же отм еча ю т ра зны й за па х веществ, об ра зова вш их ся при б ром ирова нии толуола вра зличны х условиях . усиление ок ра ш ива ния вследствии к ом плек сооб ра зова ния Br
+ Br2
+
Fe CH 3
CH 3
Br
о - б ром толуол
+ 2Br 2
+ 2HBr
+
Fe
CH 3 2
HBr
Br
n - б ром толуол
CH 2 Br hν t°
2
+ 2HBr
б ензилб ром ид
4) О к исляем ость а ром а тическ их углеводородов: П ом еща ю т в две проб ирк и по 1 м л ра створа перм а нга на та к а лия и по 1 м л ра зб а вленной серной к ислоты и за тем доб а вляю т в одну проб ирк у неск ольк о к а пель б ензола , а в другую - неск ольк о к а пель толуола . Сильно встрях ива ю т об е
11
проб ирк и в течение неск ольк их м инут. О дна из см есей в этих условиях б ы стро м еняет ок ра ск у, что особ енно за м етно на поверх ности ра здела м еждууглеводородом и водны м слоем . KMnO 4 H 2 SO 4 COOH
CH 3 KMnO 4 H 2 SO 4
б ензой на я к ислота
V. С п ирты, м н огоатом н ые сп ирты, ф ен олы. А . С в ой ств а п редельн ых одн оатом н ых сп иртов . 1. О бразов ан ие и гидролиз алкоголята. В проб ирк у с б езводны м спиртом осторожно погружа ю т к усочек чистого м ета ллическ ого на трия ра зм ером с горош ину. Д ля предотвра щения ра зогрева ния см еси и вы к ипа ния спирта ох ла жда ю т проб ирк у х олодной водой. Ж идк ость постепенно густеет, на трий пок ры ва ется слоем твердого а лк оголята и, реа к ция за м едляется на стольк о, что для ее уск орения треб уется слегк а на грева ть проб ирк у. П олученны й к онцентрирова нны й ра створ а лк оголята при ох ла ждении за к риста ллизовы ва ется. Д об а вляю т в проб ирк у5 м л воды и испы ты ва ю т ф енолф та леином реа к цию полученного ра створа . 2C2 H5 OH + 2Na
2C2 H5 ONa + H 2 этила т на трия
C2 H5 ONa +
H2 O
C2 H5 OH +
NaOH
2. Этериф икац ия. 2.1. О бразов ан ие п ростых эф иров . См еш ива ю т в проб ирк е 1 м л этилового спирта и 1 м л к онцентрирова нной серной к ислоты . Сильно ра зогревш ую ся см есь на грева ю т до к ипения, при этом не об на ружива ется ни об ра зова ния горю чих па ров, ни появления за па х а эф ира . У да лив на гретую проб ирк уот горелк и, очень осторожно прилива ю тк см еси еще 5-10 к а пель спирта , при этом сра зуже появляется за па х эф ира .
12 HOSO2OH
C2H5OH +
C2H5OSO2OH +
C2H5OSO2OH + H2O
C2H5OH
t°
H2SO4 C2H5OC2H5 + диэтиловы й эф ир
2.2. О бразов ан ие слож н ых эф иров . В сух ую проб ирк уна лива ю т 2 м л ледяной уксусной к ислоты , 2 м л изоа м илового спирта и 1 к а плю к онцентрирова нной серной к ислоты , встрях ива ю т ее и на грева ю т. За тем проб ирк уох ла жда ю т и доб а вляю т в нее 2-3 м л х олодной воды , об ра зова вш ийся изоа м ила цета т всплы ва ет на поверх ность, при этом ощуща ется за па х груш евой эссенции. O
O CH3 C
+ CH3 CH CH2 CH2OH OH
H2SO4
CH3 C
+ H2O O
CH3
CH2 CH2 CH CH3 CH3 изоам иловы й эф ир у к су сной к ислоты (изоам илацетат)
3. О кислен ие изоам илов огосп ирта. В см есь из 6 к а пель к онцентрирова нной серной к ислоты и 3 к а пель изо-а м илового спирта вносят0,5 г б их ром а та к а лия. См есь встрях ива ю ти доб а вляю т 0,5 м л воды . П ри на грева нии изм еняется ок ра ск а см еси и одноврем енно ощуща ется сла дк ова ты й за па х изо-ва лериа нового а льдегида ; при продолжении на грева ния появляется неприятны й за па х изо-ва лериа новой к ислоты . O
K2Cr2O7 CH3CH- CH2 - CH2OH
H2SO4
CH3
CH3 - CH- CH2 - C CH3
H
H2SO4
изовалериановый альдегид
изоам иловый сп ирт
O
K2Cr2O7 CH3 - CH- CH2 - C CH3
H
изовалериановая кислота
4. О бразов ан ие й одоф орм а из сп ирта. О пы т проводят па ра ллельно с этиловы м и другим и спирта м и: См еш ива ю т в проб ирк и 3-4 к а пли исследуем ого спирта и 2-3 м л воды . Слегк а на грева ю т полученны й ра створ на водяной б а не при тем пера туре NaIO + NaI + H2O; NaIO O OH + [O] CH3 C + H2O H O
I2 + 2 NaOH CH3 CH2
3 NaIO + CH3
C
CHI3 + HCOONa + 2NaOH йодоф орм
NaI + [O]
13
60 °С, доб а вляю т к нем у 0,5-1 м л ра створа йода , а за тем по к а плям прилива ю т ра зб а вленную щелочь до исчезновения ок ра ск и. О тм еча ю т изм енение ок ра ск и и за па х а реа к ционной см еси. Б . С в ой ств а м н огоатом н ых сп иртов . 1. К ом п лексообразов ан ие м н огоатом н ых сп иртов . В трех проб ирк а х получа ю т гидроок ись м еди, для чего в ра зб а вленны й ра створ сульф а та м еди вводят ра створ щелочи. За тем в проб ирк и доб а вляю т по 3-5 к а пель спирта : глицерина , этиленглик оля и этилового спирта . П роб ирк и встрях ива ю т и отм еча ю т появление в нек оторы х из них х а ра к терной ок ра ск и жидк ости. За тем доб а вляю тк этим ра створа м изб ы ток ра зб а вленной соляной к ислоты и снова на б лю да ю т изм енение ок ра ск и. H CH2OH CH2OH
+ Cu(OH)2 +
HO - CH2
CH2 - O CH2 - O
HO - CH2
этиленглик оль
Cu
O - CH2 O - CH2
глик олятм еди
H
CH2 OH
OH
HO
CH2
CH2 OH
CH OH +
Cu +
HO
CH
CH
H
O
O
CH2
O
CH
Cu CH2 OH
OH
HO
CH2 O
CH2
+ H2O
H
HO глицера тм еди
CH2
2. Д егидратац ияглиц ерин а. К неск ольк им к а плям глицерина в сух ой проб ирк е доб а вляю т 1 г к ислой сернок ислой соли, см есь встрях ива ю т и осторожно на грева ю т. О б ра зова ние а к ролеина об на ружива ю т по появлению х а ра к терного, очень едк ого за па х а . O
CH2 CH CH2 CH2 CH C
OH OH OH
+
