Dette materialet kan være vanskelig å mestre på egenhånd på grunn av den store mengden informasjon, mange nyanser og alle slags MEN og HVIS. Les nøye!
Hva skal vi egentlig snakke om?
I tillegg til fullstendig oksidasjon (forbrenning), er noen klasser av organiske forbindelser preget av ufullstendige oksidasjonsreaksjoner, der de omdannes til andre klasser.
Det er spesifikke oksidasjonsmidler for hver klasse: CuO (for alkoholer), Cu(OH) 2 og OH (for aldehyder) og andre.
Men det er to klassiske oksidasjonsmidler som så å si er universelle for mange klasser.
Dette er kaliumpermanganat - KMnO 4. Og kaliumbikromat (dikromat) – K 2 Cr 2 O 7 . Disse stoffene er sterke oksidasjonsmidler på grunn av henholdsvis mangan i +7 oksidasjonstilstand, og krom i +6 oksidasjonstilstand.
Reaksjoner med disse oksidasjonsmidlene forekommer ganske ofte, men ingen steder er det en omfattende veiledning om hvilket prinsipp man skal velge produktene fra slike reaksjoner.
I praksis er det mange faktorer som påvirker reaksjonsforløpet (temperatur, miljø, konsentrasjon av reagenser osv.). Ofte er resultatet en blanding av produkter. Derfor er det nesten umulig å forutsi produktet som vil dannes.
Men dette er ikke egnet for Unified State-eksamenen: du kan ikke skrive der "kanskje dette, eller dette, eller det, eller en blanding av produkter." Det må være detaljer.
Forfatterne av oppgavene legger inn en viss logikk, et bestemt prinsipp som et bestemt produkt skal skrives etter. Dessverre delte de det ikke med noen.
Dette problemet unngås heller i de fleste manualer: to eller tre reaksjoner er gitt som eksempel.
I denne artikkelen presenterer jeg det som kan kalles resultatene av en forskningsanalyse av Unified State Examination-oppgaver. Logikken og prinsippene for å komponere oksidasjonsreaksjoner med permanganat og dikromat har blitt løst ganske nøyaktig (i samsvar med Unified State Examination standarder). Første ting først.
Bestemmelse av oksidasjonstilstand.
For det første, når vi har å gjøre med redoksreaksjoner, er det alltid et oksidasjonsmiddel og et reduksjonsmiddel.
Oksydasjonsmidlet er mangan i permanganat eller krom i dikromat, reduksjonsmidlet er atomer i organisk materiale (nemlig karbonatomer).
Det er ikke nok å bestemme produktene, reaksjonen må utjevnes. For utjevning brukes tradisjonelt den elektroniske balansemetoden. For å anvende denne metoden er det nødvendig å bestemme oksidasjonstilstandene til reduksjonsmidlene og oksidasjonsmidlene før og etter reaksjonen.
Vi kjenner oksidasjonstilstandene til uorganiske stoffer fra 9. klasse:
Men de tok nok ikke økologisk klasse i 9. klasse. Derfor, før du lærer hvordan du skriver OVR i organisk kjemi, må du lære hvordan du bestemmer oksidasjonstilstanden til karbon i organiske stoffer. Dette gjøres litt annerledes, annerledes enn i uorganisk kjemi.
Karbon har en maksimal oksidasjonstilstand på +4 og minimum -4. Og den kan vise hvilken som helst grad av oksidasjon av dette gapet: -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4.
Først må du huske hva en oksidasjonstilstand er.
Oksydasjonstilstanden er den konvensjonelle ladningen som vises på et atom, forutsatt at elektronparene er forskjøvet helt mot det mer elektronegative atomet.
Derfor bestemmes graden av oksidasjon av antall forskjøvne elektronpar: hvis det forskyves mot et gitt atom, får det et overskudd minus (-) ladning, hvis det kommer fra atomet, får det et overskudd pluss (+) lade. I prinsippet er dette all teorien du trenger å vite for å bestemme oksidasjonstilstanden til et karbonatom.
For å bestemme oksidasjonstilstanden til et bestemt karbonatom i en forbindelse, må vi vurdere HVER av dens bindinger og se i hvilken retning elektronparet vil skifte og hvilken overflødig ladning (+ eller -) som vil oppstå fra dette på karbonatomet.
La oss se på spesifikke eksempler:
På karbon tre bindinger med hydrogen. Karbon og hydrogen - hva er mer elektronegativt? Karbon, som betyr at langs disse tre bindingene vil elektronparet skifte mot karbon. Karbon tar en negativ ladning fra hvert hydrogen: det viser seg -3
Den fjerde forbindelsen er med klor. Karbon og klor - hva er mer elektronegativt? Klor, som betyr at langs denne bindingen vil elektronparet skifte mot klor. Karbon får én positiv ladning +1.
Deretter trenger du bare å legge til: -3 + 1 = -2. Oksydasjonstilstanden til dette karbonatomet er -2.
La oss bestemme oksidasjonstilstanden til hvert karbonatom:
Karbon har tre bindinger med hydrogen. Karbon og hydrogen - hva er mer elektronegativt? Karbon, som betyr at langs disse tre bindingene vil elektronparet skifte mot karbon. Karbon tar en negativ ladning fra hvert hydrogen: det viser seg -3
Og enda en forbindelse til et annet karbon. Karbon og et annet karbon - deres elektronegativitet er lik, så det er ingen forskyvning av elektronparet (bindingen er ikke polar). 
Dette atomet har to bindinger med ett oksygenatom, og en annen binding med et annet oksygenatom (som en del av OH-gruppen). Flere elektronegative oksygenatomer i tre bindinger tiltrekker seg et elektronpar fra karbon, og karbon får en ladning på +3.
Ved den fjerde bindingen er karbon koblet til et annet karbon, som vi allerede har sagt, langs denne bindingen forskyves ikke elektronparet.
Karbon er forbundet med hydrogenatomer med to bindinger. Karbon, som er mer elektronegativt, tar bort ett elektronpar for hver binding med hydrogen og får en ladning på -2.
En karbondobbeltbinding er koblet til et oksygenatom. Det mer elektronegative oksygenet tiltrekker seg ett elektronpar langs hver binding. Sammen viser det seg at karbon har to elektronpar. Karbon får en ladning på +2.
Sammen får vi +2 -2 = 0.
La oss bestemme oksidasjonstilstanden til dette karbonatomet:
En trippelbinding med et mer elektronegativt nitrogen gir karbonet en ladning på +3; bindingen med karbon forskyver ikke elektronparet.
Oksidasjon med permanganat.
Hva vil skje med permanganatet?
Redoksreaksjonen med permanganat kan forekomme i forskjellige miljøer (nøytrale, alkaliske, sure). Og det avhenger av miljøet nøyaktig hvordan reaksjonen vil foregå og hvilke produkter som vil dannes.
Derfor kan det gå i tre retninger:
Permanganat, som er et oksidasjonsmiddel, reduseres. Her er produktene fra restaureringen:
- Surt miljø.
Mediet surgjøres med svovelsyre (H 2 SO 4). Mangan reduseres til oksidasjonstilstand +2. Og gjenopprettingsproduktene vil være:
KMnO 4 + H 2 SO 4 → MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
- Alkalisk miljø.
For å skape et alkalisk miljø tilsettes en ganske konsentrert alkali (KOH). Mangan reduseres til oksidasjonstilstand +6. Gjenopprettingsprodukter
KMnO 4 + KOH → K 2 MnO 4 + H 2 O
- Nøytralt miljø(og litt alkalisk).
I et nøytralt miljø, i tillegg til permanganat, reagerer vann også (som vi skriver på venstre side av ligningen), mangan vil reduseres til +4 (MnO 2), reduksjonsproduktene vil være:
KMnO 4 + H 2 O → MnO 2 + KOH
Og i et litt alkalisk miljø (i nærvær av en lav konsentrasjon KOH-løsning):
KMnO 4 + KOH → MnO 2 + H 2 O
Hva vil skje med organisk materiale?
Det første du må forstå er at det hele starter med alkohol! Dette er det første stadiet av oksidasjon. Karbonet som hydroksylgruppen er festet til gjennomgår oksidasjon.
Under oksidasjon "erverver" et karbonatom en binding med oksygen. Derfor, når du skriver et oksidasjonsreaksjonsskjema, skriv [O] over pilen:
Primær alkohol oksiderer først til et aldehyd, deretter til en karboksylsyre:
Oksidasjon sekundær alkohol bryter av på andre trinn. Siden karbonet er i midten, dannes det et keton, ikke et aldehyd (karbonatomet i ketongruppen kan ikke lenger fysisk danne en binding med hydroksylgruppen):
Ketoner, tertiære alkoholer Og karboksylsyrer oksiderer ikke lenger:
Oksydasjonsprosessen er trinnvis – så lenge det er rom for oksidasjon og det er alle forutsetninger for dette, fortsetter reaksjonen. Det hele ender med et produkt som ikke oksiderer under de gitte forholdene: en tertiær alkohol, en keton eller en syre.
Det er verdt å merke seg stadiene av metanoloksidasjon. Først oksideres det til det tilsvarende aldehydet, deretter til den tilsvarende syren:
Det særegne ved dette produktet (maursyre) er at karbonet i karboksylgruppen er bundet til hydrogen, og hvis du ser nøye etter, vil du legge merke til at dette ikke er mer enn en aldehydgruppe:
Og aldehydgruppen, som vi fant ut tidligere, oksideres videre til en karboksylgruppe:
Kjente du igjen det resulterende stoffet? Bruttoformelen er H 2 CO 3. Dette er karbonsyre, som brytes ned til karbondioksid og vann:
H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2
Derfor blir metanol, maursyre og maursyre (på grunn av aldehydgruppen) oksidert til karbondioksid.
Mild oksidasjon.
Mild oksidasjon er oksidasjon uten sterk oppvarming i et nøytralt eller svakt alkalisk miljø (skriv 0 over reaksjonen ° eller 20 °) .
Det er viktig å huske at alkoholer ikke oksiderer under milde forhold. Derfor, hvis de dannes, stopper oksidasjonen på dem. Hvilke stoffer vil gjennomgå en mild oksidasjonsreaksjon?
- Inneholder en C=C dobbeltbinding (Wagner-reaksjon).
