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 УН И В Е РСИ Т Е Т
« О РГА 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 РН ЫЕ РА Б О ТЫ
по специальности 011600 «БИ О Л О ГИ Я» (Е Н .Ф .04.3)
В оронеж 2003
2
Утверждено научно – м етодическ им советом х им ическ ого ф а к ультета
В ГУ , проток ол № 4 от 24 января 2003 г.
Составители: доц., к .х .н. Ш м ы рева Ж .В .
доц., к .х .н. М оисеева Л .В .
доц., к .х .н. Соловьев А .С.
асс., к .х .н. П оном арева Л .Ф .
асс., к .х .н. М едведева С.М .
асс. П етров В .В .
М етодическ ие ук азания подготовлены на к а ф едре органическ ой х им ии х им ическ ого ф а к ультета В оронежск ого государственного университета .
Рек ом ендуется для студентов 2 к урса дневного отделения б иолого –почвенного ф а к ультета .
3 ПЛ А Н – ГРА ФИ К ВЫПО Л Н Е Н И Я М А Л О ГО ПРА К Т И К У М А
ПО О РГА Н И Ч Е С К О Й Х И М И И .*
№ В ид занятий Ч ас Т ем а Ф орм а к онтроля
1. В водное занятие. 4 Задачи прак тик ум а Т ехник а б езопасности.
инструк таж
2. Ла б ораторная раб ота . 4 К ачественный и к оличественный анализ органическ их соединений.
отчет в тетради
3-4. Сем инар 8
Т еория строения Бутлерова . О сновные понятия. И зом ерия. Элек тронные представления в органическ ой х им ии. Н ом енк латура органическ их веществ.
к оллок -виум
5. Сем инар, лаб ораторные раб оты .
4 А лк аны , цик ланы .
к оллок -виум , отчет в тетради
6. --//-- 4 А лк ены , диены . --//-- 7. --//-- 4 А лк ины . --//-- 8. --//-- 4 А ром атическ ие углеводороды . --//--
9. Контрольная раб ота . 4 А лк аны , алк ены , алк ины , арены . -
10. Сем инар, лаб ораторные раб оты .
4 Спирты , м ногоатом ные спирты , ф енолы .
к оллок -виум , отчет в тетради
11. --//-- 4 А льдегиды , к етоны . --//--
12. --//-- 4 К арб оновые к ислоты и их производные.
--//--
13. Контрольная раб ота . 4 Кислородсодержащие ф унк циональные производные углеводородов
--//--
14. Сем инар, лаб ораторные раб оты .
4 А зотсодержащие ф унк циональные производные углеводородов
к оллок -виум , отчет в тетради
15. --//-- 4 Углеводы . --//-- 16. --//-- 4 М оно-, ди-, полисах ариды . --//-- 17. --//-- 4 Белк и. --//--
18. Зачетное занятие. 4 О сновные к лассы органическ их соединений.
зачет
4 * В озм ожно проведение 1-2 занятий по техник е лаб ораторны х раб от и синтезу органическ их соединений.
О С Н О ВН ЫЕ ПРА ВИ Л А РА Б О ТЫ В Л А Б О Р А Т О РИ И
О РГА Н И Ч Е С К О Й Х И М И И .
1. В о врем я раб оты в лаб оратории соб лю дайте чистоту, тиш ину и порядок . 2. Н е разреш ается раб отать в лаб оратории в отсутствии лаб оранта или преподавателя. Запрещается нахождение посторонних лиц в лаб оратории. 3. П риступайте к к аждой раб оте тольк о с разреш ения преподавателя и после полного усвоения всех ее операций. Запрещается производить раб оты , не связанные непосредственно с выполнением задания. 4. В лаб оратории следует раб отать в х алатах из х лопчатоб ум ажной тк ани. 5. В лаб оратории запрещается приним ать пищу, пить воду, к урить. 6. В о врем я раб оты не следует к асаться рук ам и лица : м ногие органическ ие вещества сильно раздражаю т к ожу, а при попадании на слизистую об олочку глаз вы зываю т сильное жжение и последую щее воспаление. 7. В о врем я нагревания жидк остей или тверды х тел в проб ирк а х (или к олб ах ) не направляйте отверстие сосуда на себ я или на соседей, не заглядывайте в проб ирк и (к олб ы ) сверху, так к а к в случае возм ожного вы б роса нагретого вещества м ожет произойти несчастны й случай. 8. Н агревание проб ирок и других стек лянны х сосудов следует производить очень осторожно и постепенно; перед нагреванием на плам ени, песчаной б ане проб ирк а или сосуд должны б ы ть вытерты снаружи насухо. 9. К атегорическ и запрещается проб овать к а к ие-либ о вещества на вкус. О пределять запах соединения м ожно, осторожно направляя к себ е его пары легк им движением рук и. 10. О статк и х им ическ их реак тивов сливаю тся в предназначенные для них специальные ск лянк и, находящиеся в вытяжны х ш к а ф а х . Н е б росайте в рак овины б ум агу, песок , вату, б итое стек ло и другие твердые предм еты . 11. П ри раб оте с м еталлическ им натрием соб лю дайте особ ую осторожность. Н и в к оем случае не допуск айте соприк основения его с водой, так к а к м ожет произойти сильны й взрыв, пожар и несчастны й случай. Н ельзя б рать натрий рук ам и, а тольк о пинцетом или щипцам и. В се раб оты с натрием следует проводить, тольк о надев защитные очк и. 12. Горю чие и легк овосплам еняю щиеся жидк ости нельзя нагревать в приб орах на отк рытом плам ени (на сетк е), держать вб лизи отк рытого плам ени. Эти вещества нагреваю т и отгоняю т на элек трическ ой, водяной или воздуш ной б ане со ск рыты м нагревательны м элем ентом .
5 13. П ри возник новении пожара нем едленно вы к лю чите газ и элек троприб оры , уб ерите все горю чие вещества подальш е от огня, засыпьте песк ом или нак ройте войлочны м , ш ерстяны м или асб естовы м одеялом очаг пожара . Больш ое плам я туш ат с пом ощью углек ислотны х огнетуш ителей. О сильном пожаре следует тот час же сооб щить дежурном у (пожарной охране). 14. Е сли загорится одежда , пострадавш его следует об лить водой или нем едленно повалить на пол и нак рыть войлочны м или ш ерстяны м одеялом , к оторое не сним аю т до тех пор, пок а не погаснет плам я. М ожно потуш ить плам я, перек атываясь по полу. 15. П ри терм ическ их ожогах нем едленно делайте длительную прим очку об ожженного м еста 0,5%-ны м раствором перм анганата к алия или этиловы м спиртом , затем нанесите на пораженный участок м азь от ожогов. 16. П ри ожогах к ислотам и пораженное м есто пром ойте 10-15 м ин. проточной водой, а затем 3%-ны м раствором гидрок арб оната натрия (NaHCO3). Е сли поражены глаза , то после длительной об ра б отк и водой пром ойте 2-3%-ны м раствором гидрок арб оната натрия и направьте пострадавш его к врачу. 17. П ри ожогах едк им и щелочам и х орош о пром ойте об ожженное м есто проточной водой, затем 1%-ны м раствором ук сусной к ислоты . П ри попадании растворов щелочей в глаза их сразу же об ильно пром ываю т водой, а затем 0,5%-ны м раствором б орной к ислоты ; далее необ х одим о нем едленно об ратиться к врачу. 18. П ри попадании раздражаю щих органическ их веществ на к ожу их б ы стро см ываю т б ольш им к оличеством подходящего растворителя (спирт, ацетон). 19. П ри порезах стек лом удалите из раны видим ы е оск олк и стек ла , об ра б отайте рану 3%-ны м спиртовы м раствором йода и наложите повязк у. П ри сильном непрек ращаю щем ся к ровотечении, особ енно в случае повреждения артерии, рек ом ендуется наложить жгут вы ш е раны , после чего пострадавш его следует направить к врачу.
К А Ч Е С ТВЕ Н Н ЫЙ ЭЛ Е М Е Н Т Н ЫЙ А Н А Л И З О РГА Н И Ч Е С К И Х ВЕ Щ Е С Т В.
К ачественный элем ентный анализ является одним из способ ов
идентиф ик ации органическ их веществ. Задачей его служит определение элем ентов, об разую щих данное соединение. Это: углерод, водород, к ислород, азот, сера , галогены .