2H2 O
H
В. С в ой ств аф ен олов . 1. О бразов ан ие и разлож ен ие ф ен олятов . К 0,5 г исследуем ого ф енола (ф енола или на ф тола ) доб а вляю т ра зб а вленны й ра створ щелочи до полного ра створения. И з полученны х прозра чны х ра створов при подк ислении ра зб а вленной серной к ислотой вы деляется воса док исх одное вещество. OH
ONa + NaOH
+ H2 O ф енолят на трия
14
ONa OH 2
+ H2SO4
2
+ Na2SO4
2. Р еакц ияф ен олов с хлорн ым ж елезом . В проб ирк уна лива ю т 2-3 м л 1%-ного ра створа ф енола (на ф тола ) и доб а вляю т неск ольк о к а пель 3% ра створа х лорида железа . Н а б лю да ется появление х а ра к терного ф иолетового ок ра ш ива ния вследствие об ра зова ния к ом плек сного ф енолята железа . О к ра ш ива ние х а ра к терно и для м ногоа том ны х ф енолов гидрох инона , пиррога ллола и т. д, опы т с к оторы м и проводята на логично C 6H 5 H
H
O
OC 6H 5
H 5C 6O 6C 6H 5OH + F eCl3
Fe
+ 3H Cl
H 5C 6O
OC 6H 5 O H C 6H 5
3. Б ром иров ан ие ф ен ола. В проб ирк у на лива ю т 2 м л 2%-ного водного ра створа ф енола и прилива ю т изб ы ток б ром ной воды (∼ 5 м л). В ы деляется х лопьевидны й оса док 2,4,6-триб ром ф енола . OH Br
Br
OH + 3Br 2
+ 3H Br Br
4. И н доф ен олов аяп роба. В проб к у на лива ю т 1 м л к онцентрирова нного ра створа ф енола и доб а вляю т к нем у3 м л 2 н. NH4OH, за тем 3 м л на сы щенного ра створа б ром ной воды . Ч ерез неск ольк о сек унд появляется синее ок ра ш ива ние за счетоб ра зова ния к ра сящего вещества – индоф енола . NH4 OH HO
HO
N
O
HBr х иноидна я группировк а
15
О к ра ск а индоф енола об условлена на личием х иноидной группировк и. 5. О кисляем ость ф ен ола и н аф тола. К 0,5-1 м л водного ра створа ф енола или на ф тола доб а вляю т ра вны й об ъ ем ра створа соды и по к а плям приб а вляю тра створ перм а нга на та к а лия при встрях ива нии. О тм еча ю т изм енение ок ра ск и ра створа , вследствие об ра зова ния п-х инона . VI. А льдегиды, кетон ы. А . Получ ен ие и св ой ств а алиф атич еских альдегидов и кетон ов . 1. Получ ен ие. а ) П олучение уксусного а льдегида : В сух ую проб ирк упом еща ю т 3-4 м л спирта . М едную проволок у, свернутую в спира ль, на к а лива ю т в ок ислительном пла м ени горелк и. За тем б ы стро опуск а ю тгорячую м едную спира ль в проб ирк у со спиртом . Спирт б урно вск ипа ет, происх одит восста новление ок сида м еди до ярк о-к ра сной м ета ллическ ой м еди, спирт ок исляется до а льдегида . П олученны й а льдегид (м ожно повторить опы т неск ольк ора з) используется для последую щих опы тов. 2CuO
2Cu + O2
O + H2O + Cu
CH3C
C2H5OH + CuO
H
В м есто ок сида м еди м ожно использова ть б их ром а т к а лия с серной к ислотой по м етодик е, описа нной для ок исления изоа м илового спирта .
C2H5OH
K2Cr2O7 H2SO4, t°
O + H2O
CH3C H
б ) П олучение а цетона : В сух ую проб ирк упом еща ю т0,5 г б езводного а цета та на трия, за к ры ва ю т проб к ой с га зоотводной труб к ой и на грева ю т ее. К онец га зоотводной труб к и пом еща ю т в проб ирк ус 0,5 м л воды , в к оторой к онденсирую тся па ры об ра зую щегося а цетона . П осле осты ва ния в первую проб ирк у доб а вляю т 1 к а плю к онцентрирова нной соляной к ислоты . П ри этом на б лю да ется сильное вспенива ние отвы деления двуок иси углерода . О б ра зую щийся во второй проб ирк е, водны й ра створ а цетона использую твопы те для получения йодоф орм а . H3 C
C O
ONa + NaO
C O
CH3
H3 C
C O
CH3 + Na 2 CO 3
16
2. О кислен ие альдегидов . а ) Реа к ция “ сереб ряного зерк а ла ” (к а чественна я реа к ция на а льдегиды ): В однупроб ирк уна лива ю т 1 м л ра створа ф орм а льдегида , в другую – 1 м л ра створа а цета льдегида и доб а вляю твк а ждую проб ирк упо 1 м л а м м иа чного ра створа ок иси сереб ра . Е сли сереб ро не вы деляется, то на грева ю тпроб ирк и неск ольк о м инутна водяной б а не 50-60 °С. Ч тоб ы получить оса док сереб ра в виде зерк а льного слоя на стенк а х проб ирк и, перед проведением опы та следуеттща тельно вы м ы ть проб ирк у горячим ра створом щелочи и за тем ополоснуть дистиллирова нной водой. O R
O +
C
+2[Ag(NH3)2] OH
R
H
C
+
4NH3
+ H2O + 2Ag
OH
R = H, CH3 б ) В осста новление а льдегида м и соединений двух ва лентной м еди: К 1 м л ра створа а льдегида (м ура вьиного или уксусного) доб а вляю т 0,5 м л ра зб а вленного ра створа щелочи и за тем по к а плям ра створ сульф а та м еди. П олученную см есь на грева ю т до на ча ла к ипения, при этом оса док изм еняетсвою ок ра ск у. CuSO4 + NaOH O R
+ H
Cu(OH)2
Na2 SO 4 + Cu(OH)2 O R
+
H2 O + Cu
OH
R = H, CH3 3. Ц в етн ые реакц ии альдегидов , кетон ов . а ) Реа к ция а льдегидов с ф ук синсернистой к ислотой: Н а лива ю тв две проб ирк и по 1 м л б есцветного ра створа ф уксинсернистой к ислоты и доб а вляю т по неск ольк о к а пель ра створа ф орм а льдегида и а цета льдегида . Ж идк ость впроб ирк а х приоб рета еток ра ск у. б ) Реа к ция к етоновс нитропруссидом на трия: В проб ирк упом еща ю т 1-2 м л а цетона , приб а вляю т 1-2 к а пли 1%-ного ра створа нитропруссида на трия (Na2NOFe(CN)5) и неск ольк о к а пель 10%-ного ра створа щелочи. О б ра зуется х а ра к терное ок ра ш ива ние. 4. О бразов ан ие иодоф орм а из альдегидов и кетон ов . В проб ирк уна лива ю т 1 м л ра створа йода в йодистом к а лии и 5 м л ра створа щелочи до исчезновения ок ра ск и. П ри доб а влении 1 м л водного