I dette tilfellet brytes π-bindingen og hydroksylgruppen "sitter" på de frigjorte bindingene. Resultatet er en toverdig alkohol:
La oss skrive reaksjonen av mild oksidasjon av etylen (eten). La oss skrive ned startstoffene og forutsi produktene. Samtidig skriver vi ikke H 2 O og KOH ennå: de kan vises enten på høyre side av ligningen eller til venstre. Og vi bestemmer umiddelbart oksidasjonsgradene til stoffene som er involvert i redoksreaksjonen:
La oss lage en elektronisk balanse (vi mener at det er to reduksjonsmidler - to karbonatomer, de oksideres separat):
La oss sette koeffisientene:
På slutten må du legge til de manglende produktene (H 2 O og KOH). Det er ikke nok kalium til høyre, noe som betyr at det vil være alkali til høyre. Vi setter en koeffisient foran den. Det er ikke nok hydrogen til venstre, så det er vann til venstre. Vi setter en koeffisient foran den:
La oss gjøre det samme med propylen (propen):
Sykloalken slippes ofte inn. Ikke la det plage deg. Det er et vanlig hydrokarbon med en dobbeltbinding:
Uansett hvor denne dobbeltbindingen er, vil oksidasjon foregå på samme måte:
- Inneholder en aldehydgruppe.
Aldehydgruppen er mer reaktiv (reagerer lettere) enn alkoholgruppen. Derfor vil aldehydet oksidere. Før syre:
La oss se på eksemplet med acetaldehyd (etanal). La oss skrive ned reaktantene og produktene og ordne oksidasjonstilstandene. La oss lage en balanse og sette koeffisienter foran reduksjonsmiddelet og oksidasjonsmidlet:
I et nøytralt og svakt alkalisk miljø vil reaksjonsforløpet være litt annerledes.
I et nøytralt miljø, som vi husker, skriver vi vann på venstre side av ligningen, og alkali på høyre side av ligningen (dannet under reaksjonen):
I dette tilfellet vises en syre og en alkali side ved side i en blanding. Nøytralisering skjer.
De kan ikke eksistere side om side og reagere, salt dannes:
Dessuten, hvis vi ser på koeffisientene i ligningen, vil vi forstå at det er 3 mol syre og 2 mol alkali. 2 mol alkali kan nøytralisere bare 2 mol syre (det dannes 2 mol salt). Og en mol syre gjenstår. Derfor blir den endelige ligningen:
I et litt alkalisk miljø er alkalien i overkant - den tilsettes før reaksjonen, så all syren er nøytralisert:
En lignende situasjon oppstår under oksidasjon av metanal. Det, som vi husker, oksideres til karbondioksid:
Man må huske på at karbonmonoksid (IV) CO 2 er surt. Og det vil reagere med alkali. Og siden karbonsyre er tobasisk, kan det dannes både et surt salt og et medium salt. Det avhenger av forholdet mellom alkali og karbondioksid:
Hvis alkali har et forhold på 2:1 til karbondioksid, da vil gjennomsnittlig salt være:
Eller det kan være betydelig mer alkali (mer enn to ganger). Hvis det er mer enn doblet, vil resten av alkaliet forbli:
3KOH + CO 2 → K 2 CO 3 + H 2 O + KOH
Dette vil skje i et alkalisk miljø (hvor det er et overskudd av alkali, siden det tilsettes reaksjonsblandingen før reaksjonen) eller i et nøytralt miljø, når det dannes mye alkali.
Men hvis alkali forholder seg til karbondioksid som 1:1, så vil det være et surt salt:
KOH + CO 2 → KHCO 3
Hvis det er mer karbondioksid enn nødvendig, forblir det i overkant:
KOH + 2CO 2 → KHCO 3 + CO 2
Dette vil skje i et nøytralt miljø dersom det dannes lite alkali.
La oss skrive ned startstoffene, produktene, lage en balanse, sette oksidasjonstilstandene foran oksidasjonsmidlet, reduksjonsmidlet og produktene som dannes av dem:
I et nøytralt miljø vil det dannes en alkali (4KOH) til høyre:
Nå må vi forstå hva som vil dannes under samspillet mellom tre mol CO 2 og fire mol alkali.
3C02 + 4KOH → 3KHCO3 + KOH
KHCO 3 + KOH → K 2 CO 3 + H 2 O
Så det blir slik:
3CO 2 + 4KOH → 2KHCO 3 + K 2 CO 3 + H 2 O
Derfor skriver vi på høyre side av ligningen to mol bikarbonat og en mol karbonat:
Men i et svakt alkalisk miljø er det ingen slike problemer: på grunn av det faktum at det er et overskudd av alkali, vil et gjennomsnittlig salt dannes:
Det samme vil skje under oksidasjonen av oksalsyrealdehyd:
Som i forrige eksempel dannes en dibasisk syre, og i henhold til ligningen skal det oppnås 4 mol alkali (siden 4 mol permanganat).
I et nøytralt miljø, igjen, er ikke all alkali nok til å fullstendig nøytralisere all syren.
Tre mol alkali går til dannelsen av et surt salt, en mol alkali gjenstår:
3HOOC–COOH + 4KOH → 3KOOC–COOH + KOH
Og denne ene molen alkali går i interaksjon med en mol sur salt:
KOOC–COOH + KOH → KOOC–COOK + H 2 O
Det blir slik:
3HOOC–COOH + 4KOH → 2KOOC–COOH + KOOC–COOK + H 2 O
Endelig ligning:
I et lett alkalisk miljø dannes middels salt på grunn av overflødig alkali:
- Inneholder en trippelbindingC≡ C.
Husker du hva som skjedde under den milde oksidasjonen av forbindelser med en dobbeltbinding? Hvis du ikke husker, bla tilbake og husk.
π-bindingen brytes og hydroksylgruppen festes til karbonatomene. Det er samme prinsipp her. Bare husk at en trippelbinding har to π-bindinger. Først skjer dette langs den første π-bindingen:
Så via en annen π-binding:
En struktur der ett karbonatom har to hydroksylgrupper er ekstremt ustabil. Når noe er ustabilt i kjemi, har det en tendens til å få noe til å "falle av." Vannet faller av, slik:
Dette resulterer i en karbonylgruppe.
La oss se på eksempler:
Etin (acetylen). La oss vurdere stadiene av oksidasjon av dette stoffet:
Vann eliminering:
Som i forrige eksempel er det en syre og alkali i en reaksjonsblanding. Nøytralisering skjer og salt dannes. Som du kan se fra koeffisienten til alkalipermanganat vil det være 8 mol, det vil si at det er nok til å nøytralisere syren. Endelig ligning:
Tenk på oksidasjonen av butin-2:
Vann eliminering:
Det dannes ingen syre her, så det er ingen grunn til å bry seg med nøytralisering.
Reaksjonsligning:
Disse forskjellene (mellom oksidasjon av karbon ved kanten og i midten av kjeden) er tydelig demonstrert av eksemplet med pentin:
Vann eliminering:
Resultatet er et stoff med en interessant struktur:
Aldehydgruppen fortsetter å oksidere:
La oss skrive ned startstoffene, produktene, bestemme oksidasjonstilstandene, lage en balanse, sette koeffisientene foran oksidasjonsmidlet og reduksjonsmidlet:
Det skal dannes 2 mol alkali (siden koeffisienten foran permanganat er 2), derfor nøytraliseres all syren:
Alvorlig oksidasjon.
Hard oksidasjon er oksidasjon i sur, svært alkalisk miljø. Og også, i nøytral (eller lett alkalisk), men ved oppvarming.
I et surt miljø blir de også noen ganger oppvarmet. Men for at alvorlig oksidasjon skal skje i et ikke-surt miljø, er oppvarming en forutsetning.
Hvilke stoffer vil gjennomgå kraftig oksidasjon? (Først vil vi kun analysere i et surt miljø - og deretter vil vi legge til nyanser som oppstår under oksidasjon i et sterkt alkalisk og nøytralt eller svakt alkalisk (ved oppvarming) miljø).
Med alvorlig oksidasjon går prosessen til sitt maksimale. Så lenge det er noe å oksidere, fortsetter oksidasjonen.
- Alkoholer. Aldehyder.
La oss vurdere oksidasjonen av etanol. Det oksiderer gradvis til syre:
La oss skrive ned ligningen. Vi skriver ned startstoffene, produktene fra redoksreaksjonen, går inn i oksidasjonstilstandene og tegner en balanse. La oss utjevne reaksjonen:
Hvis reaksjonen utføres ved kokepunktet til aldehydet, når det dannes, vil det fordampe (fly vekk) fra reaksjonsblandingen uten å ha tid til å oksidere ytterligere. Den samme effekten kan oppnås under svært milde forhold (lav varme). I dette tilfellet skriver vi aldehyd som produktet:
La oss vurdere oksidasjonen av sekundær alkohol ved å bruke eksemplet med 2-propanol. Som allerede nevnt, avsluttes oksidasjonen i det andre trinnet (dannelse av en karbonylforbindelse). Siden det dannes et keton, som ikke oksiderer. Reaksjonsligning:
La oss vurdere oksidasjonen av aldehyder ved å bruke etanal. Det oksiderer også til syre:
Reaksjonsligning:
Metanal og metanol, som nevnt tidligere, oksideres til karbondioksid:
Metanal:
- Inneholder flere bindinger.
I dette tilfellet brytes kjeden ved multippelbindingen. Og atomene som dannet det gjennomgår oksidasjon (de får en binding med oksygen). Oksiderer så mye som mulig.
Når dobbeltbindingen brytes, dannes karbonylforbindelser fra fragmentene (i diagrammet nedenfor: fra ett fragment - et aldehyd, fra det andre - et keton)
La oss se på oksidasjonen av penten-2:
Oksidasjon av "rester":
Det viser seg at det dannes to syrer. La oss skrive ned utgangsmaterialene og produktene. La oss bestemme oksidasjonstilstanden til atomene som endrer den, lage en balanse og utjevne reaksjonen: 
Når vi sammenstiller en elektronisk balanse, mener vi at det er to reduksjonsmidler - to karbonatomer, og de oksideres separat:
Det vil ikke alltid dannes syre. La oss for eksempel undersøke oksidasjonen av 2-metylbuten:
Reaksjonsligning:
Absolutt det samme prinsippet for oksidasjon av forbindelser med en trippelbinding (bare oksidasjon skjer umiddelbart med dannelse av en syre, uten mellomdannelse av et aldehyd):
Reaksjonsligning:
Når multippelbindingen er plassert nøyaktig i midten, er resultatet ikke to produkter, men ett. Siden "skrapene" er de samme og de oksideres til de samme produktene:
Reaksjonsligning:
- Dobbel kronet syre.