Т а к к а к элем енты в органическ ой м олек уле связаны к овалентны м и связям и, необ х одим о разруш ить м олек улу и преоб разовать элем енты в ионизирую щиеся в воде неорганическ ие соединения, либ о в простые
6 вещества , к оторые легк о об наружить известны м и аналитическ им и реак циям и. Д ля этого органическ ое вещество ок исляю т или сплавляю т его с м еталлическ им натрием .
1. О ткрытие углерода и в одорода в орган ич еском в ещ еств е.
См еш иваю т на часовом стек ле равные об ъ ем ы исследуем ого органическ ого вещества и порош к а ок иси м еди. См есь пересыпаю т в сухую проб ирк у, к оторую за к рываю т проб к ой с газоотводной труб ой. П роб ирку за к репляю т в лапк е ш татива почти горизонтально, и к онец газоотводной труб к и вводят в другую проб ирку, содержащую неск ольк о м иллилитров прозрачной известк овой или б аритовой воды так , чтоб ы труб к а б ы ла слегк а погружена в жидк ость. См есь нагреваю т сначала осторожно, затем сильнее.
Н а б лю даю т об разование воды по появлению к апель на х олодны х стенк ах проб ирк и и об разование углек ислого газа по появлению осадк а углек ислого к альция (или б ария).
Уравнения реак ций:
C + 2CuO 2Cu + CO2
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
t°
2. О ткрытие азота, серы и галоген а. Н еб ольш ое к оличество исследуем ого вещества пом ещаю т в сухую
проб ирку и к ладут туда же к усочек м еталлическ ого натрия. П роб ирку нагреваю т до расплавления натрия (после чего наб лю дается вспы ш к а ), а затем - до к расного к аления. Горячую проб ирк у б ы стро опуск аю т в ступку с дистиллированной водой так , чтоб ы проб ирк а растреск алась (осторожно, дальш е от лица !).
Ч ерные к усочк и сплава дальш е разм ельчаю т пестик ом , переливаю т содержим ое ступк и в проб ирку и нагреваю т до к ипения. Затем отф ильтровываю т, полученную щелочную жидк ость использую т для проб на серу, азот и галогены . Ж идк ость должна б ы ть б есцветной; желтая или к оричневая ее ок раск а ук азывает на неполное разруш ение исходного вещества . В этом случае опыт повторяю т с новой порцией вещества .
2. 1. О ткрытие серы.
а ) К I м л раствора нитрата свинца приливаю т раствор едк ого натра по к аплям до растворения первоначально об разую щегося осадк а и затем доб авляю т неск ольк о к апель щелочной жидк ости, полученной, к а к ук азано вы ш е. П оявление тем но-к оричневой ок раск и или об разование черного
7 осадк а сульф ида свинца ук азывает, что исследуем ое вещество содержало серу.
Pb(NO3)2 + 4NaOH → 2NaNO3 + Na2PbO2 + 2H2O Na2S + Na2PbO2 + H2O → PbS ↓ + 4NaOH
б ) К I м л щелочной жидк ости доб авляю т 1-2 к апли раствора
нитропруссида натрия. В присутствии серы см есь приоб ретает ярк о-ф иоле-товую ок раску.
Na2[ F e(CN)5NO ] + Na2S Na3[ Fe(CN)5ONSNa ]
2. 2. О ткрытие азота. К неск ольк им м иллилитрам щелочной жидк ости доб авляю т
к ристаллик железного к упороса , к ипятят см есь 1-2 м ин., охлаждаю т, даю т постоять 3-5 м ин. и подк исляю т разб авленной соляной к ислотой. О б разование синего осадк а б ерлинск ой лазури ук азывает, что исходное вещество содержало азот. Е сли азота м ало, то раствор после подк исления ок раш ивается в зелены й цвет.
FeSO4 + 2NaCN Fe(CN)2 + Na2SO4
3Na4[ Fe(CN)6 ] + 2FeSO4 Fe4[ Fe(CN)6 ]3 + 6Na2SO4
Fe(CN)2 + 4NaCN Na4[ Fe(CN)6 ]
2. 3. О ткрытие галоген ов . а ) Н еск ольк о м иллилитров щелочной жидк ости подк исляю т
к онцентрированной азотной к ислотой и к ипятят (в вытяжном ш к аф у!) неск ольк о м инут для удаления сероводорода и синильной к ислоты , к оторы е м еш аю т последую щей реак ции. К остывш ей жидк ости доб авляю т неск ольк о к апель раствора нитрата сереб ра .
О б разование х лопьевидного осадк а галогенида сереб ра ук азывает на присутствие галогена .
NaHal + AgNO3 AgHal + NaNO3
б ) П роб а Бельш тейна на галогены : М едную проволочку прок аливаю т
в б есцветном плам ени горелк и до прек ращения ок раш ивания плам ени. Д ав почерневш ей проволочк е остыть, погружаю т ее в органическ ое вещество и снова вводят проволочку в плам я. В присутствии галогенов плам я ок раш ивается в зелены й цвет.
О к раск а плам ени об ъ ясняется об разованием летучих при высок ой тем пературе галогенидов м еди.
8 Следует пом нить, что нек оторые цветные вещества (производные
пиридина , м очевины и другие), не содержащие галогена , даю т положительную проб у Бельш тейна , по-видим ом у, в результате об разования цианистой м еди. П оэтом у необ ходим о подтвердить наличие галогена вы ш еописанной реак цией с нитратом сереб ра .
ПО Л У Ч Е Н И Е И С ВО Й С ТВА 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 ойств а м етан а.
В сухую проб ирк у пом ещаю т неск ольк о грам м ов тщательно растертой в ступе см еси ацетата натрия и натронной извести. У к репляю т проб ирку горизонтально и, присоединив газоотводную труб к у, нагреваю т см есь в проб ирк е плам енем горелк и сначала осторожно, а затем сильно. О пуск ая газоотводную труб к у в отдельные проб ирк и с б ром ной водой и перм анганатом к алия, устанавливаю т, изм еняется ли ок раск а этих реак тивов при пропуск ании пузырьк ов м етана , т. е. происходит ли б ром ирование м етана или его ок исление.
Реа к ция об разования м етана из ацетата натрия и натронной извести (см еси NaOH и Ca(OH)2) идет по сх ем е:
II. Этилен ов ые углев одороды (олеф ин ы).
О бразов ан ие и св ойств а этилен а. П ом ещаю т в проб ирку I м л спирта и осторожно, при взб алтывании,
приливаю т 4 м л к онцентрированной серной к ислоты . В разогревш ую ся см есь б росаю т к ипятильны й к а м еш ек , присоединяю т газоотводную труб к у и осторожно нагреваю т проб ирк у до начала равном ерного выделения газа . Реак ционная см есь при этом чернеет. О пуск ая газоотводную труб к у в проб ирк и с б ром ной водой и перм анганатом к алия устанавливаю т, происходит ли б ром ирование и ок исление этилена .
П олуч ение :
CH3CH2OH + HOSO2OH CH3CH2OSO2OH + H2O
CH2 = CH2 + HOSO2OHCH3CH2OSO2OH
С в ойст в а эт илена. П рисоединение б ром а : CH2 = CH2 + Br2 BrCH2 - CH 2Br
1,2-диб ром этан О к исление КMnO4(р-р) - реак ция В агнера :
CH3 - C CH4 + Na2CO3
O+ NaOH
ONa
9
OH
3CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3CH2 - CH2 + 2MnO2 + 2KOH
этиленглик оль
OH
III. А ц етилен ов ые углев одороды (алкин ы). О бразов ан ие и св ойств а ац етилен а.
Н а дно сухой проб ирк и пом ещаю т м аленьк ий к усочек к арб ида к альция. О сторожно приливаю т воду, за к рываю т газоотводной труб к ой и пропуск аю т газ через проб ирк и: 1) с б ром ной водой, 2) с раствором перм анганата к алия, 3) с а м м иачны м раствором гидроок иси сереб ра , 4) с а м м иачны м раствором ок иси м еди. О тм ечаю т происходящие изм енения. Д ля испытания взрывчаты х свойств ацетиленидов сереб ра и м еди их отф ильтровываю т, суш ат и осторожно нагреваю т на асб естовой сетк е.