17
ра створа а цетона , полученного в опы те 1, вы па да ет желтова то-б елы й оса док с х а ра к терны м за па х ом йодоф орм а . А на логичны й опы тпроводится и сводны м ра створом а цета льдегида . NaOI + NaI + H2O
I2 + NaOH 3 NaIO + H3C
CH3 + NaO H
C
O CH -CHO 3 NaIO + 3
CHI3 + CH3COONa + 3NaOH йодоф орм
CHI3 + HCOONa + 2NaOH
Б . С в ой ств а аром атич еских альдегидов . 1. О кислен ие бен зой н ого альдегида. К 1-2 к а плям б енза льдегида доб а вляю т2-3 м л ра створа перм а нга на та к а лия и на грева ю т см есь на водяной б а не при встрях ива нии до исчезновения за па х а б енза льдегида . Ф иолетовую ок ра ск у (изб ы ток перм а нга на та ) уничтожа ю т, доб а вляя неск ольк о к а пель спирта . П ри подк ислении реа к ционной см еси ра зб а вленной серной к ислотой вы па да ет O
O KMnO4
C 6 H5 C H
H+
C 6 H5 C OH б ензойна я к ислота
оса док . 2. О кислен ие-в осстан ов лен ие бен зальдегида. В проб ирк уна лива ю т1-2 м л спиртового ра створа гидрок сида к а лия и доб а вляю т 5-6 к а пель б енза льдегида , за к ры ва ю т проб к ой и встрях ива ю т. П осле ох ла ждения вы па да етоса док б ензоа та к а лия. O 2 C 6 H5
C
O + KOH
C 6H5
C
H
+ C6 H5 CH2 OH OK
б ензоа т к а лия
б ензиловы й спирт
VII. К арбон ов ые кислоты и их п роизв одн ые. А . Предельн ые одн оосн ов н ые карбон ов ые кислоты. 1. Получ ен ие.
18
а ) П олучение уксусной к ислоты из а цета та на трия: В проб ирк у пом еща ю т2-3 лопа точк и а цета та на трия, приб а вляю тк онцентрирова нную серную к ислотудо появления за па х а уксуса . O H3 C
C
O + H2 SO 4
ONa
H3 C
C
+ NaHSO4 OH
б ) П олучение жирны х к ислот из м ы ла : В проб ирк уна лива ю т 2-3 м л 1%-ного водного ра створа м ы ла (на триевы х солей вы сш их жирны х к ислот) и по к а плям приб а вляю т 10%-ную серную к ислоту. П ри этом происх одитвы деление жирны х к ислот, к оторы е при стоянии за твердева ю т вверх ней ча сти проб ирк и. C17 H35 COONa + H 2 SO 4
2C17 H35 COOH + Na 2 SO 4
стеа ра тна трия (м ы ло)
2. С в ой ств а. 2.1. О бразов ан ие солей карбон ов ых кислот. а ) В за им одействие к а рб оновы х к ислот с м ета лла м и: В две проб ирк и на лива ю т по ∼2-3 м л ∼50%-ной уксусной к ислоты . В одну доб а вляю т стружк ум а гния, вдругую – к усочек цинк а . 2CH3COOH + Mg → Mg(CH3COO)2 + H2 ↑ 2CH3COOH + Zn → Zn(CH3COO)2 + H2 ↑ Е сли реа к ция с цинк ом протек а ет м едленно, то реа к ционную см есь на грева ю т. б ) В за им одействие к а рб оновы х к ислотс содой: В проб ирк уна лива ю т 2-3 м л ра створа соды и понем ногу доб а вляю т уксусной к ислоты . Н а б лю да ется вы деление углек ислого га за (к а чественна я реа к ция на к ислоты ). 2CH3COOH + Na2CO3 → 2CH3COONa + CO2 ↑ + H2O а цета тна трия в) В за им одействие солей к а рб оновы х к ислот с солям и тяжелы х м ета ллов: В проб ирк упом еща ю т 20-30 к а пель ра створа а цета та на трия, приб а вляю т ∼0,5 м л 2%-ного ра створа х лорида железа (III). О б ра зуется соль – а цета та железа (III), ок ра ш ива ю ща я ра створ вк ра сно-б уры й цвет. 3CH3COONa + FeCl3 → Fe(CH3COO)3 + 3NaCl Е сли полученны й ра створ прок ипятить, то об ра зуется основна я соль, вы па да ю ща я ввиде к ра сно-б урого оса дк а .
19
Fe(CH3COO)3 + H2O → Fe(OH)2(CH3COO) + 2CH3COOH г) О б ра зова ние нера створим ы х к а льциевы х и свинцовы х солей жирны х к ислот: В две проб ирк и пом еща ю т по ∼0,5 м л ра створа м ы ла , в однудоб а вляю т ра створ соли свинца , в другую – ра створ соли к а льция. Н а б лю да ется вы па дение оса дк ов. 2RCOONa + CaSO4 → (RCOO)2Ca ↓ + Na2SO4 RCOONa + (CH3COO)2Pb → (RCOO)2Pb ↓ + 2CH3COONa 2.2. О бразов ан ие слож н ых эф иров . П олучение этила цета та : В проб ирк у пом еща ю т ∼0,5 м л этилового спирта и стольк о же ук сусной к ислоты . Д об а вляю т∼5-7 к а п. H2SO4 (к онц.) и осторожно на грева ю т см есь до к ипения, через неск ольк о сек унд появляется х а ра к терны й приятны й за па х этила цета та : O CH3COOH + C2H5OH
H2SO4, to
CH3 C
+ H2O
O C2H5 этила цета т
Б . Д в ухосн ов н ые карбон ов ые кислоты. а ) О тк ры тие ща велевой к ислоты в виде к а льциевой соли: В проб ирк у пом еща ю т 1-2 лопа точк и ш а велевой к ислоты и приб а вляю т воды до полного ра створения. За тем доб а вляю т ра створ CaCl2. В ы па да ет б елы й оса док ок са ла та к а льция. HOOC – COOH + CaCl2 → Ca(COO)2 + 2HCl ок са ла т к а льция Д елят содержим ое проб ирк и (с оса дк ом ) на две ча сти. К одной доб а вляю тнеск ольк о к а пель 10%-ного ра створа HCl, к другой – уксусную к ислоту. П ри доб а влении соляной к ислоты оса док ра створяется, а уксусной – нет. Ca(COO)2 + 2HCl → HOOC – COOH + CaCl2 б ) О к исление ща велевой к ислоты : В проб ирк у, сна б женную га зоотводной труб к ой, пом еща ю т 1-2 лопа точк и ш а велевой к ислоты , доб а вляю тнеск ольк о к а пель H2SO4 и ∼0,5 м л 2%-ного ра створа KМ nO4. В другую проб ирк у на лива ю т ∼0,5 м л известк овой воды . О сторожно на грева ю т проб ирк ус к ислотой. П роисх одит об есцвечива ние ра створа и пом утнение известк овой воды .