Det er en syre der karboksylgruppene (kronene) er koblet til hverandre:
Dette er oksalsyre. Det er vanskelig for to kroner å komme sammen side om side. Den er absolutt stabil under normale forhold. Men fordi den har to karboksylsyregrupper festet til hverandre, er den mindre stabil enn andre karboksylsyrer.
Og derfor, under spesielt tøffe forhold, kan den oksideres. Det er et brudd i forbindelsen mellom de "to kronene":
Reaksjonsligning:
- Benzenhomologer (og deres derivater).
Benzen i seg selv oksiderer ikke, på grunn av aromatisiteten som gjør denne strukturen veldig stabil 
Men dens homologer er oksidert. I dette tilfellet bryter kretsen også, det viktigste er å vite nøyaktig hvor. Noen prinsipper gjelder:
- Selve benzenringen kollapser ikke og forblir intakt til slutten, bindingsbruddet skjer i radikalen.
- Atomet som er direkte bundet til benzenringen oksideres. Hvis karbonkjeden i radikalen fortsetter etter det, vil bruddet skje etter det.
La oss se på oksidasjonen av metylbenzen. Der oksideres ett karbonatom i radikalet: 
Reaksjonsligning:
La oss se på oksidasjonen av isobutylbenzen:
Reaksjonsligning:
La oss se på oksidasjonen av sek-butylbenzen:
Reaksjonsligning:
Når benzenhomologer (og derivater av homologer) oksideres med flere radikaler, dannes to, tre eller flere basiske aromatiske syrer. For eksempel oksidasjon av 1,2-dimetylbenzen:
Derivater av benzenhomologer (hvor benzenringen har ikke-hydrokarbonradikaler) oksideres på samme måte. En annen funksjonell gruppe på benzenringen forstyrrer ikke:
Delsum. Algoritme "hvordan skrive reaksjonen av hard oksidasjon med permanganat i et surt medium":
- Skriv ned utgangsstoffene (organiske stoffer + KMnO 4 + H 2 SO 4).
- Skriv ned produktene av organisk oksidasjon (forbindelser som inneholder alkohol, aldehydgrupper, multiple bindinger, samt benzenhomologer vil bli oksidert).
- Skriv ned produktet av permanganatreduksjon (MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O).
- Bestem graden av oksidasjon hos OVR-deltakere. Lag en balanse. Angi koeffisientene for oksidasjonsmidlet og reduksjonsmidlet, samt for stoffene som dannes av dem.
- Deretter anbefales det å beregne hvor mange sulfatanioner som er på høyre side av ligningen, og følgelig sette en koeffisient foran svovelsyre til venstre.
- På slutten setter du koeffisienten foran vannet.
Alvorlig oksidasjon i et sterkt alkalisk miljø og et nøytralt eller svakt alkalisk (ved oppvarming) miljø.
Disse reaksjonene er mye mindre vanlige. Vi kan si at slike reaksjoner er eksotiske. Og som det sømmer seg alle eksotiske reaksjoner, viste disse seg å være de mest kontroversielle.
Hard oksidasjon er også hardt i Afrika, så organisk materiale oksiderer på samme måte som i et surt miljø.
Vi vil ikke analysere reaksjonene for hver klasse separat, siden det generelle prinsippet allerede er uttalt tidligere. La oss bare se på nyansene.
Svært alkalisk miljø :
I et sterkt alkalisk miljø reduseres permanganat til oksidasjonstilstand +6 (kaliummanganat):
KMnO4 + KOH → K2MnO4.
I et sterkt alkalisk miljø er det alltid et overskudd av alkali, så fullstendig nøytralisering vil finne sted: hvis karbondioksid dannes, vil det være karbonat, hvis det dannes en syre, vil det være salt (hvis syren er flerbasisk, er det vil være et middels salt).
For eksempel propenoksidasjon:
Oksidasjon av etylbenzen:
Litt alkalisk eller nøytralt miljø ved oppvarming :
Også her må muligheten for nøytralisering alltid tas i betraktning.
Hvis oksidasjon skjer i et nøytralt miljø og en sur forbindelse (syre eller karbondioksid) dannes, vil den resulterende alkali nøytralisere denne sure forbindelsen. Men det er ikke alltid nok alkali til å nøytralisere syren fullstendig.
Når man for eksempel oksiderer aldehyder, er det ikke nok (oksidasjon vil foregå på samme måte som under milde forhold - temperaturen vil ganske enkelt fremskynde reaksjonen). Derfor dannes det både salt og syre (som grovt sett forblir i overkant).
Vi diskuterte dette da vi så på den milde oksidasjonen av aldehyder.
Derfor, hvis du danner syre i et nøytralt miljø, må du nøye se om det er nok å nøytralisere all syren. Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot nøytralisering av polybasiske syrer.
I et svakt alkalisk miljø, på grunn av en tilstrekkelig mengde alkali, dannes det bare middels salter, da det er et overskudd av alkali.
Som regel er alkali tilstrekkelig for oksidasjon i et nøytralt miljø. Og reaksjonsligningen i både nøytrale og svakt alkaliske medier vil være den samme.
La oss for eksempel se på oksidasjonen av etylbenzen:
Alkaliet er nok til å fullstendig nøytralisere de resulterende sure forbindelsene, selv overskudd vil forbli:
3 mol alkali forbrukes - 1 er igjen.
Endelig ligning:
Denne reaksjonen i et nøytralt og svakt alkalisk miljø vil forløpe på samme måte (i det svakt alkaliske miljøet til venstre er det ingen alkali, men dette betyr ikke at den ikke eksisterer, den reagerer bare ikke).
Redoksreaksjoner som involverer kaliumdikromat (bikromat).
Dikromat har ikke et så stort utvalg av organiske oksidasjonsreaksjoner i Unified State Examination.
Oksidasjon med dikromat utføres vanligvis bare i et surt miljø. I dette tilfellet gjenopprettes krom til +3. Gjenopprettingsprodukter:
Oksidasjon vil være alvorlig. Reaksjonen vil være svært lik oksidasjon med permanganat. De samme stoffene som oksideres av permanganat i et surt miljø vil oksideres, og de samme produktene vil dannes.
La oss se på noen reaksjoner.
La oss vurdere oksidasjonen av alkohol. Hvis oksidasjon utføres ved kokepunktet til aldehydet, vil det forlate reaksjonsblandingen uten å gjennomgå oksidasjon:
Ellers kan alkoholen oksideres direkte til syre.
Aldehydet produsert i forrige reaksjon kan "fanges" og tvinges til å oksidere til en syre:
Oksidasjon av cykloheksanol. Cyclohexanol er en sekundær alkohol, så det dannes et keton:
Hvis det er vanskelig å bestemme oksidasjonstilstandene til karbonatomer ved hjelp av denne formelen, kan du skrive på utkastet:
Reaksjonsligning:
La oss vurdere oksidasjonen av cyklopenten.
Dobbeltbindingen brytes (syklusen åpner), atomene som dannet den oksideres maksimalt (i dette tilfellet til karboksylgruppen):
Noen trekk ved oksidasjon i Unified State Examination, som vi ikke er helt enige i.
Vi anser de "reglene", prinsippene og reaksjonene som vil bli diskutert i denne delen som ikke helt korrekte. De motsier ikke bare den virkelige tilstanden (kjemi som vitenskap), men også den interne logikken til skolens læreplan og spesielt Unified State Exam.
Men ikke desto mindre er vi tvunget til å levere dette materialet nøyaktig i den formen som kreves av Unified State Exam.
Vi snakker spesifikt om HARD oksidasjon.
Husker du hvordan benzenhomologer og deres derivater oksideres under tøffe forhold? Radikalene er alle terminerte og det dannes karboksylgrupper. Skrapene gjennomgår oksidasjon "på egen hånd":
Så hvis det plutselig dukker opp en hydroksylgruppe eller multippelbinding i radikalet, må du glemme at det er en benzenring der. Reaksjonen vil KUN fortsette gjennom denne funksjonelle gruppen (eller multippelbindingen).
Den funksjonelle gruppen og multippelbindingen er viktigere enn benzenringen.
La oss se på oksidasjonen av hvert stoff:
Første stoff:
Du må ignorere det faktum at det er en benzenring. Fra synspunktet til Unified State Examination er dette bare sekundær alkohol. Sekundære alkoholer oksideres til ketoner, men ketoner oksideres ikke videre:
La dette stoffet oksideres med dikromat:
Andre stoff:
Dette stoffet oksideres ganske enkelt som en forbindelse med en dobbeltbinding (vi tar ikke hensyn til benzenringen):
La den oksidere i nøytral permanganat når den varmes opp:
Den resulterende alkalien er nok til å fullstendig nøytralisere karbondioksid:
2KOH + CO 2 → K 2 CO 3 + H 2 O
Endelig ligning:
Oksidasjon av det tredje stoffet:
La oksidasjonen fortsette med kaliumpermanganat i et surt miljø:
Oksidasjon av det fjerde stoffet:
La det oksidere i et svært alkalisk miljø. Reaksjonsligningen vil være:
Og til slutt, dette er hvordan vinylbenzen oksideres:
Og det oksiderer til benzosyre, du må huske på at i henhold til logikken til Unified State Examination, oksiderer det på denne måten, ikke fordi det er et benzenderivat. Men fordi den inneholder en dobbeltbinding.
Konklusjon.
Det er alt du trenger å vite om redoksreaksjoner som involverer permanganat og dikromat i organisk materiale.
Ikke bli overrasket hvis du hører noen av punktene som er skissert i denne artikkelen for første gang. Som allerede nevnt er dette emnet veldig bredt og kontroversielt. Og til tross for dette får den av en eller annen grunn svært lite oppmerksomhet.
Som du kanskje har sett, kan ikke to eller tre reaksjoner forklare alle mønstrene til disse reaksjonene. Dette krever en integrert tilnærming og detaljerte forklaringer av alle punkter. Dessverre, i lærebøker og på Internett-ressurser er ikke emnet dekket fullt ut, eller ikke dekket i det hele tatt.