П олуч ение ацетилена :
+ + Ca(OH)2
HOHCa
C
C HOH CH
CH
С в ойст в а ацет илена: 1) присоединение б ром а
1,2-диб ром этен
CH CH + Br2 BrCH = CHBr Br2CH - CHBr2+Br2 1,1,2,2-тетра б ром этан
2) ок исление КMnO4(р-р) KMnO4CH HCOOH + CO2CH p - p
3) за м ещение водорода на А g (или Cu) + 2[ Ag(NH3)2 ]OH AgC CAg + 4NH3 + 2H2OCH CH
а цетиленид сереб ра
IV. А ром атич еские углев одороды (арен ы). О бразов ан ие и св ойств а бен зола и его гом ологов .
1) П олучение б ензола : В проб ирк у с газоотводной труб к ой пом ещаю т см есь ∼2 г б ензоата натрия и ∼4 г натронной извести. П роб ирку осторожно нагреваю т. Конец газоотводной труб к и пом ещаю т в проб ирку с водой, где в верхнем слое соб ирается б ензол, им ею щий х ара к терны й запах .
COONa
+ NaOH + Na2CO3
10
2) Н итрование толуола : В проб ирк е готовят нитрую щую см есь из 2 м л азотной к ислоты и 2,5 м л серной к ислоты . К охлажденной см еси в неск ольк о прием ов при встряхивании вносят 1 м л толуола . П осле нагревания (∼ 15 м ин) на водяной б ане, а затем охлаждения вливаю т в проб ирку воды . О б разую щаяся см есь о- и п-нитротолуола оседает на дно. О тм етьте х арак терны й м индальны й запах .
CH3
CH3NO2
+
CH3
NO2
о - нитротолуол n - нитротолуол
HNO3
-H2O; H2SO4
3) В заим одействие с б ром ом : В одну проб ирк у пом ещаю т 4 м л
б ензола , в другую – 4 м л толуола , затем в к аждую доб авляю т по 1 м л раствора б ром а в CCl4. Содержим ое к аждой проб ирк и делят на две части, в одну из к оторы х вносят железные опилк и. О тм ечаю т отсутствие признак ов реак ции при к ом натной тем пературе. П ри осторожном нагревании (водяная б аня) наб лю даю т выделение HBr (пок раснение лак м усовой б ум ажк и) во всех проб ирк а х с б ром ом б ез к атализатора , к ром е содержащей б ензол. Т а к же отм ечаю т разны й запах веществ, об разовавш ихся при б ром ировании толуола в различны х условиях .
CH3
CH3Br
CH3
Br
Br
CH2Br
о - б ром толуол n - б ром толуол
+ Br2
Fe + HBr
+
усиление ок ра ш ивания вследствиик ом плек сооб ра зования
+ 2Br2
+ 2HBr
+ 2HBr
t°hν
б ензилб ром ид
2
2
Fe
4) О к исляем ость аром атическ их углеводородов: П ом ещаю т в две
проб ирк и по 1 м л раствора перм анганата к алия и по 1 м л разб авленной серной к ислоты и затем доб авляю т в одну проб ирк у неск ольк о к апель б ензола , а в другую - неск ольк о к апель толуола . Сильно встряхиваю 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 раск у, что особ енно зам етно на поверхности раздела м ежду углеводородом и водны м слоем .
COOHCH3
H2SO4
KMnO4
KMnO4
б ензойная к ислота
H2SO4
V. С п ирты, м н огоатом н ые сп ирты, ф ен олы.
А . С в ойств а п редельн ых одн оатом н ых сп иртов . 1. О бразов ан ие и гидролиз алкоголята.
В проб ирку с б езводны м спиртом осторожно погружаю т к усочек чистого м еталлическ ого натрия разм ером с горош ину. Д ля предотвращения разогревания см еси и вы к ипания спирта охлаждаю т проб ирку х олодной водой. Ж идк ость постепенно густеет, натрий пок рывается слоем твердого алк оголята и, реак ция за м едляется настольк о, что для ее уск орения треб уется слегк а нагревать проб ирку. П олученны й к онцентрированны й раствор алк оголята при охлаждении за к ристаллизовывается. Д об авляю т в проб ирк у 5 м л воды и испытываю т ф енолф талеином реак цию полученного раствора .
2. Этериф икац ия.
2.1. О бразов ан ие п ростых эф иров . См еш иваю т в проб ирк е 1 м л этилового спирта и 1 м л
к онцентрированной серной к ислоты . Сильно разогревш ую ся см есь нагреваю т до к ипения, при этом не об наруживается ни об разования горю чих паров, ни появления запах а эф ира . Удалив нагретую проб ирк у от горелк и, очень осторожно приливаю т к см еси еще 5-10 к апель спирта , при этом сразу же появляется запах эф ира .
2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2
этилат натрия
H2O NaOHC2H5ONa + C2H5OH +
12 C2H5OH + C2H5OSO2OH + H2OHOSO2OH
H2SO4C2H5OC2H5 +C2H5OSO2OH + C2H5OHt°
диэтиловый эф ир
2.2. О бразов ан ие слож н ых эф иров . В сухую проб ирк у наливаю т 2 м л ледяной ук сусной к ислоты , 2 м л
изоам илового спирта и 1 к аплю к онцентрированной серной к ислоты , встряхиваю т ее и нагреваю т. Затем проб ирк у охлаждаю т и доб авляю т в нее 2-3 м л х олодной воды , об разовавш ийся изоам илацетат всплывает на поверхность, при этом ощущается запах груш евой эссенции.
3. О кислен ие изоам илов ого сп ирта. В см есь из 6 к апель к онцентрированной серной к ислоты и 3 к апель
изо-а м илового спирта вносят 0,5 г б их ром ата к алия. См есь встряхиваю т и доб авляю т 0,5 м л воды . П ри нагревании изм еняется ок раск а см еси и одноврем енно ощущается сладк оваты й запах изо-валерианового альдегида ; при продолжении нагревания появляется неприятны й запах изо-валериановой к ислоты .
H2SO4CH3CH - CH2 - CH2OH
K2Cr2O7
CH3
O
H
изовалериановый альдегид
CH3 - CH - CH2 - C
CH3
изоамиловый спирт
H2SO4
K2Cr2O7O
H
изовалериановая кислота
CH3 - CH - CH2 - C
CH3
4. О бразов ан ие йодоф орм а из сп ирта. О пыт проводят параллельно с этиловы м и другим и спиртам и:
См еш иваю т в проб ирк и 3-4 к апли исследуем ого спирта и 2-3 м л воды . Слегк а нагреваю т полученный раствор на водяной б ане при тем пературе
C
O
O
CH3
CH2 CH2
CH3
CH CH3
+ H2OH2SO4
C
O
OH
CH3 CH CH2
CH3
CH3 CH2OH+
изоам иловый эф ируксусной к ислоты(изоам илацетат)
CH3 CH2 OH + [O] CH3 CH
O
NaIO + CH3 CO
I2 + 2 NaOH NaIO + NaI + H2O; NaIO NaI + [O]
+ H2O
CHI3 + HCOONa + 2NaOH3йодоф орм
13 60 °С, доб авляю т к нем у 0,5-1 м л раствора йода , а затем по к аплям приливаю т разб авленную щелочь до исчезновения ок раск и. О тм ечаю т изм енение ок раск и и запах а реак ционной см еси.
Б . С в ойств 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 получаю т гидроок ись м еди, для чего в разб авленный раствор сульф ата м еди вводят раствор щелочи. Затем в проб ирк и доб авляю т по 3-5 к апель спирта : глицерина , этиленглик оля и этилового спирта . П роб ирк и встряхиваю т и отм ечаю т появление в нек оторы х из них х ара к терной ок раск и жидк ости. Затем доб авляю т к этим растворам изб ыток разб авленной соляной к ислоты и снова наб лю даю т изм енение ок раск и.
CH2OH+ Cu(OH)2 +
HO - CH2 CH2 - O CuO - CH2 + H2OCH2OH HO - CH2 CH2 - O O - CH2
H
Hэтиленглик оль глик оля т м еди
2. Д егидратац ия глиц ерин а.
К неск ольк им к аплям глицерина в сухой проб ирк е доб авляю т 1 г к ислой сернок ислой соли, см есь встряхиваю т и осторожно нагреваю т. О б разование а к ролеина об наруживаю т по появлению х ара к терного, очень едк ого запах а .
В. С в ойств а ф ен олов .
1. О бразов ан ие и разложен ие ф ен олятов . К 0,5 г исследуем ого ф енола (ф енола или наф тола ) доб авляю т
разб авленный раствор щелочи до полного растворения. И з полученны х прозрачны х растворов при подк ислении разб авленной серной к ислотой выделяется в осадок исходное вещество.
CH2
CH
OH
OH
CH2 OH
OH
Cu
OH
CH2
CH
CH2OH
OH
OH
+ + CH2
CH
CH2OH
O
O
CH2
CH
OH
O
CH2 OCu
H
H
глицерат м еди
CH2
OH
CH
OH
CH2
OHCH2 CH C
H
O
+ 2H2O
OH ONa
+ NaOH + H2O
ф еноля т натрия
14
2. Реакц ия ф ен олов с хлорн ым железом .