20 HOOC
COOH
KMnO4 H2SO4
Ba(OH)2 + CO 2
CO2 BaCO3
+ HCOOH
to
CO2 + CO + H 2O
+ H2O
В. А ром атич еские кислоты, гидроксикислоты и их п роизв одн ые. 1. К ач еств ен н аяреакц иян абен зой н ую кислотуи ее соли. В проб ирк увносятлопа точк уб ензойной к ислоты , доб а вляю т∼0,5 м л 10%-ного ра створа NaOH и встрях ива ю т проб ирк у. П ри этом происх одит об ра зова ние б ензоа та на трия. C6H5COOH + NaOH → C6H5COONa + H2O б ензоа тна трия За тем прилива ю т неск ольк о к а пель 1%-ного ра створа FeCl3. О б ра зуется оса док основного б ензоа та железа (III): C6H5COONa + FeCl3 → FeOH(C6H5COO)2 + 3NaCl основной б ензоа тжелеза (III) 2. О бразов ан ие ф талев огоан гидрида. а ) Н еб ольш ое к оличество (0,1-0,2 г) сух ой ф та левой к ислоты на грева ю т в сух ой проб ирк е пла м енем горелк и, держа проб ирк у горизонта льно. К ислота , на ча в пла виться, возгоняется. Н а б лю да ю т появление продукта возгонк и на х олодны х стенк а х проб ирк и. O
O
C OH OH C ф та лева я к ислота
O
C
t
O
-H 2 O
C ф та левы й а нгидрид
O
б ) П рилива ю тв туже проб ирк у1-2 м л б ензола . В другую проб ирк ус б ензолом пом еща ю т нем ного ф та левой к ислоты . О тм еча ю т ра зличие ра створим ости ф та левой к ислоты и ее а нгидрида вб ензоле.
21
3. Д оказательств о н алич иягидроксильн ой груп п ы в салиц илов ой кислоте.
C
O O
O
C
C
O H
O OH
+ FeCl3
O O
3HCl +
OH
Fe
O
C
H
O
В две проб ирк и пом еща ю т по неск ольк о к риста ллик ов са лициловой к ислоты и а цетилса лициловой к ислоты . В к а ждую доб а вляю т нем ного воды (∼0,5-1 м л) и 2-3 к а пли FeCl3. Н а б лю да ю тизм енение ок ра ск и: 4. Получ ен ие тартрата и гидротартрата калия. В проб ирк упом еща ю т ∼0,5 м л винной к ислоты (15%-ны й ра створ), доб а вляю т 5%-ны й ра створ К О Н до об ра зова ние б елого оса дк а к ислой к а лиевой соли винной к ислоты . Е сли оса док не вы па да ет нужно ох ла дить проб ирк у. За тем доб а вляю т еще неск ольк о к а пель 5%-ного ра створа HO CH
COOH
HO CH
COOH
KOH
HO CH
COOK
HO CH COOH гидрота ртра тк а лия
KOH
HO CH
COOK
HO CH COOK та ртра тк а лия
гидрок сида к а лия. О са док х орош о ра створяется, та к к а к об ра зуется х орош о ра створим а я в воде средняя к а лиева я соль винной к ислоты (та ртра тк а лия). 5. Р азлож ен ие лим он н ой кислоты. В сух ую проб ирк у, сна б женную га зоотводной труб к ой, пом еща ю т2-3 лопа точк и лим онной к ислоты и ∼0,5 м л H2SO4 к онц и осторожно на грева ю т проб ирк у в пла м ени горелк и, при этом м а сса на чина ет пениться. За тем подносят к онец га зоотводной труб к и к пла м ени горелк и: вы деляю щийся га з горит голуб ы м пла м енем . Н е прек ра ща я на грева ния, опуск а ю т к онец га зоотводной труб к и в проб ирк ус известк овой водой и на б лю да ю тпом утнение.
22 CH2COOH HO C
to
COOH
CH2COOH
(H2SO4)
to
CO(CH2COOH)2 CO2 + Ca(OH)2
CH2COOH C O
+ CO + H2O
CH2COOH а цетондик а рб онова я к ислота (CH3)2CO + 2CO2 CaCO3
+ H2O
6. О бразов ан ие гидроксам ов ой кислоты.
.
[NH2OH] HCl + NaOH
NH2OH + NaCl + H2O
O H3C C
O + NH2OH
OC2H5
H3C C
+ C2H5OH
NHOH гидрок са м ова я к ислота
В проб ирк у пом еща ю т 3-5 к а пель этила цета та , 0,5 м л ра створа солянок ислого гидрок сила м ина , 1-2 м л спирта и 3-5 к а пель к онцентрирова нного ра створа щелочи. В другой проб ирк е см еш ива ю т те же к оличества перечисленны х веществ к ром е этила цета та . О б е проб ирк и на грева ю т до на ча ла к ипения см есей, за тем ох ла жда ю т и доб а вляю т в к а ждую проб ирк у сна ча ла ра зб а вленную соляную к ислоту до к ислой среды по индик а тору, за тем 1-2 к а пли ра створа FeCl3. О тм еча ю тра зличие ок ра ск и. O
O 3 H3C C
+ FeCl3
( H 3C C
)3Fe + HCl
NHO к ом плек сная соль
NHOH
Г. Н еп редельн ые карбон ов ые кислоты и их п роизв одн ые. 1. Взаим одей ств ие олеин ов ой кислоты с бром н ой в одой . В проб ирк уна лива ю т1 м л б ром ной воды и 1 м л олеиновой к ислоты , встрях ива ю ти на б лю да ю тоб есцвечива ние б ром ной воды . CH3 (CH2)7 CH CH
(CH2)7 COOH + Br2
CH3 (CH2)7 CH CH
(CH2)7 COOH
Br Br диб ром стеа ринова я к ислота
2. О п ределен ие н еп редельн ости растительн ого м асла.