Jeg prøvde å eliminere disse manglene og manglene og vurdere dette emnet som en helhet, og ikke delvis. Jeg håper jeg lyktes.
Takk for oppmerksomheten, alt godt til deg! Lykke til med å mestre kjemisk vitenskap og bestå eksamener!
I redoksreaksjoner organiske stoffer oftere viser de egenskapene til reduksjonsmidler, og selv blir oksidert. Den enkle oksidasjon av organiske forbindelser avhenger av tilgjengeligheten av elektroner når de interagerer med oksidasjonsmidlet. Alle kjente faktorer som forårsaker en økning i elektrontetthet i molekyler av organiske forbindelser (for eksempel positive induktive og mesomere effekter) vil øke deres evne til å oksidere og omvendt.
Tendensen til organiske forbindelser til å oksidere øker med deres nukleofilisitet, som tilsvarer følgende rader:
Økning i nukleofilisitet i serien
La oss vurdere redoksreaksjoner representanter for de viktigste klassene organisk materiale med noen uorganiske oksidasjonsmidler.
Oksidasjon av alkener
Ved mild oksidasjon omdannes alkener til glykoler (toverdige alkoholer). De reduserende atomene i disse reaksjonene er karbonatomer forbundet med en dobbeltbinding.
Reaksjonen med en løsning av kaliumpermanganat skjer i et nøytralt eller svakt alkalisk medium som følger:
3C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
Under mer alvorlige forhold fører oksidasjon til brudd på karbonkjeden ved dobbeltbindingen og dannelse av to syrer (i et sterkt alkalisk miljø - to salter) eller en syre og karbondioksid (i et sterkt alkalisk miljø - et salt og et karbonat):
1) 5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O
2) 5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O
3) CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 10KOH → CH 3 COOK + C 2 H 5 COOK + 6H 2 O + 8K 2 MnO 4
4) CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH → CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4
Kaliumdikromat i et svovelsyremedium oksiderer alkener på samme måte som reaksjon 1 og 2.
Under oksidasjonen av alkener, der karbonatomene ved dobbeltbindingen inneholder to karbonradikaler, dannes to ketoner:
Alkynoksidasjon
Alkyner oksiderer under litt mer alvorlige forhold enn alkener, så de oksiderer vanligvis ved å bryte karbonkjeden ved trippelbindingen. Som i tilfellet med alkener, er de reduserende atomene her karbonatomer forbundet med en multippelbinding. Som et resultat av reaksjonene dannes syrer og karbondioksid. Oksidasjon kan utføres med kaliumpermanganat eller dikromat i et surt miljø, for eksempel:
5CH 3 C≡CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O
Acetylen kan oksideres med kaliumpermanganat i et nøytralt miljø til kaliumoksalat:
3CH≡CH +8KMnO 4 → 3KOOC –COOK +8MnO 2 +2KOH +2H 2 O
I et surt miljø fortsetter oksidasjonen til oksalsyre eller karbondioksid:
5CH≡CH +8KMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4K 2 SO 4 +12H 2 O
CH≡CH + 2KMnO 4 +3H 2 SO 4 → 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4
Oksidasjon av benzenhomologer
Benzen oksiderer ikke selv under ganske tøffe forhold. Benzenhomologer kan oksideres med en løsning av kaliumpermanganat i et nøytralt miljø til kaliumbenzoat:
C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O
C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 → C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH
Oksidasjon av benzenhomologer med kaliumdikromat eller permanganat i et surt miljø fører til dannelse av benzosyre.
5C 6 H 5 CH 3 + 6KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH+6MnSO 4 +3K 2 SO 4 + 14H 2 O
5C 6 H 5 –C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 12MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 28H 2 O
Oksidasjon av alkoholer
Det direkte oksidasjonsproduktet av primære alkoholer er aldehyder, og oksidasjonsproduktene til sekundære alkoholer er ketoner.
Aldehyder dannet under oksidasjon av alkoholer oksideres lett til syrer, derfor oppnås aldehyder fra primære alkoholer ved oksidasjon med kaliumdikromat i et surt medium ved aldehydets kokepunkt. Når aldehyder fordamper, har de ikke tid til å oksidere.
3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
Med et overskudd av oksidasjonsmiddel (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) i ethvert miljø, oksideres primære alkoholer til karboksylsyrer eller deres salter, og sekundære alkoholer oksideres til ketoner.
5C 2 H 5 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O
3CH 3 –CH 2 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 → 3CH 3 –COOH + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O
Tertiære alkoholer oksiderer ikke under disse forholdene, men metylalkohol oksideres til karbondioksid.
Toverdig alkohol, etylenglykol HOCH 2 –CH 2 OH, ved oppvarming i et surt miljø med en løsning av KMnO 4 eller K 2 Cr 2 O 7, oksideres lett til oksalsyre, og i et nøytralt miljø til kaliumoksalat.
5CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8КMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4К 2 SO 4 +22Н 2 О
3CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8KMnO 4 → 3KOOC –COOK +8MnO 2 +2KOH +8H 2 O
Oksidasjon av aldehyder og ketoner
Aldehyder er ganske sterke reduksjonsmidler, og oksideres derfor lett av forskjellige oksidasjonsmidler, for eksempel: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH, Cu(OH) 2. Alle reaksjoner oppstår ved oppvarming:
3CH 3 CHO + 2KMnO 4 → CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O
3CH 3 CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3KOH → CH 3 COOK + 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O
5CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
CH 3 CHO + Br 2 + 3 NaOH → CH 3 COONa + 2 NaBr + 2H 2 O
"sølvspeil"-reaksjon
Med en ammoniakkløsning av sølvoksid oksideres aldehyder til karboksylsyrer, som i en ammoniakkløsning gir ammoniumsalter (“sølvspeil”-reaksjonen):
CH 3 CH=O + 2OH → CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3
CH 3 –CH=O + 2Cu(OH) 2 → CH 3 COOH + Cu 2 O + 2H 2 O
Mauraldehyd (formaldehyd) oksideres vanligvis til karbondioksid:
5HCOH + 4KMnO4 (hytte) + 6H 2 SO 4 → 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 5CO 2 + 11 H 2 O
3CH 2 O + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 → 3CO 2 + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O
HCHO + 4OH → (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag↓ + 2H 2 O + 6NH 3
HCOH + 4Cu(OH) 2 → CO 2 + 2Cu 2 O↓+ 5H 2 O
Ketoner oksideres under tøffe forhold av sterke oksidasjonsmidler med brudd på C-C-bindinger og gir blandinger av syrer:
Karboksylsyrer. Blant syrene har maursyre og oksalsyre sterke reduserende egenskaper, som oksiderer til karbondioksid.
HCOOH + HgCl2 =CO 2 + Hg + 2HCl
HCOOH+ Cl2 = CO2 +2HCl
HOOC-COOH+ Cl2 =2CO2 +2HCl
maursyre, i tillegg til sure egenskaper, viser også noen egenskaper til aldehyder, spesielt reduserende. Samtidig oksideres det til karbondioksid. For eksempel:
2KMnO4 + 5HCOOH + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2 + 8H2O
Ved oppvarming med sterke avvanningsmidler (H2SO4 (kons.) eller P4O10) spaltes det:
HCOOH →(t)CO + H2O
Katalytisk oksidasjon av alkaner:
Katalytisk oksidasjon av alkener:
Oksidasjon av fenoler:
Klasse: 10
Presentasjon for leksjonen
Tilbake fremover
Merk følgende! Lysbildeforhåndsvisninger er kun til informasjonsformål og representerer kanskje ikke alle funksjonene i presentasjonen. Hvis du er interessert i dette arbeidet, last ned fullversjonen.
1. Formålet med leksjonen:å gjøre elevene kjent med de generelle og spesifikke egenskapene til metansyre mens de fullfører kryssordet "Maursyres kjemi", inkludert når man løser problemer for å utlede formelen til et organisk stoff (se. Vedlegg 1 ) (lysbilder 1-2).
2. Leksjonstype: leksjon med å lære nytt materiale.
3. Utstyr: datamaskin, projektor, lerret, videoer av et kjemisk eksperiment (oksidering av maursyre med kaliumpermanganat og nedbrytning av maursyre under påvirkning av konsentrert svovelsyre), presentasjon for leksjonen, ark for elever (se. Vedlegg 2 ).
4. Leksjonsfremgang
Når man studerer strukturen til maursyre, rapporterer læreren at denne syren er forskjellig fra de andre medlemmene av den homologe serien av mettede monokarboksylsyrer, fordi karboksylgruppen er ikke koblet til hydrokarbonradikalet –R, men til H-atomet ( lysbilde 3). Elevene kommer frem til at maursyre oppviser egenskapene til både karboksylsyrer og aldehyder, d.v.s. er aldehydsyre (lysbilde 4).
Studiet av nomenklatur utføres i prosessen med å løse et problem ( lysbilde 5): « Salter av en mettet monobasisk karboksylsyre kalles formater. Angi navnet på denne syren (i henhold til IUPAC-nomenklaturen) hvis det er kjent at den inneholder 69,5 % oksygen" Løsningen på oppgaven skrives ned av en av elevene i klassen på tavla. Svaret er maur eller metan syre ( lysbilde 6).
Deretter forteller læreren elevene ( lysbilde 7), at maursyre finnes i det skarpe sekretet fra brennelarver og bier, i brennesle, furunåler, noen frukter, i svette og urin fra dyr og i surt sekret maur, hvor den ble oppdaget i 1794 av den tyske kjemikeren Margraf Andreas-Sigismund ( lysbilde 8).
Når læreren studerer de fysiske egenskapene til maursyre, rapporterer det at det er en fargeløs, kaustisk væske med en skarp lukt og skarp smak, med koke- og smeltepunkter nær vann (tkoking = 100,7 o C, tsmelting = 8,4 o C ). Som vann danner det hydrogenbindinger, derfor danner det i flytende og fast tilstand lineære og sykliske assosiasjoner ( lysbilde 9), blandes med vann i alle forhold ("like oppløses i like"). Deretter blir en av studentene bedt om å løse oppgaven ved tavlen: " Det er kjent at nitrogendamptettheten til maursyre er 3,29. Derfor kan det hevdes at i gassform eksisterer maursyre i form...» Mens de løser problemet, kommer elevene til den konklusjon at det i gassform finnes maursyre i formen dimerer– sykliske tilknyttede selskaper ( lysbilde 10).