В проб ирк у наливаю т 2-3 м л 1%-ного раствора ф енола (наф тола ) и доб авляю т неск ольк о к апель 3% раствора х лорида железа . Н а б лю дается появление х ара к терного ф иолетового ок раш ивания вследствие об разования к ом плек сного ф енолята железа . О к раш ивание х ара к терно и для м ногоатом ны х ф енолов гидрохинона , пиррогаллола и т. д, опыт с к оторы м и проводят аналогично
+ 3HCl
H
6C6H5OH + FeCl3
H5C6O OC6H5
C6H5
O
FeH5C6O OC6H5
O
C6H5
H
H
3. Бром иров ан ие ф ен ола. В проб ирку наливаю т 2 м л 2%-ного водного раствора ф енола и
приливаю т изб ыток б ром ной воды (∼ 5 м л). В ы деляется х лопьевидны й осадок 2,4,6-триб ром ф енола .
OH
+ 3Br2
Br+ 3HBr
OH Br
Br
4. И н доф ен олов ая п роба. В проб к у наливаю т 1 м л к онцентрированного раствора ф енола и
доб авляю т к нем у 3 м л 2 н. NH4OH, затем 3 м л насыщенного раствора б ром ной воды . Ч ерез неск ольк о секунд появляется синее ок раш ивание за счет об разования к расящего вещества – индоф енола .
OH NOH ONH4OH
HBr
х иноидная группировк а
+ Na2SO4+ H2SO4
ONaOH
2 2
15 О к раск а индоф енола об условлена наличием х иноидной группировк и.
5. О кисляем ость ф ен ола и н аф тола.
К 0,5-1 м л водного раствора ф енола или наф тола доб авляю т равны й об ъ ем раствора соды и по к аплям приб авляю т раствор перм анганата к алия при встряхивании. О тм ечаю т изм енение ок раск и раствора , вследствие об разования п-х инона .
VI. А льдегиды, кетон ы.
А . Получ ен ие и св ойств а алиф атич еских альдегидов и кетон ов .
1. Получ ен ие. а ) П олучение ук сусного альдегида : В сухую проб ирк у пом ещаю т 3-4
м л спирта . М едную проволоку, свернутую в спираль, нак аливаю т в ок ислительном плам ени горелк и. Затем б ы стро опуск аю т горячую м едную спираль в проб ирк у со спиртом . Спирт б урно вск ипает, происходит восстановление ок сида м еди до ярк о-к расной м еталлическ ой м еди, спирт ок исляется до альдегида . П олученный альдегид (м ожно повторить опыт неск ольк о раз) используется для последую щих опытов.
2Cu + O2 2CuO
C2H5OH + CuO CH3CO
H+ H2O + Cu
В м есто ок сида м еди м ожно использовать б их ром ат к алия с серной
к ислотой по м етодик е, описанной для ок исления изоам илового спирта .
K2Cr2O7
H2SO4, t°+ H2OC2H5OH CH3C
O
H б ) П олучение ацетона : В сухую проб ирк у пом ещаю т 0,5 г б езводного
ацетата натрия, за к рываю т проб к ой с газоотводной труб к ой и нагреваю т ее. Конец газоотводной труб к и пом ещаю т в проб ирку с 0,5 м л воды , в к оторой к онденсирую тся пары об разую щегося ацетона .
П осле остывания в первую проб ирк у доб авляю т 1 к аплю к онцентрированной соляной к ислоты . П ри этом наб лю дается сильное вспенивание от выделения двуок иси углерода .
О б разую щийся во второй проб ирк е, водный раствор ацетона использую т в опыте для получения йодоф орм а .
CH3 C
O
ONa NaO C
O
CH3 CH3 C
O
CH3 + Na2CO3+
16
2. О кислен ие альдегидов . а ) Реак ция “ сереб ряного зерк ала” (к ачественная реак ция на
альдегиды ): В одну проб ирку наливаю т 1 м л раствора ф орм альдегида , в другую – 1 м л раствора ацетальдегида и доб авляю т в к аждую проб ирку по 1 м л а м м иачного раствора ок иси сереб ра . Е сли сереб ро не выделяется, то нагреваю т проб ирк и неск ольк о м инут на водяной б ане 50-60 °С.
Ч тоб ы получить осадок сереб ра в виде зерк ального слоя на стенк ах проб ирк и, перед проведением опыта следует тщательно вы м ы ть проб ирку горячим раствором щелочи и затем ополоснуть дистиллированной водой.
R = H, CH3 б ) В осстановление альдегидам и соединений двухвалентной м еди: К 1
м л раствора альдегида (м уравьиного или ук сусного) доб авляю т 0,5 м л разб авленного раствора щелочи и затем по к аплям раствор сульф ата м еди. П олученную см есь нагреваю т до начала к ипения, при этом осадок изм еняет свою ок раску.
R = H, CH3
3. Ц в етн ые реакц ии альдегидов , кетон ов .
а ) Реа к ция альдегидов с ф ук синсернистой к ислотой: Н аливаю т в две проб ирк и по 1 м л б есцветного раствора ф ук синсернистой к ислоты и доб авляю т по неск ольк о к апель раствора ф орм альдегида и ацетальдегида . Ж идк ость в проб ирк ах приоб ретает ок раск у.
б ) Реа к ция к етонов с нитропруссидом натрия: В проб ирк у пом ещаю т 1-2 м л ацетона , приб авляю т 1-2 к апли 1%-ного раствора нитропруссида натрия (Na2NOFe(CN)5) и неск ольк о к апель 10%-ного раствора щелочи. О б разуется х арак терное ок раш ивание.
4. О бразов ан ие иодоф орм а из альдегидов
и кетон ов . В проб ирк у наливаю т 1 м л раствора йода в йодистом к алии и 5 м л
раствора щелочи до исчезновения ок раск и. П ри доб авлении 1 м л водного
C
O
H
R + 2[Ag(NH3)2] OH+ -
C
O
OH
R + 4NH3 + H2O + 2Ag
O
H
R
O
OH
R+ Cu(OH)2 + H2O + Cu
CuSO4 + NaOH Na2SO4 + Cu(OH)2
17 раствора ацетона , полученного в опыте 1, выпадает желтовато-б елы й осадок с х ара к терны м запахом йодоф орм а .
А налогичны й опыт проводится и с водны м раствором ацетальдегида .
Б . С в ойств а аром атич еских альдегидов .
1. О кислен ие бен зой н ого альдегида.
К 1-2 к аплям б ензальдегида доб авляю т 2-3 м л раствора перм анганата к алия и нагреваю т см есь на водяной б ане при встряхивании до исчезновения запах а б ензальдегида . Ф иолетовую ок раск у (изб ыток перм анганата ) уничтожаю т, доб авляя неск ольк о к апель спирта . П ри подк ислении реак ционной см еси разб авленной серной к ислотой выпадает
осадок .
2. О кислен ие-в осстан ов лен ие бен зальдегида. В проб ирк у наливаю т 1-2 м л спиртового раствора гидрок сида к алия и
доб авляю т 5-6 к апель б ензальдегида , за к рываю т проб к ой и встряхиваю т. П осле охлаждения выпадает осадок б ензоата к алия.
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.
CH3 C
O
CH3 + NaO H3 NaIO + CHI3 + CH3COONa + 3NaOHйодоф орм
I2 + NaOH NaOI + NaI + H2O
3 NaIO + CHI3 + HCOONa + 2NaOH CH3-CHO
C
O
H
C6H5 C
O
OK
C6H52 + KOH + C6H5CH2OH
б ензоат к алия
б ензиловы й спирт
C6H5C
O
H
C6H5C
O
OH
KMnO4
H+
б ензойная к ислота
18 а ) П олучение ук сусной к ислоты из ацетата натрия: В проб ирку
пом ещаю т 2-3 лопаточк и ацетата натрия, приб авляю т к онцентрированную серную к ислоту до появления запах а ук суса .
б ) П олучение жирны х к ислот из м ы ла : В проб ирк у наливаю т 2-3 м л
1%-ного водного раствора м ы ла (натриевы х солей высш их жирны х к ислот) и по к аплям приб авляю т 10%-ную серную к ислоту. П ри этом происходит выделение жирны х к ислот, к оторые при стоянии затвердеваю т в верхней части проб ирк и.
2. С в ойств а.