23
В проб ирк увносят 0,5 м л ра стительного м а сла и 1-2 м л на сы щенной б ром ной воды , встрях ива ю т и на б лю да ю т б ы строе об есцвечива ние вследствие присоединения б ром а к оста тк а м непредельны х жирны х к ислот. CH2 O CO (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3 2Br CH2 O CO (CH2)7 CHBr CHBr (CH2)7 CH3 2 CH O CO (CH2)7 CHBr CHBr (CH2)7 CH3 CH O CO (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3 CH2 O CO (CH2)14 CH3
CH2 O CO (CH2)14 CH3
VIII. А зотсодерж ащ ие соедин ен ия. А . С в ой ств а ам ин ов . 1. Взаим одей ств ие ан илин а с м ин еральн ым и кислотам и. В две проб ирк и на лива ю т по 1 м л ра створа а нилина . В одну доб а вляю т неск ольк о к а пель 10 %-ного ра створа HCl, в другую 10 %-ную H2SO4. В первой ра створ ста новится прозра чны м вследствие ра створения об ра зую щегося гидрох лорида а нилина , во второй вы па да ет б елы й оса док труднора створим ой соли – гидросульф а та а нилина . C6H5NH2 + HCl → [C6H5NH3]Cl гидрох лорид а нилина C6H5NH2 + H2SO4 → [C6H5NH3]2SO4 гидросульф а та нилина 2. О бразов ан ие п икратов . К 1 м л ра створа а нилина приб а вляю т 1 м л на сы щенного ра створа пик риновой к ислоты , доводят до к ипения. П ри ох ла ждении вы па да ю т ок ра ш енны е к риста ллы . NO 2
O2N H
OH NO 2
O 2N
NH2 +
C2 H5 OH
N
H O H
NO 2
NO 2
3. Б ром иров ан ие ан илин а. В проб ирк у пом еща ю т 1 м л а нилина и 1 м л воды , энергично встрях ива ю тпроб ирк удля получения эм ульсии и доб а вляю т1 м лб ром ной
24
воды . П ри этом происх одит об есцвечива ние б ром ной воды и появляется оса док . NH2
NH2 Br
Br
+ 3Br2
+ 3HBr2 Br 2,4,6-триб ром а нилин
4. О кислен ие ан илин а. В проб ирк у на лива ю т 1 м л воды и 2-3 к а пли а нилина , тща тельно перем еш ива ю т, доб а вляю т 0,5 г б их ром а та к а лия и 0,5 м л ра зб а вленной серной к ислоты . Ж идк ость ок ра ш ива ется в интенсивны й цвет, перех одящий в черны й. К онечны м продуктом ок исления является к ра ситель сложного строения – “ черны й а нилин”. Б . С в ой ств а ам идов . 1. С в ой ств а м оч ев ин ы. а ) Д ок а за тельство строения м очевины : К 1 м л ра створа м очевины доб а вляю т 2 м л прозра чной б а ритовой воды и см есь на грева ю т. Н а б лю да ется об ра зова ние двух продуктовреа к ции: га за , об на ружива ем ого по за па х уи посинению ла к м усовой б ум а жк и, и нера створим огооса дк а . NH2 C
NH2 + 2H2O
HO -2NH3
O CO2 + Ba(OH)2
BaCO3
C
OH
CO2 -2H2O
O + H2O
б ) О б ра зова ние солей м очевины ск ислота м и: 1) О б ра зова ние ок са ла та : В проб ирк е ра створяю т 0,2 г ща велевой к ислоты в 1 м л воды и доб а вляю т1 м л м очевины . Ч ерез неск ольк о сек унд вы па да етоса док . O C C
H2 N C NH2 + HO
O
O OH
+ NH2 C NH3 OOC COOH O
2) О б ра зова ние нитра та : К 1 м л ра створа м очевины осторожно доб а вляю т 1 м л к онцентрирова нной а зотной к ислоты , встрях ива ю т проб ирк уи ох ла жда ю т. П ри этом об ра зуется нера створим ы й оса док . H2N C NH2 + HNO3 O
+ NH2 C NH3 NO3 O
25
в) Ра зложение м очевины а зотистой к ислотой: К 1 м л ра створа NH2
NH2 O
O C N O H HO C N H2SO4 + NaNO2 HNO2 + NaHSO O 4C NH2 Cu C NH2 NH2 C O + Cu + NH2 C -2HCO N C+ 3H O O 2O + 2HNO + N NH C NH 2 2 2 2 N C 2 O H OH 2 NH 2 NH2 O к ом плек сная м едная соль б иурета
O
м очевины доб а вляю т 5-7 к а пель 10 %-ного ра створа нитрита на трия и 3-5 к а пель H2SO4 (ра зб .). В ы деляю тся пузы рьк и а зота и углек ислого га за . г) О б ра зова ние б иурета из м очевины : П ом еща ю т 1-2 лопа точк и м очевины в сух ую проб ирк уи осторожно на грева ю т. М очевина сна ча ла пла вится, за тем вы деляется га з, к оторы й м ожно узна ть по за па х у и посинению ла к м усовой б ум а жк и, за тем см есь твердеет. П роб ирк у ох ла жда ю т, доб а вляю т нем ного воды (1 м л), 10 %-ны й ра створ NaOH и 2 %-ны й ра створ CuSO4. П оявляется ок ра ш ива ние к ом плек сной м едной соли б иурета (б иуретова я реа к ция), об условленна я присутствием в б иурете пептидной связи. NH2 C NH2 + NH2 C NH2 O
to
NH2 C NH C NH2 + NH3 O
O
NH2 C
N
C NH2
O
H
O
NH2 C
N
OH
O б иурет C NH2 O
2. С в ой ств аац етам ида. а ) Гидролиз а цета м ида : 1) К 1 м л ра створа а цета м ида доб а вляю т 1 м л 10 %-ного ра створа щелочи и к ипятят. О тм еча ю т вы деление га за по за па х у и посинению ла к м усовой б ум а жк и. O H3C C
NaOH + H2O
NH2
O H3C C
+ NH3 ONa
2) К 1 м л ра створа а цета м ида доб а вляю т 1 м л ра зб а вленной серной к ислоты и к ипятят. П остепенно появляется х а ра к терны й за па х , к оторы й сра внива ю тсза па х ом из преды дущего опы та .