Fremstilling av maursyre ( lysbilde 11-12) vi studerer ved å bruke følgende eksempler:
1. Oksidasjon av metan på en katalysator:
2. Hydrolyse av blåsyre (her bør elevene minne om at et karbonatom ikke kan ha mer enn to hydroksylgrupper samtidig - dehydrering skjer ved dannelse av en karboksylgruppe):
3. Samspillet mellom kaliumhydrid og karbonmonoksid (IV):
4. Termisk dekomponering av oksalsyre i nærvær av glyserol:
5. Interaksjon av karbonmonoksid med alkali:
6. Den mest lønnsomme måten (fra et synspunkt av økonomiske kostnader - en avfallsfri prosess) for å produsere maursyre er å oppnå en ester av maursyre (etterfulgt av syrehydrolyse) fra karbonmonoksid og mettet enverdig alkohol:
Siden sistnevnte metode for å skaffe maursyre er den mest lovende, blir studentene bedt om å løse følgende oppgave ved tavlen ( lysbilde 12): "Etabler formelen for en alkohol som gjentatte ganger brukes (tilbake til syklusen) for å reagere med karbonmonoksid (II), hvis det er kjent at forbrenningen av 30 g eter produserer 22,4 liter karbondioksid og 18 g vann. Bestem navnet på denne alkoholen." I løpet av å løse oppgaven kommer studentene til den konklusjon at det brukes til syntese av maursyre metyl alkohol ( lysbilde 13).
Når man studerer effekten av maursyre på menneskekroppen ( lysbilde 14) læreren informerer elevene om at maursyredamp irriterer øvre luftveier og slimhinner i øynene, har en irriterende effekt eller en etsende effekt - forårsaker kjemikalier brannskader (lysbilde 15). Deretter blir skolebarn bedt om å finne i media eller oppslagsverk måter å eliminere den brennende følelsen forårsaket av brennesle og maurbitt (sjekkes i neste leksjon).
Vi begynner å studere de kjemiske egenskapene til maursyre ( lysbilde 16) fra reaksjoner med spaltning av O-H-bindingen (substitusjon av H-atomet):
For å konsolidere materialet foreslås det å løse følgende problem ( lysbilde 18): « Når 4,6 g maursyre interagerte med en ukjent mettet enverdig alkohol, ble det dannet 5,92 g ester (brukt som løsemiddel og tilsetningsstoff til noen typer rom for å gi den en karakteristisk aroma, brukt i produksjonen av vitamin B1, A, E ). Bestem formelen til esteren hvis det er kjent at reaksjonsutbyttet er 80 %. Navngi esteren ved å bruke IUPAC-nomenklaturen." Mens de løser problemet, kommer tiendeklassinger til den konklusjon at den resulterende esteren er - etylformiat (lysbilde 19).
Læreren rapporterer ( lysbilde 20), som reagerer med spaltningen av CH-bindingen (ved α-C-atomet) for maursyre ikke typisk, fordi R=H. Og reaksjonen med spaltningen av C-C-bindingen (dekarboksylering av salter av karboksylsyrer fører til dannelse av alkaner!) fører til produksjon av hydrogen:
Som eksempler på syrereduksjonsreaksjoner gir vi interaksjonen med hydrogen og et sterkt reduksjonsmiddel - jodvannsyre:
Introduksjon til oksidasjonsreaksjoner som fortsetter i henhold til skjemaet ( lysbilde 21):
det anbefales å utføre under oppgaven ( lysbilde 22):
« Korreler formlene til reagensene, reaksjonsforholdene med reaksjonsproduktene"(læreren kan vise den første ligningen som eksempel, og tilby resten til elevene som lekser):
| UNDC + | Reagens, reaksjonsbetingelser | Produkt 1 |
Produkt 2 |
|||
| 1) | Ag 2 O, NH 3, t o C | 1) | CO | 1) | – | |
| 2) | Br 2 (løsning) | 2) | CO, H2O | 2) | K2SO4, MnSO4 | |
| 3) | KMnO4, H 2 SO 4, t o C | 3) | H2O | 3) | Cu2Ov | |
| 4) | Cl 2 (løsning) | 4) | CO2 | 4) | HCl | |
| 5) | Cu(OH) 2 (fersk), t o C | 5) | CO 2, H 2 O | 5) | Agv | |
| 6) | Ir eller Rh | 6) | CO 2 , H 2 | 6) | HBr | |
| 7) | H2O2 | 7) | CO, H2 | 7) | H-C(O)OOH | |
Svarene skal skrives ned som en tallsekvens.
Svar:
| 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) |
5 4 5 4 5 6 3 |
5 6 2 4 3 1 7 |
Når elevene komponerer likninger, kommer de til at i alle disse reaksjonene er det som skjer oksidasjon maursyre, fordi det er et sterkt reduksjonsmiddel ( lysbilde 23).
Å studere problemet "Bruk av maursyre" utføres ved å gjøre deg kjent med diagrammet ( lysbilde 24).
Studentene avklarer bruken av "formisk alkohol" i medisin (du kan gå på nettet) og navngi sykdommen - revmatisme(lysbilde 25).
Hvis det er ledig tid, informerer læreren elevene ( lysbilde 26) at tidligere "mauralkohol" ble tilberedt ved å tilføre maur i alkohol.
Rapporterer at den totale verdensproduksjonen av maursyre har begynt å øke de siste årene, ettersom... I alle land i verden observeres bienes død fra midd (Varroa): gnager gjennom det kitinholdige dekket av bier, suger de ut hemolymfen, og biene dør (maursyre er et effektivt middel mot disse middene).
5. Leksjonssammendrag
På slutten av timen oppsummerer elevene: vurderer arbeidet til klassekameratene sine ved tavlen, forklar hvilket nytt undervisningsmateriell (generelle og spesifikke egenskaper ved maursyre) de har blitt kjent med.
6. Litteratur
1. Deryabina N.E. Organisk kjemi. Bok 1. Hydrokarboner og deres monofunksjonelle derivater. Lærebok-notisbok. – M.: IPO “At the Nikitsky Gates”, 2012. – S. 154-165.
2. Kazennova N.B. Elevveiledning til organisk kjemi/For videregående skole. – M.: Akvarium, 1997. – S. 155-156.
3. Levitina T.P. Håndbok i organisk kjemi: Lærebok. – St. Petersburg: “Paritet”, 2002. – S. 283-284.
4. Kjemiveileder/Red. SOM. Egorova. 14. utg. – Rostov n/d: Phoenix, 2005. – S. 633-635.
5. Rutzitis G.E., Feldman F.G. Kjemi 10. Organisk kjemi: Lærebok for 10. klasse. videregående skole. – M., 1992. – S. 110.
6. Chernobelskaya G.M. Kjemi: lærebok. godtgjørelse for medisinsk utdanning Institusjoner/ G.M. Chernobelskaya, I.N. Chertkov.– M.: Bustard, 2005. – S.561-562.
7. Atkins P. Molekyler: Transl. fra engelsk – M.: Mir, 1991. – S. 61-62.
Interaksjon av maursyre med ammoniakkløsningsølvhydroksid(sølvspeilreaksjon). Maursyremolekylet HCOOH inneholder en aldehydgruppe, så det kan åpnes i løsning ved reaksjoner som er karakteristiske for aldehyder, for eksempel sølvspeilreaksjonen.
En ammoniakkløsning av argentum (I) hydroksyd fremstilles i et reagensrør. For å gjøre dette, tilsett 1-2 dråper av en 10 % løsning av natriumhydroksid til 1 – 2 ml av en 1 % løsning av argentum (I) nitrat, det resulterende bunnfallet av argentum (I) oksid løses opp ved å tilsette dråpevis en 5 % løsning av ammoniakk. 0,5 ml maursyre tilsettes til den resulterende klare løsningen. Reagensrøret med reaksjonsblandingen varmes opp i flere minutter i vannbad (vanntemperaturen i badekaret er 60 0 -70 0 C). Metallisk sølv frigjøres i form av et speilbelegg på veggene i reagensrøret eller i form av et mørkt bunnfall.
HCOOH+2Ag[(NH3)2]OH → CO 2 + H 2 O+2Ag+ 4NH 3
b) Oksidasjon av maursyre med kaliumpermanganat. Omtrent 0,5 g maursyre eller dens salt, 0,5 ml av en 10% løsning av sulfatsyre og 1 ml av en 5% løsning av kaliumpermanganat plasseres i et reagensrør. Reagensrøret lukkes med en propp med et gassutløpsrør, hvis ende senkes ned i et annet reagensrør med 2 ml kalk (eller barytt)vann, og reaksjonsblandingen varmes opp.
5HCOOH+2KMnO 4 +3H 2 SO 4 → 5CO 2 + 8H 2 O+K 2 SO 4 + 2MnSO 4
V) Nedbryting av maursyre ved oppvarming medkonsentrert svovelsyre. (Håndverk!) Tilsett 1 ml maursyre eller 1 g av dens salt og 1 ml konsentrert sulfatsyre i et tørt reagensrør. Reagensrøret lukkes med en propp med gassutløpsrør og varmes forsiktig opp. Maursyre brytes ned og danner karbon(II)oksid og vann. Karbon (II) oksid antennes ved åpningen av gassutløpsrøret. Vær oppmerksom på flammens natur.
Etter endt arbeid må reagensrøret med reaksjonsblandingen avkjøles for å stoppe frigjøringen av giftig karbonmonoksid.
Erfaring 12. Interaksjon av stearinsyre og oljesyre med alkali.
I et tørt reagensrør, løs opp ca. 0,5 g stearin i dietyleter (uten oppvarming) og tilsett 2 dråper av en 1% alkoholløsning av fenolftalein. Deretter tilsettes en 10 % natriumhydroksidløsning dråpe for dråpe. Den karmosinrøde fargen som vises til å begynne med forsvinner når den ristes.
Skriv ligningen for reaksjonen mellom stearinsyre og natriumhydroksid. (Stearin er en blanding av stearinsyre og palmitinsyre.)