2.1. О бразов ан ие солей карбон ов ых кислот. а ) В заим одействие к арб оновы х к ислот с м еталлам и: В две проб ирк и
наливаю т по ∼2-3 м л ∼50%-ной ук сусной к ислоты . В одну доб авляю т стружку м агния, в другую – к усочек цинк а .
2CH3COOH + Mg → Mg(CH3COO)2 + H2 ↑ 2CH3COOH + Zn → Zn(CH3COO)2 + H2 ↑
Е сли реак ция с цинк ом протек ает м едленно, то реак ционную см есь
нагреваю т. б ) В заим одействие к арб оновы х к ислот с содой: В проб ирк у наливаю т
2-3 м л раствора соды и понем ногу доб авляю т ук сусной к ислоты . Н аб лю дается выделение углек ислого газа (к ачественная реак ция на к ислоты ).
2CH3COOH + Na2CO3 → 2CH3COONa + CO2 ↑ + H2O ацетат натрия
в) В заим одействие солей к арб оновы х к ислот с солям и тяжелы х
м еталлов: В проб ирк у пом ещаю т 20-30 к апель раствора ацетата натрия, приб авляю т ∼0,5 м л 2%-ного раствора х лорида железа (III). О б разуется соль – ацетата железа (III), ок раш иваю щая раствор в к расно-б уры й цвет.
3CH3COONa + FeCl3 → Fe(CH3COO)3 + 3NaCl
Е сли полученный раствор прок ипятить, то об разуется основная соль, выпадаю щая в виде к расно-б урого осадк а .
C
O
ONa
CH3 C
O
OH
CH3+ H2SO4 + NaHSO4
C17H35COONa + H2SO4 2C17H35COOH + Na2SO4
стеарат натрия (м ыло)
19 Fe(CH3COO)3 + H2O → Fe(OH)2(CH3COO) + 2CH3COOH
г) О б разование нерастворим ы х к альциевы х и свинцовы х солей
жирны х к ислот: В две проб ирк и пом ещаю т по ∼0,5 м л раствора м ы ла , в одну доб авляю т раствор соли свинца , в другую – раствор соли к альция. Н аб лю дается выпадение осадк 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 этилацетата : В проб ирк у пом ещаю т ∼0,5 м л этилового спирта и стольк о же ук сусной к ислоты . Д об авляю т ∼5-7 к ап. H2SO4 (к онц.) и осторожно нагреваю т см есь до к ипения, через неск ольк о сек унд появляется х ара к терны й приятны й запах этилацетата :
Б . Д в ухосн ов н ые карбон ов ые кислоты.
а ) О тк рытие щавелевой к ислоты в виде к альциевой соли: В проб ирку пом ещаю т 1-2 лопаточк и ш авелевой к ислоты и приб авляю т воды до полного растворения. Затем доб авляю т раствор CaCl2. В ыпадает б елы й осадок ок салата к альция.
HOOC – COOH + CaCl2 → Ca(COO)2 + 2HCl
ок салат к альция
Д елят содержим ое проб ирк и (с осадк ом ) на две части. К одной
доб авляю т неск ольк о к апель 10%-ного раствора HCl, к другой – ук сусную к ислоту. П ри доб авлении соляной к ислоты осадок растворяется, а ук сусной – нет.
Ca(COO)2 + 2HCl → HOOC – COOH + CaCl2
б ) О к исление щавелевой к ислоты : В проб ирк у, снаб женную газоотводной труб к ой, пом ещаю т 1-2 лопаточк и ш авелевой к ислоты , доб авляю т неск ольк о к апель H2SO4 и ∼0,5 м л 2%-ного раствора KМ nO4. В другую проб ирк у наливаю т ∼0,5 м л известк овой воды . О сторожно нагреваю т проб ирку с к ислотой. П роисходит об есцвечивание раствора и пом утнение известк овой воды .
C
O
O
CH3
C2H5
CH3COOH + C2H5OH + H2OH2SO4, to
этилацетат
20
В. А ром атич еские кислоты, гидроксикислоты и их п роизв одн ые.
1. К ач еств ен н ая реакц ия н а бен зой н ую кислоту и ее соли. В проб ирку вносят лопаточку б ензойной к ислоты , доб авляю т ∼0,5 м л
10%-ного раствора NaOH и встряхиваю т проб ирк у. П ри этом происходит об разование б ензоата натрия.
C6H5COOH + NaOH → C6H5COONa + H2O б ензоат натрия
Затем приливаю т неск ольк о к апель 1%-ного раствора FeCl3.
О б разуется осадок основного б ензоата железа (III): C6H5COONa + FeCl3 → FeOH(C6H5COO)2 + 3NaCl
основной б ензоат железа (III)
2. О бразов ан ие ф талев ого ан гидрида. а ) Н еб ольш ое к оличество (0,1-0,2 г) сухой ф талевой к ислоты
нагреваю т в сухой проб ирк е плам енем горелк и, держа проб ирку горизонтально. Кислота , начав плавиться, возгоняется. Н а б лю даю т появление продук та возгонк и на х олодны х стенк ах проб ирк и.
б ) П риливаю т в ту же проб ирк у 1-2 м л б ензола . В другую проб ирку с
б ензолом пом ещаю т нем ного ф талевой к ислоты . О тм ечаю т различие растворим ости ф талевой к ислоты и ее ангидрида в б ензоле.
HOOC COOH CO2 + HCOOH CO2 + CO + H2OKMnO4
H2SO4
to
BaCO3 + H2OBa(OH)2 + CO2
C
CO
O
O
O HC
COH
O
O
-H2O
ф талевая к ислота
t
ф талевы й ангидрид
21 3. Д оказательств о н алич ия гидроксильн ой груп п ы
в салиц илов ой кислоте.
В две проб ирк и пом ещаю т по неск ольк о к ристаллик ов салициловой
к ислоты и ацетилсалициловой к ислоты . В к аждую доб авляю т нем ного воды (∼0,5-1 м л) и 2-3 к апли FeCl3. Н а б лю даю т изм енение ок раск и:
4. Получ ен ие тартрата и гидротартрата калия.
В проб ирк у пом ещаю т ∼0,5 м л винной к ислоты (15%-ны й раствор), доб авляю т 5%-ный раствор К О Н до об разование б елого осадк а к ислой к алиевой соли винной к ислоты . Е сли осадок не выпадает нужно охладить проб ирку. Затем доб авляю т еще неск ольк о к апель 5%-ного раствора
гидрок сида к алия. О садок х орош о растворяется, так к а к об разуется х орош о растворим ая в воде средняя к алиевая соль винной к ислоты (тартрат к алия).
5. Разложен ие лим он н ой кислоты.
В сухую проб ирк у, снаб женную газоотводной труб к ой, пом ещаю т 2-3 лопаточк и лим онной к ислоты и ∼0,5 м л H2SO4 к онц и осторожно нагреваю т проб ирк у в плам ени горелк и, при этом м асса начинает пениться. Затем подносят к онец газоотводной труб к и к плам ени горелк и: выделяю щийся газ горит голуб ы м плам енем . Н е прек ращая нагревания, опуск аю т к онец газоотводной труб к и в проб ирк у с известк овой водой и наб лю даю т пом утнение.
OH CHCHOH
COOHCOOH
OH CH
CHOH
COOK
COOH
OH CHCHOH
COOKCOOK
KOHKOH
гидротартрат к алия тартрат к алия
O HC
OH
O
C
O
O
H
O
O C O
O
Fe
O
H
C
O
3HCl ++ FeCl3
22
6. О бразов ан ие гидроксам ов ой кислоты.
В проб ирк у пом ещаю т 3-5 к апель этилацетата , 0,5 м л раствора солянок ислого гидрок силам ина , 1-2 м л спирта и 3-5 к апель к онцентрированного раствора щелочи. В другой проб ирк е см еш иваю т те же к оличества перечисленны х веществ к ром е этилацетата . О б е проб ирк и нагреваю т до начала к ипения см есей, затем охлаждаю т и доб авляю т в к аждую проб ирку сначала разб авленную соляную к ислоту до к ислой среды по индик атору, затем 1-2 к апли раствора FeCl3. О тм ечаю т различие ок раск и.
Г. Н еп редельн ые карбон ов ые кислоты и их п роизв одн ые.
1. Взаим одейств ие олеин ов ой кислоты с бром н ой в одой .
В проб ирку наливаю т 1 м л б ром ной воды и 1 м л олеиновой к ислоты ,
встряхиваю т и наб лю даю т об есцвечивание б ром ной воды .
2. О п ределен ие н еп редельн ости растительн ого м асла.