26
O H3 C C
+ H2 O
H2 SO4
O H3 C C
+ + NH4 HSO4
OH
NH2
б ) В за им одействие а цета м ида с гидрок сила м ином : К 1 м л ра створа а цета м ида доб а вляю т 1 м л ра створа соли гидрок сила м ина . О тлива ю т половинуполученной см еси в другую проб ирк у, к ипятят 2-3 м ин., за тем ох ла жда ю т, после этого в об е проб ирк и доб а вляю т по неск ольк о к а пель ра створа х лорного железа . Н а б лю да ю тизм енение ок ра ск и впроб ирк а х . O
O + NH2OH
H3C C NH2
H3C C
+ NH3 NHOH гидрок сам овая к ислота
В. С в ой ств а ам ин окислот. а ) Д ействие а м инок ислот на индик а торы : В две проб ирк и на лива ю т по 0,5 м л м етилового ора нжевого, м етилового к ра сного. Д об а вляю т по неск ольк о к а пель в к а ждую из проб ирок водного ра створа а м иноук сусной к ислоты (глицина ). О тм еча ю треа к цию среды . NH2CH2COOH ↔ N+H3CH2COOб ) Д ействие ф орм а льдегида на а м инок ислоты : В проб ирк уна лива ю т2 м л ра створа а м иноук сусной к ислоты и доб а вляю т по к а плям подк ра ш енны й ф енолф та леином ра зб а вленны й ра створ щелочи до появления неисчеза ю щей сла б ой ок ра ск и. В другую проб ирк у пом еща ю т 2 м л ра створа ф орм а лина и та к же доб а вляю тпо к а плям ра створ щелочи до появления сла б ой ок ра ск и. За тем см еш ива ю т об е ок ра ш енны е жидк ости из первой и второй проб ирок . П ри этом происх одитоб есцвечива ние см еси, то есть появление к ислой реа к ции в результа те см еш ения щелочны х ра створов. П ри да льнейш ем постепенном доб а влении к этой см еси ок ра ш енного ра створа щелочи ок ра ск а ф енолф та леина продолжа етисчеза ть. NH2CH2COOH + NaOH → NH2CH2COONa + H2O H2C = O + NH2CH2COOH → H2C = NCH2COOH + H2O H2C = NCH2COOH + NaOH → H2C = NCH2COOH + H2O в) Д ействие а зотистой к ислоты на а м инок ислоты : В проб ирк у на лива ю т 0,5-1 м л ра створа а м иноуксусной к ислоты и доб а вляю т 3-5 к а пель нитрита на трия и стольк о же соляной к ислоты . П ри встрях ива нии вы деляю тся пузы рьк и га за . NaNO2 + HCl → NaCl + HNO2 NH2 – CH2 – COOH + HNO2 → HOCH2 – COOH + N2 ↑ + H2O
27
ок сиуксусна я к ислота г) П олучение к ом плек сной м едной соли а м иноуксусной к ислоты : К 12 м л ра створа а м иноуксусной к ислоты доб а вляю т 0,5 г ок сида м еди (II). См есь к ипятят. П оявляется х а ра к терное ок ра ш ива ние.
to
NH2 CH2 COOH + CuO
CH2 NH2 CO O
O CO
Cu
NH2 CH2
У глев оды.
IX.
С в ой ств а м он о-, ди- и п олисахаридов . 1. Р еакц ии окислен иясахаров . а ) Реа к ция сереб ряного зерк а ла : К а м м иа чном у ра створу ок сида сереб ра , на литом у в тща тельно вы м ы тую проб ирк у, доб а вляю т ра вны й об ъ ем 2%-ного ра створа глю к озы . См есь на грева ю тв течение неск ольк их м инут на горячей водяной б а не, на стенк а х проб ирк и оса жда ется м ета ллическ ое сереб ро ввиде зерк а льного слоя. C
C H
OH
HO H
H OH OH
H
O
H
O
H
Ag2O
H
OH
HO
H OH OH
H H
Ag + H 2O
+
CH 2OH
CH 2OH
глю к онова я к ислота
б ) В за им одействие са х а ров с гидрок сидом м еди: В три проб ирк и на лива ю т по 2-3 м л водны х 1%-ны х ра створов глю к озы , са х а розы и к ра х м а ла , в к а ждую проб ирк у приб а вляю т по 1 м л 10%-ного ра створа гидрок сида на трия и по 2-3 к а пли 5%-ного ра створа м едного к упороса . В проб ирк а х с глю к озой и са х а розой об ра зова вш ийся в на ча ле оса док гидрок сида м еди при встрях ива нии ра створяется. П ри этом ра створ ок ра ш ива ется в интенсивно синий цвет вследствие об ра зова ния к ом плек сны х са х а ра тов м еди. Н а б лю да ю тся ли к а к ие-либ о изм енения в проб ирк е ск ра х м а лом ? CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4 CH2OH OH
H
H OH H
2 HO
OH
OH
H + Cu(OH)2
OH H
OH H
CH2OH
-H2O
H
CH2OH H HO H OH OH
H OH H HO
O H
OH
Cu O
28
За тем осторожно на грева ю т в пла м ени горелк и верх ню ю ча сть жидк ости до к ипения и на б лю да ю т за ок ра ск ой см еси. П ри на личии своб одного глик озидного гидрок сила (или своб одной а льдегидной группы ) глю к оза ок исляется - синий цвет ра створа при на грева нии исчеза ет и появляется желты й или к ра сны й оса док гидрок сида м еди или ок сида м еди (I). в) В за им одействие са х а ровсреа к тивом Ф елинга : H H HO
C
O
HO COOK
OH H
H
OH
H
OH CH2OH
+ 2
HC O HC O
H Cu + 2H2O
COONa
HO
C
O COOK
OH H
H
OH
H
OH
HC OH + Cu2O +
HC OH COONa
CH2OH
В две проб ирк и пом еща ю т по 1 м л реа к тива Ф елинга и доб а вляю т в одну1 м л ра створа глю к озы , а вдругую проб ирк у1 м л ра створа са х а розы . П ри на грева нии в проб ирк е с глю к озой исчеза ет синий цвет и появляется желты й оса док гидрок сида м еди (I) или к ра сны й оса док ок сида м еди (I). Са х а роза не изм еняеток ра ск и ра створа . г) О к исление м оноса х а ридов б ром ной водой: В одну проб ирк у пом еща ю т 1 м л ра створа глю к озы , в другую – 1 м л ра створа ф рук тозы . За тем в к а ждую проб ирк у прилива ю т по 6 м л б ром ной воды и см есь к ипятят до полного об есцвечива ния. О х ла див об а полученного ра створа до к ом на тной тем пера туры , доб а вляю т к к а ждом уиз них по неск ольк о к а пель ра створа х лорного железа и сра внива ю тпоявивш ую ся ок ра ск у. д) О к исление а льдоз и к етоз йодом : О пы т проводят па ра ллельно с ра створа м и глю к озы и ф руктозы . К 3 м л к а ждого ра створа доб а вляю