C 17 H 35 COOH+NaOH→ C 17 H 35 COONa+H 2 O
natriumstearat
Gjenta forsøket med 0,5 ml oljesyre
C 17 H 33 COOH+NaOH→C 17 H 33 COONa+H 2 O
natriumoleat
Erfaring 13. Forholdet mellom oljesyre og bromvann og kaliumpermanganatløsning.
EN) Reaksjon av oljesyre med bromvann 2 ml vann helles i et reagensrør og ca. 0,5 g oljesyre tilsettes. Blandingen ristes kraftig.
b) Oksidasjon av oljesyre med kaliumpermanganat. 1 ml av en 5% løsning av kaliumpermanganat, 1 ml av en 10% løsning av natriumkarbonat og 0,5 ml oljesyre settes i et reagensrør. Blandingen omrøres kraftig. Legg merke til endringene som skjer i reaksjonsblandingen.
Erfaring 14. Sublimering av benzosyre.
Sublimeringen av små mengder benzosyre utføres i en porselenskopp, lukket med den brede enden av en konisk trakt (se fig. 1), hvis diameter er litt mindre enn koppens diameter.
Tuten på trakten er festet i benet på stativet og tett dekket med bomullsull, og for å forhindre at sublimatet faller tilbake i koppen, er det dekket med et rundt stykke filterpapir med flere hull i. En porselenskopp med små krystaller av benzosyre (t pl = 122,4 0 C; sublimerer under t pl) varmes forsiktig sakte opp på en liten flammegassbrenner (på et asbestnett). Du kan avkjøle topptrakten ved å påføre et stykke filterpapir fuktet med kaldt vann. Etter at sublimeringen stopper (etter 15 - 20 minutter), overføres sublimatet forsiktig med en slikkepott til en flaske.
Merk. For å utføre arbeidet kan benzosyre være forurenset med sand.
Reagensrøret som emulsjonen er dannet i, forsegles med en tilbakeløpspropp, varmes opp i vannbad til det begynner å koke og ristes. Øker oljeløseligheten ved oppvarming?
Forsøket gjentas, men i stedet for solsikkeolje tilsettes en liten mengde animalsk fett (svine-, okse- eller lammefett) i reagensglass med organiske løsemidler.
b) Bestemmelse av graden av umettet fett ved reaksjon med bromvann. (Håndverk!) 0,5 ml solsikkeolje og 3 ml bromvann helles i et reagensrør. Innholdet i røret ristes kraftig. Hva skjer med bromvann?
V) Interaksjon av vegetabilsk olje med en vandig løsning av kaliumpermanganat (E.E. Wagner-reaksjon). Omtrent 0,5 ml solsikkeolje, 1 ml av en 10 % natriumkarbonatløsning og 1 ml av en 2 % kaliumpermanganatløsning helles i et reagensrør. Rist innholdet i reagensglasset kraftig. Den lilla fargen på kaliumpermanganat forsvinner.
Misfarging av bromvann og reaksjon med en vandig løsning av kaliumpermanganat er kvalitative reaksjoner på tilstedeværelsen av en multippelbinding (umettethet) i et molekyl av et organisk stoff.
G) Forsåpning av fett med en alkoholisk løsning av natriumhydroksid 1,5 - 2 g fast fett legges i en konisk kolbe med en kapasitet på 50 - 100 ml og 6 ml av en 15% alkoholløsning av natriumhydroksid tilsettes. Kolben lukkes med en propp med luftkjøler, reaksjonsblandingen omrøres og kolben varmes opp i vannbad under risting i 10 - 12 minutter (vanntemperaturen i badet er ca. 80 0 C). For å bestemme slutten av reaksjonen helles noen få dråper hydrolysat i 2-3 ml varmt destillert vann: hvis hydrolysatet oppløses fullstendig, uten å frigjøre fettdråper, kan reaksjonen anses som fullført. Etter at forsåpningen er fullført, saltes såpen ut fra hydrolysatet ved å tilsette 6 - 7 ml av en varm mettet natriumkloridløsning. Den frigjorte såpen flyter til overflaten og danner et lag på overflaten av løsningen. Etter bunnfelling avkjøles blandingen med kaldt vann, og den herdede såpen separeres.
Kjemi av prosessen med tristearin som eksempel:
Erfaring 17. Sammenligning av egenskapene til såpe og syntetiske vaskemidler
EN) Forholdet til fenolftalein. Hell 2-3 ml av en 1% løsning av vaskesåpe i det ene reagensrøret, og i det andre - samme mengde av en 1% løsning av syntetisk vaskepulver. Tilsett 2-3 dråper fenolftaleinløsning i begge reagensglassene. Kan disse vaskemidlene brukes til å vaske alkalisensitive stoffer?
b) Forholdet til syrer. Til såpe- og vaskepulverløsningene i reagensglassene, tilsett noen dråper av en 10 % syreløsning (klorid eller sulfat). Oppstår det skum når det ristes? Holdes rengjøringsegenskapene til de testede produktene i et surt miljø?
C 17 H 35 COONa+HCl→C 17 H 35 COOH↓+NaCl
V) HoldningTilkalsiumklorid. Til oppløsninger av såpe og vaskepulver i reagensglass, tilsett 0,5 ml av en 10 % oppløsning av kalsiumklorid. Rist innholdet i reagensglassene. Skaper dette skum? Kan disse vaskemidlene brukes i hardt vann?
C 17 H 35 COONa+CaCl 2 →Ca(C 17 H 35 COO) 2 ↓+2NaCl
Erfaring 18 . Interaksjon av glukose med en ammoniakkløsning av argentum (I) oksid (sølvspeilreaksjon).
0,5 ml av en 1 % løsning av argentum(I)-nitrat, 1 ml av en 10 %-løsning av natriumhydroksid helles i et reagensrør og en 5 % løsning av ammoniakk tilsettes dråpevis inntil det resulterende bunnfallet av argentum(I)hydroksid løses opp. Tilsett deretter 1 ml av en 1 % glukoseløsning og varm opp innholdet i reagensglasset i 5 - 10 minutter i vannbad ved 70 0 - 80 0 C. Metallisk sølv frigjøres på veggene i reagensrøret i form av et speilbelegg. Under oppvarming må reagensrørene ikke ristes, ellers vil ikke metallisk sølv frigjøres på veggene i reagensrørene, men i form av et mørkt bunnfall. For å få et godt speil, kokes først en 10% løsning av natriumhydroksid i reagensglass, deretter skylles de med destillert vann.
3 ml av en 1 % sukroseløsning helles i et reagensrør og 1 ml av en 10 % svovelsyreløsning tilsettes. Den resulterende løsningen kokes i 5 minutter, deretter avkjøles og nøytraliseres med tørt natriumbikarbonat, og tilsettes i små porsjoner under omrøring (vær forsiktig, væsken skummer fra det frigjorte karbonmonoksidet (IY)). Etter nøytralisering (når utviklingen av CO 2 stopper), tilsettes et like stort volum av Fehlings reagens og den øvre delen av væsken varmes opp til den begynner å koke.
Endrer fargen på reaksjonsblandingen seg?
I et annet reagensrør varmes en blanding av 1,5 ml av en 1% sukroseløsning med et like stort volum av Fehlings reagens. Resultatene av eksperimentet sammenlignes - reaksjonen av sukrose med Fehlings reagens før hydrolyse og etter hydrolyse.
C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6
glukose fruktose
Merk. I et skolelaboratorium kan Fehlings reagens erstattes med cuprum (ΙΙ)hydroksid.
Forsøk 20. Hydrolyse av cellulose.
Plasser noen svært finhakkede biter av filterpapir (cellulose) i en tørr konisk kolbe med en kapasitet på 50–100 ml og fukt dem med konsentrert sulfatsyre. Bland innholdet i kolben grundig med en glassstang til papiret er fullstendig ødelagt og det dannes en fargeløs viskøs løsning. Etter dette tilsettes 15–20 ml vann i små porsjoner under omrøring (forsiktig!), kolben kobles til en lufttilbakeløpskjøler og reaksjonsblandingen kokes i 20–30 minutter, og omrøres med jevne mellomrom. Etter at hydrolysen er fullført, helles 2–3 ml væske, den nøytraliseres med tørt natriumkarbonat, tilsettes i små porsjoner (de flytende skum), og tilstedeværelsen av reduserende sukker oppdages ved reaksjon med Fehlings reagens eller cuprum (ΙΙ). ) hydroksid.
(C 6 H 10 O 5) n+nH 2 O → nC 6 H 12 O 6
Cellulose glukose
Eksperiment 21. Interaksjon av glukose med cuprum (ΙΙ) hydroksyd.
a) 2 ml av en 1 % glukoseløsning og 1 ml 10 % natriumhydroksid plasseres i et reagensrør. Tilsett 1 - 2 dråper av en 5 % løsning av cuprum (ΙΙ) sulfat til den resulterende blandingen og rist innholdet i reagensrøret. Det opprinnelig dannede blåaktige bunnfallet av cuprum (II) hydroksyd oppløses øyeblikkelig, noe som resulterer i en blå gjennomsiktig løsning av cuprum (II) sakkarat. Kjemi av prosessen (forenklet): - 
b) Innholdet i reagensrøret varmes opp over en brennerflamme, og holder reagensrøret skrått slik at kun den øvre delen av løsningen varmes opp, og den nedre delen forblir uoppvarmet (for kontroll). Ved forsiktig oppvarming til koking blir den oppvarmede delen av den blå løsningen oransje-gul på grunn av dannelsen av cuprum(I)-hydroksid. Ved lengre oppvarming kan det dannes et bunnfall av cuprum(I)oksid.