CH2COOHCOH COOH
CH2COOH
to
(H2SO4)
ацетондик арб о-новая к ислота
CH2COOH
C O
CH2COOH
+ CO + H2O
CO(CH2COOH)2 (CH3)2CO + 2CO2to
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)7 COOH + Br2
CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)7 COOH
Br Brдиб ром стеариновая к ислота
[NH2OH] NH2OH + NaCl + H2O
CH3 CO
OC2H5
+ NH2OH + C2H5OHCH3 CO
NHOH
HCl + NaOH.
гидрок сам овая к ислота
CH3 CO
NHOH( H3C C
O
NHO+ FeCl33 )3Fe + HCl
к ом плек сная соль
23 В проб ирку вносят 0,5 м л растительного м асла и 1-2 м л насыщенной
б ром ной воды , встряхиваю т и наб лю даю т б ы строе об есцвечивание вследствие присоединения б ром а к остатк а м непредельны х жирны х к ислот.
VIII. А зотсодержащ ие соедин ен ия.
А . С в ойств а ам ин ов . 1. Взаим одейств ие ан илин а с м ин еральн ым и кислотам и.
В две проб ирк и наливаю т по 1 м л раствора анилина . В одну
доб авляю т неск ольк о к апель 10 %-ного раствора HCl, в другую 10 %-ную H2SO4. В первой раствор становится прозрачны м вследствие растворения об разую щегося гидрохлорида анилина , во второй выпадает б елы й осадок труднорастворим ой соли – гидросульф ата анилина .
C6H5NH2 + HCl → [C6H5NH3]Cl гидрохлорид анилина
C6H5NH2 + H2SO4 → [C6H5NH3]2SO4 гидросульф ат анилина
2. О бразов ан ие п икратов .
К 1 м л раствора анилина приб авляю т 1 м л насыщенного раствора пик риновой к ислоты , доводят до к ипения. П ри охлаждении выпадаю т ок раш енные к ристаллы .
3. Бром иров ан ие ан илин а.
В проб ирк у пом ещаю т 1 м л анилина и 1 м л воды , энергично встряхиваю т проб ирку для получения эм ульсии и доб авляю т 1 м л б ром ной
CH2
CH
CH2
O
O
O
CO
COCO
(CH2)7(CH2)7(CH2)14
CH
CH3
CH
CH
CH
(CH2)7(CH2)7
CH3
CH3
2Br2CH2
CH
CH2
O
O
O
CO
COCO
(CH2)7(CH2)7(CH2)14
CHBr
CH3
CHBr
CHBr
CHBr
(CH2)7(CH2)7
CH3
CH3
NH2
OH
NO2
NO2O2N N
H
H
OH
NO2
O2N NO2
+C2H5OH
24 воды . П ри этом происходит об есцвечивание б ром ной воды и появляется осадок .
4. О кислен ие ан илин а.
В проб ирк у наливаю т 1 м л воды и 2-3 к апли анилина , тщательно перем еш иваю т, доб авляю т 0,5 г б их ром ата к алия и 0,5 м л разб авленной серной к ислоты . Ж идк ость ок раш ивается в интенсивны й цвет, переходящий в черны й. Конечны м продук том ок исления является к раситель сложного строения – “черны й анилин”.
Б . С в ойств а ам идов .
1. С в ойств а м оч ев ин ы. а ) Д ок азательство строения м очевины : К 1 м л раствора м очевины
доб авляю т 2 м л прозрачной б аритовой воды и см есь нагреваю т. Н аб лю дается об разование двух продук тов реак ции: газа , об наруживаем ого по запаху и посинению лак м усовой б ум ажк и, и нерастворим ого осадк а .
б ) О б разование солей м очевины с к ислотам и: 1) О б разование ок салата : В проб ирк е растворяю т 0,2 г щавелевой
к ислоты в 1 м л воды и доб авляю т 1 м л м очевины . Ч ерез неск ольк о сек унд выпадает осадок .
2) О б разование нитрата : К 1 м л раствора м очевины осторожно
доб авляю т 1 м л к онцентрированной азотной к ислоты , встряхиваю т проб ирку и охлаждаю т. П ри этом об разуется нерастворим ы й осадок .
NH2 NH2
Br Br
Br
+ 3Br2 + 3HBr2
2,4,6-триб ром анилин
CNH2 NH2
OCNH2 NH3 OOC
O
COOHC COH
OO
OH
+ -+
CNH2 NH2 + HNO3
O
CNH2 NH3 NO3
O
+ -
NH2 C
O
NH2-2NH3
+ 2H2O OH C
O
OH CO2-2H2O
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O
25 в) Разложение м очевины азотистой к ислотой: К 1 м л раствора
м очевины доб авляю т 5-7 к апель 10 %-ного раствора нитрита натрия и 3-5 к апель H2SO4 (разб .). В ы деляю тся пузырьк и азота и углек ислого газа .
г) О б разование б иурета из м очевины : П ом ещаю т 1-2 лопаточк и
м очевины в сухую проб ирку и осторожно нагреваю т. М очевина сначала плавится, затем выделяется газ, к оторы й м ожно узнать по запаху и посинению лак м усовой б ум ажк и, затем см есь твердеет. П роб ирку охлаждаю т, доб авляю т нем ного воды (1 м л), 10 %-ный раствор NaOH и 2 %-ный раствор CuSO4. П оявляется ок раш ивание к ом плек сной м едной соли б иурета (б иуретовая реак ция), об условленная присутствием в б иурете пептидной связи.
CNH2 N
OCO
NH2
H
CNH2 NOH
CO
NH2
2. С в ойств а ац етам ида. а ) Гидролиз ацетам ида : 1) К 1 м л раствора ацетам ида доб авляю т 1 м л 10 %-ного раствора
щелочи и к ипятят. О тм ечаю т выделение газа по запаху и посинению лак м усовой б ум ажк и.
2) К 1 м л раствора ацетам ида доб авляю т 1 м л разб авленной серной
к ислоты и к ипятят. П остепенно появляется х ара к терны й запах , к оторы й сравниваю т с запахом из предыдущего опыта .
H2SO4 + NaNO2 HNO2 + NaHSO4
CNH2 NH2
O
+ 2HNO2 CO2 + N2 + 3H2O
CH3 CO
NH2
+ H2ONaOH
+ NH3CH3 CO
ONa
CNH2 NH2
O
CNH2 NH2
O
CNH2 NH
O
C
O
NH2 + NH3+to
б иурет
CN O H
NH2
C NH2OO H
Cu
OH
CNH2 O
NC
NH2
OH
CNH2 O
NC
NH2
OCu
CN O
NH2
C NH2O+ +
-2H2O
к ом плек сная м едная соль б иурета
26
б ) В заим одействие ацетам ида с гидрок силам ином : К 1 м л раствора
ацетам ида доб авляю т 1 м л раствора соли гидрок силам ина . О тливаю т половину полученной см еси в другую проб ирк у, к ипятят 2-3 м ин., затем охлаждаю т, после этого в об е проб ирк и доб авляю т по неск ольк о к апель раствора х лорного железа . Н а б лю даю т изм енение ок раск и в проб ирк а х .
В. С в ойств а ам ин окислот.
а ) Д ействие а м инок ислот на индик аторы : В две проб ирк и наливаю т по 0,5 м л м етилового оранжевого, м етилового к расного. Д об авляю т по неск ольк о к апель в к аждую из проб ирок водного раствора а м иноук сусной к ислоты (глицина ). О тм ечаю т реак цию среды .
NH2CH2COOH ↔ N+H3CH2COO-
б ) Д ействие ф орм альдегида на а м инок ислоты : В проб ирк у наливаю т 2 м л раствора а м иноук сусной к ислоты и доб авляю т по к аплям подк раш енный ф енолф талеином разб авленный раствор щелочи до появления неисчезаю щей слаб ой ок раск и.
В другую проб ирк у пом ещаю т 2 м л раствора ф орм алина и так же доб авляю т по к аплям раствор щелочи до появления слаб ой ок раск и.
Затем см еш иваю т об е ок раш енные жидк ости из первой и второй проб ирок . П ри этом происходит об есцвечивание см еси, то есть появление к ислой реак ции в результате см еш ения щелочны х растворов. П ри дальнейш ем постепенном доб авлении к этой см еси ок раш енного раствора щелочи ок раск а ф енолф талеина продолжает исчезать.