т одноврем енно по 0,5 м л ра створа йода и за тем ра зб а вленную щелочь до об есцвечива ния см еси. О тм еча ю т врем я доб а вления щелочи и ста вят об е проб ирк и в ш та тив. Ч ерез 7-8 м инут прилива ю тв об е проб ирк и по 0,5 м л ра зб а вленной серной к ислоты и сра внива ю тпоявивш ую ся ок ра ск у. 2. Ц в етн ые (кач еств ен н ые) реакц ии сахаров . а ) О б ща я реа к ция на углеводы (реа к ция М олиш а ): В три проб ирк и на лива ю т по 0,5-1 м л воды и вносят 3 ра зны х углевода : 1) неск ольк о к рупинок са х а ра ; 2) – нем ного к ра х м а ла ; 3) – м а леньк ий к усочек ф ильтрова льной б ум а ги ( к летча тк и ). За тем в к а ждую проб ирк у доб а вляю т по две к а пли ра створа α-на ф тола . П осле этого, на к лонив проб ирк у, осторожно пипетк ой прилива ю тпо стенк е проб ирк и по 1-1,5 м л к онцентрирова нной соляной к ислоты . Т яжелы й слой к ислоты должен опуститься на дно проб ирк и, почти не см еш ива ясь с водны м слоем . Н а
29
гра нице слоев б ы стро об ра зуется к ра сивое ф иолетовое к ольцо; при взб а лты ва нии см есь ра зогрева ется и ок ра ш ива ется по всем уоб ъ ем у. г) П роб а Селива нова на к етозы : В проб ирк у пом еща ю т 2-3 м л ф рук тозы (или м еда ), 1 м л к онцентрирова нной соляной к ислоты , приб а вляю т неск ольк о к риста ллов резорцина и на грева ю т. П оявляется виш нево-к ра сное ок ра ш ива ние. OH
OH
OH HOH2C
O
t HCl
CH2OH
O HOCH2
O
C
+ резорцин
+ 3H2O
ок ра ск а
H
ок сим етилф урф урол
в) К а чественна я реа к ция на са х а розу: В проб ирк у б ерут 2-3 м л ра створа са х а ра , прилива ю т неск ольк о к а пель водного ра створа сульф а та к об а льта (CoSO4) и изб ы ток щелочи. П оявляется ф иолетовое ок ра ш ива ние. г) К а чественна я реа к ция на к ра х м а л: В проб ирк у на лива ю т 1м л к ра х м а льного к лейстера и доб а вляю т неск ольк о к а пель ра створа иода . П оявляется синее ок ра ш ива ние. П ри подогрева нии синее ок ра ш ива ние исчеза ет, что ука зы ва ет на ф изическ ий процесс - а дсорб цию иода к оллоидны м и ча стица м и к ра х м а ла , к ром е того, об ра зуется к ом плек сное соединение полиса х а рида сиодом . 3. Взаим одей ств ие сахаров со щ елоч ам и. а ) В за им одействие глю к озы и са х а розы со щелоча м и: В одну проб ирк упом еща ю т1-2 м л ра створа глю к озы , в другую – та к ой же об ъ ем ра створа са х а розы . За тем в к а ждую проб ирк у прилива ю т по половины об ъ ем а к онцентрирова нного ра створа щелочи, на грева ю т см еси до к ипения и поддержива ю т его в течение 2-3 м инут. О тм етив изм енение ок ра ск и ра створов, ох ла жда ю т жидк ость и подк исляю т ра зб а вленной серной к ислотой. О тм еча ю тза па х и цветполучивш егося ра створа . б ) В за им одействие к летча тк и со щелоча м и: П ом еща ю т в ш та тив две проб ирк и: одну за полняю т почти полностью водой, другую – к онцентрирова нны м ра створом щелочи. И з ф ильтрова льной б ум а ги вы реза ю т две одина к овы е полоск и на 2-3 см длиннее вы соты проб ирк и и 1,5-2 см ш ириной. О днупогружа ю т в водудо дна проб ирк и, вторую – в ра створ щелочи на 5-7 м инут. Бум а жную полоск у, вы нутую из щелочи, сна ча ла пром ы ва ю т водой, ра зб а вленной соляной к ислотой, за тем снова водой. О б е полоск и вы суш ива ю т и сра внива ю т их длину, плотность и х а ра к тер поверх ности. 4. Р аств орен ие и гидролиз сахарозы и клетч атки.
30
а ) Гидролиз са х а розы : В проб ирк уб ерут 4-6 м л 1%-ного ра створа са х а розы , неск ольк о к а пель (2 м л) ра зб а вленной серной к ислоты и к ипятят 10-15 м ин. П осле ох ла ждения к ислоту нейтра лизую т щелочью и проверяю т содержим ое на вы ш еописа нны е х а ра к терны е реа к ции: 1) сереб ряного зерк а ла , 2) вза им одействие с ф елинговы м ра створом , 3) проб у Селива нова . H2 O, C12 H22 O11 са х а роза
t°
H2 SO 4
C6 H12 O 6 + C6 H12 O 6 ф руктоза
глю к оза
б ) Ра створение к летча тк и в м едноа м м иа чном ра створе: В 3-4 м л прозра чного м едноа м м иа чного реа к тива пом еща ю т к усочк и ф ильтрова льной б ум а ги или ва ты . В олок на к летча тк и при встрях ива нии б ы стро ра зъ единяю тся и ра створяю тся почти на цело, об ра зуя густую вязк ую жидк ость. О к оло 1 м л прозра чного густого ра створа к летча тк и отлива ю т в другую проб ирк у, доб а вляю т в нее 4-5 м л воды и вы лива ю т см есь в ста к а нчик с 10-12 м л ра зб а вленной соляной к ислоты . См есь сра зу почти полностью об есцвечива ется и вы деляется своб одна я к летча тк а в виде б елого студенистогооса дк а . С проб ой к ислого ра створа проводят реа к ции на восста на влива ю щие са х а ра . в) Ра створение и гидролиз к летча тк и к ислота м и: В проб ирк ус 7-8 м л х олодной 70 %-ной серной к ислоты пом еща ю т к усок свернутой жгутом ф ильтрова льной б ум а ги. П ри встрях ива нии в течение1-2 м инут к летча тк а ра створяется. П оловинуэтого ра створа вы лива ю т в пятик ра тны й об ъ ем воды ; при этом вы деляю тся х лопья нера створим ы х в воде продуктов ча стичного гидролиза к летча тк и. Д ругую половину ра створа на грева ю т неск ольк о м инут в горячей воде до появления светло-к оричневой ок ра ск и, после чего ох ла жда ю т и та к же вы лива ю т в пятик ра тны й об ъ ем воды , в этом случа е х лопья уже не вы па да ю т. В отдельны е проб ирк и отлива ю т по 1-2 м л полученны х водны х ра створов, нейтра лизую т их щелочью и проводят проб ы на присутствие восста на влива ю щих са х а ров. X. Б елки. 1. О братим ые реакц ии осаж ден ия. О тнош ение б елк ов к к ислота м и щелоча м : К 2-3 м л ра створа б елк а доб а вляю т по к а плям при встрях ива нии к онцентрирова нную уксусную к ислоту. Н а б лю да ется вы па дение б елк а в оса док в виде м ути или х лопьев. П ри да льнейш ем доб а влении к ислоты оса док б елк а снова ра створяется. П олученны й к ислы й ра створ делятна две ча сти. О днуиз них на грева ю тдо