Erfaring 22. Interaksjon av sukrose med metallhydroksider. EN) Reaksjon med cuprum (ΙΙ) hydroxide) i et alkalisk medium. Bland 1,5 ml av en 1 % sukroseløsning og 1,5 ml av en 10 % natriumhydroksidløsning i et reagensrør. Deretter tilsettes en 5 % løsning av cuprum (ΙΙ) sulfat dråpevis. Det opprinnelig dannede blekblå bunnfallet av cuprum (ΙΙ) hydroksyd løses opp når det ristes, og løsningen får en blåfiolett farge på grunn av dannelsen av kompleks cuprum (ΙΙ) sakkarat.
b) Innhenting av kalsiumsakkarat. I et lite glass (25 - 50 ml), hell 5 - 7 ml av en 20 % sukroseløsning og tilsett nylaget limemelk dråpe for dråpe under omrøring. Kalsiumhydroksid løses opp i sukroseløsning. Sukrosens evne til å produsere løselige kalsiumsakkarater brukes i industrien for å rense sukker når det isoleres fra sukkerroer. V) Spesifikke fargereaksjoner. 2-5 ml av en 10 % sukroseløsning og 1 ml av en 5 % natriumhydroksidløsning helles i to reagensglass. Tilsett deretter noen dråper i ett reagensglass 5- prosent løsning av kobolt (ΙΙ) sulfat, i en annen - noen få dråper 5- prosent oppløsning av nikkel (ΙΙ) sulfat. I et reagensrør med koboltsalt vises en fiolett farge, og i et reagensrør med nikkelsalt vises en grønn farge, eksperiment 23. Interaksjon mellom stivelse og jod. 1 ml av en 1% løsning av stivelsespasta helles i et reagensrør og deretter tilsettes noen dråper jod i kaliumjodid svært fortynnet med vann. Innholdet i reagensrøret blir blått. Den resulterende mørkeblå væsken varmes opp til koking. Fargen forsvinner, men vises igjen ved avkjøling. Stivelse er en heterogen forbindelse. Det er en blanding av to polysakkarider - amylose (20%) og amylopektin (80%). Amylose er løselig i varmt vann og gir en blå farge med jod. Amylose består av nesten uforgrenede kjeder av glukoserester med skrue- eller helixstruktur (ca. 6 glukoserester per skrue). En fri kanal med en diameter på omtrent 5 μm forblir inne i helixen, som jodmolekyler er innebygd i, og danner fargede komplekser. Ved oppvarming blir disse kompleksene ødelagt. Amylopektin er uløselig i varmt vann og sveller i det og danner en stivelsespasta. Den består av forgrenede kjeder av glukoserester. Amylopektin med jod gir en rødfiolett farge på grunn av adsorpsjon av jodmolekyler på overflaten av sidekjedene. Erfaring 24. Hydrolyse av stivelse. EN) Syrehydrolyse av stivelse. 20 - 25 ml 1 % stivelsespasta og 3 - 5 ml 10 % sulfatsyreløsning helles i en 50 ml konisk kolbe. 1 ml av en svært fortynnet løsning av jod i kaliumjodid (lysegul) helles i 7 - 8 reagensglass, reagensglassene settes i stativ. Tilsett 1–3 dråper stivelsesløsning forberedt for eksperimentet i det første reagensglasset. Den resulterende fargen noteres. Kolben varmes deretter på et asbestgitter med en liten brennerflamme. 30 sekunder etter starten av kokingen tas en andre prøve av løsningen med en pipette, som tilsettes et andre reagensrør med en jodløsning, og etter risting noteres fargen på løsningen. Deretter tas prøver av løsningen hvert 30. sekund og tilsettes påfølgende reagensglass med jodløsning. Legg merke til en gradvis endring i fargen på løsningene ved reaksjon med jod. Fargeendringen skjer i følgende rekkefølge, se tabell.
Etter at reaksjonsblandingen slutter å gi farge med jod, kokes blandingen i ytterligere 2 - 3 minutter, hvoretter den avkjøles og nøytraliseres med en 10 prosent løsning av natriumhydroksid, og tilsettes dråpe for dråpe til mediet er alkalisk (den utseende av en rosa farge på fenolftalein-indikatorpapir). En del av den alkaliske løsningen helles i et reagensrør, blandes med et like stort volum Fehlings reagens eller en nylaget suspensjon av cuprum (ΙΙ) hydroksyd og den øvre delen av væsken varmes opp til den begynner å koke.
(
Løselig
Dekstriner
C 6 H 10 O 5) n (C 6 H 10 O 5) x (C 6 H 10 O 5) y
maltose
n/2 C 12 H 22 O 11 nC 6 H 12 O 6
b) Enzymatisk hydrolyse av stivelse.
Tygg et lite stykke sort brød godt og legg det i et reagensglass. Tilsett noen få dråper av en 5 prosent løsning av cuprum (ΙΙ) sulfat og 05 - 1 ml av en 10 prosent løsning av natriumhydroksid i den. Reagensrøret med innhold varmes opp. 3. Teknikk og metodikk for demonstrasjonsforsøk på produksjon og studie av egenskapene til nitrogenholdige organiske stoffer.
Utstyr: begerglass, glassstav, reagensrør, Wurtz-kolbe, dråpetrakt, begerglass, gassutløpsrør i glass, koblingsgummirør, splint.
Reagenser: anilin, metylamin, lakmus og fenolftaleinløsninger, konsentrert kloridsyre, natriumhydroksidløsning (10%), blekemiddelløsning, konsentrert sulfatsyre, konsentrert nitratsyre, eggehvite, kobbersulfatløsning, plumbum (ΙΙ) acetat, fenolløsning , formalin.
Erfaring 1. Fremstilling av metylamin. Tilsett 5-7 g metylaminklorid til en Wurtz-kolbe med et volum på 100-150 ml og lukk den med en propp med en dråpetrakt satt inn i den. Koble gassutløpsrøret med et gummirør til en glasstupp og senk det ned i et glass vann. Tilsett kaliumhydroksidløsning (50 %) dråpevis fra trakten. Varm blandingen forsiktig i kolben. Saltet brytes ned og det frigjøres metylamin, som lett gjenkjennes på sin karakteristiske lukt, som ligner lukten av ammoniakk. Metylamin samler seg på bunnen av glasset under et lag med vann: + Cl - +KOH → H 3 C – NH 2 + KCl+H 2 O
Erfaring 2. Forbrenning av metylamin. Metylamin brenner med en fargeløs flamme i luften. Påfør en brennende splint i hullet i gassutløpsrøret til enheten beskrevet i forrige forsøk og observer forbrenningen av metylamin: 4H 3 C – NH 2 +9O 2 → 4CO 2 +10 H 2 O+2N 2
Erfaring 3. Forholdet mellom metylamin og indikatorer. Før det resulterende metylaminet inn i et reagensrør fylt med vann og en av indikatorene. Lakmus blir blå, og fenolftalein blir rød: H 3 C – NH 2 + H – OH → OH Dette indikerer de grunnleggende egenskapene til metylamin.
Erfaring 4. Dannelse av salter av metylamin. a) En glassstav fuktet med konsentrert kloridsyre føres til åpningen av reagensrøret hvorfra metylamingass frigjøres. Tryllestaven er innhyllet i tåke.
H 3 C – NH 2 + HCl → + Cl -
b) 1 - 2 ml helles i to reagensrør: i det ene - en 3% løsning av ferum (III) klorid, i det andre - en 5% løsning av cuprum (ΙΙ) sulfat. Metylamingass føres inn i hvert reagensrør. I et reagensrør med en løsning av ferum (III) klorid, utfelles et brunt bunnfall, og i et reagensrør med en løsning av cuprum (III) sulfat, løses det blå bunnfallet som først dannes opp og danner et kompleks salt, farget knallblått . Kjemi av prosesser:
3 + OH - +FeCl 3 → Fe(OH)↓+3 + Cl -
2 + OH - +CuSO 4 → Cu(OH) 2 ↓+ + SO 4 -
4 + OH - + Cu(OH)2 →(OH)2 +4H2O
Erfaring 5. Reaksjon av anilin med kloridsyre. I et reagensrør med 5 Tilsett samme mengde konsentrert kloridsyre til ml anilin. Avkjøl reagensrøret i kaldt vann. Et bunnfall av anilinhydrogenklorid vises. Tilsett litt vann i et reagensrør med fast hydrogenkloridanilin. Etter omrøring oppløses anilinhydrogenklorid i vann.
C 6 H 5 – NH 2 + HCl → Cl - Forsøk 6. Interaksjon av anilin med bromvann. Tilsett 2-3 dråper anilin til 5 ml vann og rist blandingen kraftig. Tilsett bromvann dråpevis til den resulterende emulsjonen. Blandingen blir misfarget og et hvitt bunnfall av tribromoanilin faller ut.
Erfaring 7. Farging av stoff med anilinfarge. Ullfarging Og silke med sure fargestoffer. Løs opp 0,1 g metyloransje i 50 ml vann. Løsningen helles i 2 glass. 5 ml 4N sulfatsyreløsning tilsettes til en av dem. Deretter dyppes biter av hvitt ull (eller silke) i begge glassene. Løsninger med vev kokes i 5 minutter. Deretter tas stoffet ut, vaskes med vann, presses ut og tørkes i luft, hengende på glassstenger. Vær oppmerksom på forskjellen i fargeintensitet på stoffstykkene. Hvordan påvirker surheten i mediet fargeprosessen av stoff?
Erfaring 8. Bevis på tilstedeværelsen av funksjonelle grupper i aminosyreløsninger. a) Påvisning av karboksylgruppen. Til 1 ml av en 0,2 prosent løsning av natriumhydroksid, farget rosa med fenolftalein, tilsett dråpevis en 1 prosent løsning av aminoacetatsyre (glycin) til blandingen blir misfarget: HOOC – CH 2 – NH 2 + NaOH → NaOOC – CH 2 – NH 2 + H 2 O b) Påvisning av aminogruppen. Til 1 ml av en 0,2 prosent kloridsyreløsning, farget blå med Kongo-indikator (surt medium), tilsett en 1 prosent glycinløsning dråpe for dråpe til fargen på blandingen endres til rosa (nøytralt medium):
HOOC – CH 2 – NH 2 +HCl → Cl -
Erfaring 9. Effekten av aminosyrer på indikatorer. Tilsett 0,3 g glycin i reagensrøret og tilsett 3 ml vann. Hell løsningen i tre reagensglass. Tilsett 1-2 dråper metyloransje i det første reagensglasset, samme mengde fenolftaleinløsning i det andre, og lakmusløsning i det tredje. Fargen på indikatorene endres ikke, noe som forklares av tilstedeværelsen i glycinmolekylet av sure (-COOH) og basiske (-NH 2) grupper, som er gjensidig nøytralisert.