NH2CH2COOH + NaOH → NH2CH2COONa + H2O H2C = O + NH2CH2COOH → H2C = NCH2COOH + H2O
H2C = NCH2COOH + NaOH → H2C = NCH2COOH + H2O
в) Д ействие азотистой к ислоты на а м инок ислоты : В проб ирку наливаю т 0,5-1 м л раствора а м иноук сусной к ислоты и доб авляю т 3-5 к апель нитрита натрия и стольк о же соляной к ислоты . П ри встряхивании выделяю тся пузырьк и газа .
NaNO2 + HCl → NaCl + HNO2 NH2 – CH2 – COOH + HNO2 → HOCH2 – COOH + N2 ↑ + H2O
CH3 CO
NH2
CH3 CO
OH+ H2O
H2SO4 + NH4HSO4
+ -
CH3 CO
NH2
CH3 CO
NHOH+ NH2OH + NH3
гидрок сам овая к ислота
27 ок сиук сусная к ислота
г) П олучение к ом плек сной м едной соли а м иноук сусной к ислоты : К 1-
2 м л раствора а м иноук сусной к ислоты доб авляю т 0,5 г ок сида м еди (II). См есь к ипятят. П оявляется х ара к терное ок раш ивание.
IX. Углев оды.
С в ойств а м он о-, ди- и п олисахаридов .
1. Реакц ии окислен ия сахаров . а ) Реа к ция сереб ряного зерк ала : К а м м иачном у раствору ок сида
сереб ра , налитом у в тщательно вы м ы тую проб ирку, доб авляю т равны й об ъ ем 2%-ного раствора глю к озы . См есь нагреваю т в течение неск ольк их м инут на горячей водяной б ане, на стенк ах проб ирк и осаждается м еталлическ ое сереб ро в виде зерк ального слоя.
H OC
HOOH Ag2O
CH2OH
+ Ag + H2O
глю к онова як ислота
H
HH
HOHOH
H OC
OH
CH2OH
HOHOH
HHO
HH
б ) В заим одействие сах аров с гидрок сидом м еди: В три проб ирк и
наливаю т по 2-3 м л водны х 1%-ны х растворов глю к озы , сах арозы и к ра х м ала , в к аждую проб ирку приб авляю т по 1 м л 10%-ного раствора гидрок сида натрия и по 2-3 к апли 5%-ного раствора м едного к упороса . В проб ирк а х с глю к озой и сах арозой об разовавш ийся в начале осадок гидрок сида м еди при встряхивании растворяется. П ри этом раствор ок раш ивается в интенсивно синий цвет вследствие об разования к ом плек сны х сах аратов м еди. Н а б лю даю тся ли к а к ие-либ о изм енения в проб ирк е с к ра х м алом ?
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4
to
NH2 CH2 COOH + CuOCO
CH2
O
NH2
CuCH2
CO
NH2
O
OHH
OH
H
CH2OH
H
OH H
H
OH
O
+ Cu(OH)2 -H2O2 OH
H
O
O
OH
H
OH
H
H
CH2OH
HCuOHH
OH
H
CH2OH
H
OH H
H
O
O
28 Затем осторожно нагреваю т в плам ени горелк и верхню ю часть
жидк ости до к ипения и наб лю даю т за ок раск ой см еси. П ри наличии своб одного глик озидного гидрок сила (или своб одной альдегидной группы ) глю к оза ок исляется - синий цвет раствора при нагревании исчезает и появляется желты й или к расны й осадок гидрок сида м еди или ок сида м еди (I).
в) В заим одействие сах аров с реак тивом Ф елинга :
В две проб ирк и пом ещаю т по 1 м л реак тива Ф елинга и доб авляю т в
одну 1 м л раствора глю к озы , а в другую проб ирк у 1 м л раствора сах арозы . П ри нагревании в проб ирк е с глю к озой исчезает синий цвет и появляется желты й осадок гидрок сида м еди (I) или к расны й осадок ок сида м еди (I). Сах ароза не изм еняет ок раск и раствора .
г) О к исление м оносах аридов б ром ной водой: В одну проб ирку пом ещаю т 1 м л раствора глю к озы , в другую – 1 м л раствора ф рук тозы . Затем в к аждую проб ирку приливаю т по 6 м л б ром ной воды и см есь к ипятят до полного об есцвечивания. О х ладив об а полученного раствора до к ом натной тем пературы , доб авляю т к к аждом у из них по неск ольк о к апель раствора х лорного железа и сравниваю т появивш ую ся ок раск у.
д) О к исление альдоз и к етоз йодом : О пыт проводят параллельно с растворам и глю к озы и ф рук тозы . К 3 м л к аждого раствора доб авляю т одноврем енно по 0,5 м л раствора йода и затем разб авленную щелочь до об есцвечивания см еси. О тм ечаю т врем я доб авления щелочи и ставят об е проб ирк и в ш татив. Ч ерез 7-8 м инут приливаю т в об е проб ирк и по 0,5 м л разб авленной серной к ислоты и сравниваю т появивш ую ся ок раск у.
2. Ц в етн ые (кач еств ен н ые) реакц ии сахаров .
а ) О б щая реак ция на углеводы (реак ция М олиш а ): В три проб ирк и наливаю т по 0,5-1 м л воды и вносят 3 разны х углевода : 1) неск ольк о к рупинок сах ара ; 2) – нем ного к рах м ала ; 3) – м аленьк ий к усочек ф ильтровальной б ум аги ( к летчатк и ). Затем в к аждую проб ирку доб авляю т по две к апли раствора α-наф тола . П осле этого, нак лонив проб ирку, осторожно пипетк ой приливаю т по стенк е проб ирк и по 1-1,5 м л к онцентрированной соляной к ислоты . Т яжелы й слой к ислоты должен опуститься на дно проб ирк и, почти не см еш иваясь с водны м слоем . Н а
COH
OHH
HOH
OHH
OHH
CH2OH
COOK
CH O
CH OCu
COONa
+ 2 + 2H2O
COOH
OHH
HOH
OHH
OHH
CH2OH
+ Cu2O +
COOK
CH OH
CH OH
COONa
29 границе слоев б ы стро об разуется к расивое ф иолетовое к ольцо; при взб алтывании см есь разогревается и ок раш ивается по всем у об ъ ем у.
г) П роб а Селиванова на к етозы : В проб ирк у пом ещаю т 2-3 м л ф рук тозы (или м еда ), 1 м л к онцентрированной соляной к ислоты , приб авляю т неск ольк о к ристаллов резорцина и нагреваю т. П оявляется виш нево-к расное ок раш ивание.
в) К ачественная реак ция на сах арозу: В проб ирку б ерут 2-3 м л
раствора сах ара , приливаю т неск ольк о к апель водного раствора сульф ата к об альта (CoSO4) и изб ы ток щелочи. П оявляется ф иолетовое ок раш ивание.
г) К ачественная реак ция на к рах м ал: В проб ирку наливаю т 1м л к ра х м ального к лейстера и доб авляю т неск ольк о к апель раствора иода . П оявляется синее ок раш ивание. П ри подогревании синее ок раш ивание исчезает, что ук азывает на ф изическ ий процесс - адсорб цию иода к оллоидны м и частицам и к ра х м ала , к ром е того, об разуется к ом плек сное соединение полисах арида с иодом .
3. Взаим одейств ие сахаров со щ елоч ам и.
а ) В заим одействие глю к озы и сах арозы со щелочам и: В одну проб ирку пом ещаю т 1-2 м л раствора глю к озы , в другую – так ой же об ъ ем раствора сах арозы . Затем в к аждую проб ирк у приливаю т по половины об ъ ем а к онцентрированного раствора щелочи, нагреваю т см еси до к ипения и поддерживаю т его в течение 2-3 м инут. О тм етив изм енение ок раск и растворов, охлаждаю т жидк ость и подк исляю т разб авленной серной к ислотой. О тм ечаю т запах и цвет получивш егося раствора .
б ) В заим одействие к летчатк и со щелочам и: П ом ещаю т в ш татив две проб ирк и: одну заполняю т почти полностью водой, другую – к онцентрированны м раствором щелочи. И з ф ильтровальной б ум аги вырезаю т две одинак овые полоск и на 2-3 см длиннее высоты проб ирк и и 1,5-2 см ш ириной. О дну погружаю т в воду до дна проб ирк и, вторую – в раствор щелочи на 5-7 м инут. Бум ажную полоску, вынутую из щелочи, сначала пром ываю т водой, разб авленной соляной к ислотой, затем снова водой. О б е полоск и высуш иваю т и сравниваю т их длину, плотность и х ара к тер поверхности.
4. Раств орен ие и гидролиз сахарозы и клетч атки.