31
к ипения. П ри введении в горячую к ислую жидк ость 1-2 к а пель ра створа сульф а та а м м ония, б елок сверты ва ется. К другой ча сти к ислого ра створа б елк а осторожно доб а вляю т по к а плям при встрях ива нии ра зб а вленны й ра створ щелочи. П ри постепенной нейтра лиза ции к ислоты об ра зуется оса док б елк а , снова ра створяю щийся визб ы тк е щелочи. 2. Н еобратим ые реакц ии осаж ден ия. а) О са ждение б елк ов к онцентрирова нны м и м инера льны м и к ислота м и: Н а лива ю т в однупроб ирк у1 м л к онцентрирова нной а зотной к ислоты , а в другую – 1-2 м л к онцентрирова нной соляной к ислоты . Н а к лоняя к а ждую проб ирк у, осторожно влива ю т в нее по стенк е 1-1,5 м л ра створа б елк а та к , чтоб ы он не см еш ива лся с б олее тяжелы м слоем к ислоты , за тем ста вят проб ирк у в ш та тив. Н а гра нице ра здела двух жидк остей сра зуили постепенно появляется б елое к ольцо оса дк а б елк а . П ри встрях ива нии к оличества оса дк а , вы па вш его при действии а зотной к ислоты , за м етно увеличива ется, а оса док , вы па вш ий при действии соляной к ислоты , ра створяется вее изб ы тк е. Ж ела тинвусловиях опы та не оса жда ется м инера льны м и к ислота м и. б ) О са ждение б елк ов солям и тяжелы х м ета ллов: П ом еща ю т в две проб ирк и по 1-1,5 м л исследуем ого ра створа б елк а и доб а вляю тв однуиз них ра створ сульф а та м еди, а вдругую – ра створ а цета та свинца . Реа к тивв об оих случа ях вводят м едленно, по к а плям , при встрях ива нии. П ервона ча льно об ра зуется х лопьевидны й оса док или ра створ м утнеет вследствие вы деления м а лора створим ого соединения б елк а с солью м еди (голуб ого цвета ) или солью свинца (б елого цвета ). П ри да льнейш ем доб а влении реа к тива оса док снова ра створяется. 3. К ач еств ен н ые реакц ии н а белки. а ) Биуретова я реа к ция б елк ов: К 1-2 м л ра створа б елк а доб а вляю т ра вны й об ъ ем к онцентрирова нного ра створа щелочи и за тем к а плю (не б ольш е) ра створа сульф а та м еди. Ж идк ость ок ра ш ива ется в ярк оф иолетовы й цвет, да же вок ра ш енной водной вы тяжк е из м яса . б ) К са нтопротеинова я реа к ция б елк ов: К 1 м л ра створа б елк а доб а вляю т 0,2-0,3 м л к онцентрирова нной а зотной к ислоты ; появляется б елы й оса док или ра створ м утнеет. За тем на грева ю т см есь на горелк е до к ипения и к ипятят ее 1-2 м инуты ; при этом ра створ и оса док ок ра ш ива ю тся вярк о-желты й цвет. П ри к ипячении оса док м ожетча стично или полностью ра створиться в результа те гидролиза , но х а ра к терна я желта я ок ра ск а ра створа сох ра няется. О х ла див см есь, осторожно, по к а плям доб а вляю т к к ислой жидк ости изб ы ток (1-2 м л) к онцентрирова нного ра створа щелочи. В ы па да ет оса док к ислотного а льб ум ина та , об ра зую щий сизб ы тк ом щелочи ярк о-ора нжевы й ра створ.
32
в) О тк ры тие серы вб елк е: К 1 м л ра створа б елк а доб а вляю т10 к а пель 30 % ра створа едк ого на трия и осторожно к ипятят ок оло 1 м инуты , проб ирк уох ла жда ю т. П ри доб а влении за тем 2-3 к а пель 5 %-ного ра створа а цета та свинца появляется к оричнево-черное ок ра ш ива ние, ука зы ва ю щее на на личие вб елк е цистина . г) Д ена тура ция б елк ов ф енолом : К 1-2 м л яичного б елк а или жела тина доб а вляю т ра створ ф енола по к а плям и на б лю да ю т видим ы е изм енения. О Ф О РМ Л Е Н И Е ПР А К Т И Ч Е С К И Х Р А Б О Т . Н азв ан ие работы. N/N
И сх одны е вещества
Ход ра б оты
У ра внения реа к ций
Н а б лю ден В ы вод ия ы
1. 2. 3. и т.д. Заклю ч ен ие п о работе:
Л И Т Е РА Т У РА . О СН О В Н А Я 1. А ртем енк о А .И . О рга ническ а я х им ия. // М .: В ы сш а я ш к ола .- 2002. 559 с. 2. Гра нб ерг И .И . О рга ническ а я х им ия. // М .: В ы сш а я ш к ола .- 1987.- 479 с. 3. Н ек ра сов В .В . Руководство к м а лом у пра к тик ум у по орга ническ ой х им ии. // М .: Хим ия.- 1975.- 328 с. Д О П О Л Н И Т Е Л ЬН А Я . 1. П ота пов В .М ., Т а та ринчик С.Н . О рга ническ а я х им ия. // М .: Хим ия.1980.- 463 с. 2. Щ ерб а нь А .И . О рга ническ а я х им ия. // И зд. В ГУ .- 1998.- 360 с. 3. И ва нов В .Г., Гева О .Н ., Га верова Ю .Г. П ра к тик ум по орга ническ ой х им ии. // М .: А к а дем ия.- 2000.- 288 с.
33
Соста вители: Ш м ы рева Ж а ннетта В ла дим ировна , доцент, к а нд. х им . на ук; М оисеева Л ю дм ила В ик торовна , доцент, к а нд. х им . на ук; СоловьевА лек са ндр Сергеевич, доцент, к а нд. х им . на ук П оном а рева Л ю дм ила Ф едоровна , а ссист., к а нд. х им . на ук; М едведева Светла на М их а йловна , а ссист., к а нд. х им . на ук; П етровВ ла дисла вВ ячесла вович, а ссистент. Реда к тор
Бунина Т .Д .
34