HOH2C HOCH2O
C
OH
CH2OH
+ 3H2Ot
HCl
ок сим етил-ф урф урол
+ резорцинок раск а
OH
OH
H
O
O
30 а ) Гидролиз сах арозы : В проб ирк у б ерут 4-6 м л 1%-ного раствора
сах арозы , неск ольк о к апель (2 м л) разб авленной серной к ислоты и к ипятят 10-15 м ин. П осле охлаждения к ислоту нейтрализую т щелочью и проверяю т содержим ое на вы ш еописанные х ара к терные реак ции: 1) сереб ряного зерк ала , 2) взаим одействие с ф елинговы м раствором , 3) проб у Селиванова .
б ) Растворение к летчатк и в м едноам м иачном растворе: В 3-4 м л
прозрачного м едноам м иачного реак тива пом ещаю т к усочк и ф ильтровальной б ум аги или ваты . В олокна к летчатк и при встряхивании б ы стро разъ единяю тся и растворяю тся почти нацело, об разуя густую вязк ую жидк ость. О к оло 1 м л прозрачного густого раствора к летчатк и отливаю т в другую проб ирк у, доб авляю т в нее 4-5 м л воды и выливаю т см есь в стак анчик с 10-12 м л разб авленной соляной к ислоты . См есь сразу почти полностью об есцвечивается и выделяется своб одная к летчатк а в виде б елого студенистого осадк а .
С проб ой к ислого раствора проводят реак ции на восстанавливаю щие сах ара .
в) Растворение и гидролиз к летчатк и к ислотам и: В проб ирк у с 7-8 м л х олодной 70 %-ной серной к ислоты пом ещаю т к усок свернутой жгутом ф ильтровальной б ум аги. П ри встряхивании в течение1-2 м инут к летчатк а растворяется. П оловину этого раствора выливаю т в пятик ратны й об ъ ем воды ; при этом выделяю тся х лопья нерастворим ы х в воде продук тов частичного гидролиза к летчатк и.
Д ругую половину раствора нагреваю т неск ольк о м инут в горячей воде до появления светло-к оричневой ок раск и, после чего охлаждаю т и так же выливаю т в пятик ратны й об ъ ем воды , в этом случае х лопья уже не выпадаю т.
В отдельные проб ирк и отливаю т по 1-2 м л полученны х водны х растворов, нейтрализую т их щелочью и проводят проб ы на присутствие восстанавливаю щих сах аров.
X. Белки.
1. О братим ые реакц ии осажден ия. О тнош ение б елк ов к к ислотам и щелочам : К 2-3 м л раствора б елк а
доб авляю т по к аплям при встряхивании к онцентрированную ук сусную к ислоту. Н а б лю дается выпадение б елк а в осадок в виде м ути или х лопьев. П ри дальнейш ем доб авлении к ислоты осадок б елк а снова растворяется. П олученный к ислы й раствор делят на две части. О дну из них нагреваю т до
C12H22O11
H2O, t°
H2SO4сах ароза глю к озаф рук тоза
C6H12O6 + C6H12O6
31 к ипения. П ри введении в горячую к ислую жидк ость 1-2 к апель раствора сульф ата а м м ония, б елок свертывается. К другой части к ислого раствора б елк а осторожно доб авляю т по к аплям при встряхивании разб авленны й раствор щелочи. П ри постепенной нейтрализации к ислоты об разуется осадок б елк а , снова растворяю щийся в изб ытк е щелочи.
2. Н еобратим ые реакц ии осажден ия.
а ) О саждение б елк ов к онцентрированны м и м инеральны м и
к ислотам и: Н аливаю т в одну проб ирк у 1 м л к онцентрированной азотной к ислоты , а в другую – 1-2 м л к онцентрированной соляной к ислоты . Н ак лоняя к аждую проб ирку, осторожно вливаю т в нее по стенк е 1-1,5 м л раствора б елк а так , чтоб ы он не см еш ивался с б олее тяжелы м слоем к ислоты , затем ставят проб ирк у в ш татив. Н а границе раздела двух жидк остей сразу или постепенно появляется б елое к ольцо осадк а б елк а . П ри встряхивании к оличества осадк а , выпавш его при действии азотной к ислоты , за м етно увеличивается, а осадок , выпавш ий при действии соляной к ислоты , растворяется в ее изб ытк е.
Ж елатин в условиях опыта не осаждается м инеральны м и к ислотам и. б ) О саждение б елк ов солям и тяжелы х м еталлов: П ом ещаю т в две
проб ирк и по 1-1,5 м л исследуем ого раствора б елк а и доб авляю т в одну из них раствор сульф ата м еди, а в другую – раствор ацетата свинца . Реа к тив в об оих случаях вводят м едленно, по к аплям , при встряхивании. П ервоначально об разуется х лопьевидны й осадок или раствор м утнеет вследствие выделения м алорастворим ого соединения б елк а с солью м еди (голуб ого цвета ) или солью свинца (б елого цвета ). П ри дальнейш ем доб авлении реак тива осадок снова растворяется.
3. К ач еств ен н ые реакц ии н а белки.
а ) Биуретовая реак ция б елк ов: К 1-2 м л раствора б елк а доб авляю т
равны й об ъ ем к онцентрированного раствора щелочи и затем к аплю (не б ольш е) раствора сульф ата м еди. Ж идк ость ок раш ивается в ярк о-ф иолетовы й цвет, даже в ок раш енной водной вытяжк е из м яса .
б ) Ксантопротеиновая реак ция б елк ов: К 1 м л раствора б елк а доб авляю т 0,2-0,3 м л к онцентрированной азотной к ислоты ; появляется б елы й осадок или раствор м утнеет. Затем нагреваю т см есь на горелк е до к ипения и к ипятят ее 1-2 м инуты ; при этом раствор и осадок ок раш иваю тся в ярк о-желты й цвет. П ри к ипячении осадок м ожет частично или полностью раствориться в результате гидролиза , но х ара к терная желтая ок раск а раствора сохраняется. О х ладив см есь, осторожно, по к аплям доб авляю т к к ислой жидк ости изб ыток (1-2 м л) к онцентрированного раствора щелочи. В ыпадает осадок к ислотного альб ум ината , об разую щий с изб ытк ом щелочи ярк о-оранжевы й раствор.
32 в) О тк рытие серы в б елк е: К 1 м л раствора б елк а доб авляю т 10 к апель
30 % раствора едк ого натрия и осторожно к ипятят ок оло 1 м инуты , проб ирку охлаждаю т. П ри доб авлении затем 2-3 к апель 5 %-ного раствора ацетата свинца появляется к оричнево-черное ок раш ивание, ук азываю щее на наличие в б елк е цистина .
г) Д енатурация б елк ов ф енолом : К 1-2 м л яичного б елк а или желатина доб авляю т раствор ф енола по к аплям и наб лю даю т видим ы е изм енения.
О Ф О РМ Л Е Н И Е ПРА К Т И Ч Е С К И Х РА Б О Т .
Н азв ан ие работы.
N/N И сходные
вещества Ход раб оты
Уравнения реак ций
Н а б лю дения
В ы воды
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 рганическ ая х им ия. // М .: В ы сш ая ш к ола .- 2002.
559 с. 2. Гранб ерг И .И . О рганическ ая х им ия. // М .: В ы сш ая ш к ола .- 1987.- 479 с. 3. Н ек расов В .В . Рук оводство к м алом у прак тик ум у по органическ ой х им ии. // М .: Хим ия.- 1975.- 328 с.
Д О П О ЛН И Т Е ЛЬН А Я .
1. П отапов В .М ., Т атаринчик С.Н . О рганическ ая х им ия. // М .: Хим ия.- 1980.- 463 с. 2. Щ ерб ань А .И . О рганическ ая х им ия. // И зд. В ГУ .- 1998.- 360 с. 3. И ванов В .Г., Гева О .Н ., Гаверова Ю .Г. П ра к тик ум по органическ ой х им ии. // М .: А к адем ия.- 2000.- 288 с.
33 Составители: Ш м ы рева Ж аннетта В ладим ировна , доцент, к анд. х им . наук ;
М оисеева Лю дм ила В ик торовна , доцент, к анд. х им . наук ; Соловьев А лек сандр Сергеевич, доцент, к анд. х им . наук П оном арева Лю дм ила Ф едоровна , ассист., к анд. х им . наук ; М едведева Светлана М их айловна , ассист., к анд. х им . наук ; П етров В ладислав В ячеславович, ассистент.
Редак тор Бунина Т .Д .
34
Recommended