Erfaring 10. Proteinutfelling. a) Tilsett dråpevise løsninger av kobbersulfat og plumbum (ΙΙ) acetat i to reagensrør med en proteinløsning. Det dannes flokkulerte utfellinger som løses opp i overskudd av saltløsninger.
b) Tilsett like store mengder fenol- og formalinløsninger til to reagensrør med en proteinløsning. Observer proteinutfelling. c) Varm opp proteinløsningen i brennerflammen. Observer turbiditeten til løsningen, som skyldes ødeleggelsen av hydreringsskjell nær proteinpartiklene og økningen deres.
Erfaring 11. Fargereaksjoner av proteiner. a) Xantoproteinreaksjon. Tilsett 5-6 dråper konsentrert nitratsyre til 1 ml protein. Ved oppvarming blir løsningen og bunnfallet knallgult. b) Biuretreaksjon. Til 1 - 2 ml proteinløsning tilsett samme mengde fortynnet kobbersulfatløsning. Væsken blir rødfiolett. Biuretreaksjonen gjør det mulig å identifisere en peptidbinding i et proteinmolekyl. Xantoproteinreaksjonen skjer bare hvis proteinmolekylene inneholder aromatiske aminosyrerester (fenylalanin, tyrosin, tryptofan).
Erfaring 12. Reaksjoner med urea. EN) Løselighet av urea i vann. Plasser i et reagensrør 0,5 g krystallinsk urea og tilsett gradvis vann til ureaet er helt oppløst. En dråpe av den resulterende løsningen påføres rødt og blått lakmuspapir. Hvilken reaksjon (sur, nøytral eller alkalisk) har en vandig løsning av urea? I vandig løsning forekommer urea i to tautomere former:
b) Hydrolyse av urea. Som alle sure amider, hydrolyseres urea lett i sure og alkaliske miljøer. Hell 1 ml av en 20 % urealøsning i et reagensrør og tilsett 2 ml klart baryttvann. Løsningen kokes til et bunnfall av bariumkarbonat vises i reagensrøret. Ammoniakk frigjort fra et reagensrør oppdages av blåheten til vått lakmuspapir.
H 2 N – C – NH 2 + 2H 2 O → 2NH 3 + [HO – C – OH] → CO 2
→H2O 
Ba(OH) 2 + CO 2 → BaCO 3 ↓+ H 2 O
c) Dannelse av biuret. Oppvarmet i et tørt reagensrør 0,2 g urea. Først smelter urea (ved 133 C), deretter brytes det ned ved ytterligere oppvarming og frigjør ammoniakk. Ammoniakk kan påvises ved lukt (forsiktig!) og av blåheten av vått rødt lakmuspapir brakt til åpningen av reagensrøret. Etter en tid stivner smelten i reagensrøret, til tross for fortsatt oppvarming:
Avkjøl reagensrøret og tilsett 1-2 ml vann og løs opp biureten under lav varme. Smelten, i tillegg til biuret, inneholder en viss mengde cyanursyre, som er lite løselig i vann, så løsningen blir uklar. Når sedimentet har lagt seg, hell biuretløsningen i et annet reagensglass, tilsett noen dråper av en 10 % løsning av natriumhydroksid (løsningen blir klar) og 1-2 dråper av en 1 % løsning av cuprum (ΙΙ) sulfat. Løsningen blir rosa-fiolett. Overflødig cuprum (ΙΙ) sulfat maskerer den karakteristiske fargen, gjør at løsningen blir blå, og bør derfor unngås.
Erfaring 13. Funksjonsanalyse av organiske stoffer. 1. Kvalitativ elementær analyse av organiske forbindelser. De vanligste grunnstoffene i organiske forbindelser, foruten karbon, er hydrogen, oksygen, nitrogen, halogener, svovel, fosfor. Konvensjonelle kvalitative analytiske metoder er ikke anvendelige for analyse av organiske forbindelser. For å oppdage karbon, nitrogen, svovel og andre grunnstoffer, blir organisk materiale ødelagt ved fusjon med natrium, og elementene som studeres blir omdannet til uorganiske forbindelser. For eksempel blir karbon til karbon (IU) oksid, hydrogen til vann, nitrogen til natriumcyanid, svovel til natriumsulfid, halogener til natriumhalogenider. Deretter blir elementene oppdaget ved hjelp av konvensjonelle metoder for analytisk kjemi.
1. Påvisning av karbon og hydrogen ved oksidasjon av stoffet cuprum(II)oksid.
Enhet for samtidig påvisning av karbon og hydrogen i organisk materiale:
1 – tørt reagensglass med en blanding av sukrose og cuprum (II) oksid;
2 – reagensrør med kalkvann;
4 – vannfritt cuprum (ΙΙ) sulfat.
Den vanligste, universelle metoden for påvisning i organisk materiale. karbon og samtidig hydrogen er oksidasjonen av cuprum(II)oksid. I dette tilfellet omdannes karbon til karbon (IU) oksid, og hydrogen til vann. Plasser 0,2 i et tørt reagensrør med et gassutløpsrør (fig. 2). - 0,3 g sukrose og 1 - 2 g cuprum (II) oksidpulver. Innholdet i reagensrøret blandes grundig, blandingen dekkes med et lag cuprum (II) oksid på toppen - ca. 1 g. Et lite stykke bomullsull legges i den øvre delen av reagensrøret (under proppen), som helles med litt vannfritt kobber(II)sulfat. Reagensrøret lukkes med en propp med gassutløpsrør og festes i stativbenet med en liten helling mot proppen. Jeg senker den frie enden av gassutløpsrøret ned i et reagensrør med kalk (eller barytt)vann slik at røret nesten berører overflaten av væsken. Først varmes hele reagensrøret opp, deretter varmes delen som inneholder reaksjonsblandingen kraftig opp. Legg merke til hva som skjer med kalkvann. Hvorfor endrer cuprum (ΙΙ) sulfat farge?
Kjemi av prosesser: C 12 H 22 O 11 +24CuO→12CO 2 +11H 2 O+24Cu
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O
CuSO 4 + 5H 2 O → CuSO 4 ∙ 5H 2 O
2. Beilstei prøve på på halogener. Når et organisk stoff kalsineres med cuprum(II)oksid, skjer dets oksidasjon. Karbon omdannes til karbon(ІУ)oksid, Hydrogen - til vann, og halogener (unntatt fluor) danner flyktige halogenider med Cuprum, som farger flammen lysegrønn. Reaksjonen er veldig følsom. Man bør imidlertid huske på at noen andre cuprumsalter, for eksempel cyanider dannet under kalsinering av nitrogenholdige organiske forbindelser (urea, pyridinderivater, kinolin, etc.), også farger flammen. Kobbertråden holdes av pluggen og den andre enden (løkken) kalsineres i brennerflammen til flammen slutter å farge og det dannes et svart belegg av cuprum(II)oksid på overflaten. Den avkjølte sløyfen fuktes med kloroform som helles i et reagensrør og føres inn i brennerflammen igjen. Først blir flammen lysende (karbon brenner), deretter vises en intens grønn farge. 2Cu+O2 →2CuO
2CH – Cl3 +5CuO→CuCl2 +4CuCl+2CO2 +H2O
Et kontrolleksperiment bør gjøres med et halogenfritt stoff (benzen, vann, alkohol) i stedet for kloroform. For å rengjøre blir ledningen fuktet med kloridsyre og kalsinert.
II.Åpning av funksjonsgrupper. Basert på foreløpig analyse (fysiske egenskaper, elementanalyse) er det mulig å omtrent bestemme klassen som det gitte stoffet som studeres tilhører. Disse antakelsene bekreftes av kvalitative svar på funksjonelle grupper.
1. Kvalitative reaksjoner på flere karbon-karbonbindinger. a) tilsetning av brom. Hydrokarboner som inneholder dobbelt- og trippelbindinger tilsetter lett brom:
Til en løsning av 0,1 g (eller 0,1 ml) av stoffet i 2-3 ml karbontetraklorid eller kloroform, tilsett dråpevis under risting en 5 % løsning av brom i samme løsningsmiddel. Den øyeblikkelige forsvinningen av bromfargen indikerer tilstedeværelsen av en multippelbinding i stoffet. Men bromløsning misfarges også av forbindelser som inneholder mobilt hydrogen (fenoler, aromatiske aminer, tertiære hydrokarboner). Imidlertid oppstår en substitusjonsreaksjon med frigjøring av hydrogenbromid, hvis tilstedeværelse lett kan påvises ved å bruke våt blå lakmus eller kongopapir. b) Test med kaliumpermanganat. I et svakt alkalisk miljø, under påvirkning av kaliumpermanganat, oksideres stoffet med spaltningen av multippelbindingen, løsningen blir misfarget, og det dannes et flokkulent bunnfall av MnO 2 - mangan (IE) oksid. Til 0,1 g (eller 0,1 ml) av et stoff oppløst i vann eller aceton, tilsett en 1% løsning av kaliumpermanganat dråpevis under risting. Den crimson-fiolette fargen forsvinner raskt, og et brunt bunnfall av MnO 2 kommer til syne. Imidlertid oksiderer kaliumpermanganat stoffer av andre klasser: aldehyder, flerverdige alkoholer, aromatiske aminer. I dette tilfellet blir løsningene også misfarget, men oksidasjonen går generelt mye langsommere.
2. Påvisning av aromatiske systemer. Aromatiske forbindelser, i motsetning til alifatiske forbindelser, kan lett gjennomgå substitusjonsreaksjoner, og danner ofte fargede forbindelser. Vanligvis brukes nitrerings- og alkyleringsreaksjoner til dette. Nitrering av aromatiske forbindelser. ('Forsiktig! Trekk!,) Nitrering utføres med salpetersyre eller en nitreringsblanding:
R – H + HNO 3 → RNO 2 + H 2 O
0,1 g (eller 0,1 ml) av stoffet legges i et reagensglass, og under kontinuerlig risting tilsettes gradvis 3 ml av en nitreringsblanding (1 del konsentrert nitratsyre og 1 del konsentrert sulfatsyre). Reagensrøret lukkes med en propp med et langt glassrør, som fungerer som reflukskondensator, og varmes opp i vannbad 5 min ved 50 0 C. Blandingen helles i et glass med 10 g knust is. Hvis dette resulterer i utfelling av et fast produkt eller olje som er uløselig i vann og avviker fra det opprinnelige stoffet, kan det antas tilstedeværelse av et aromatisk system. 3. Kvalitative reaksjoner av alkoholer. Ved analyse av alkoholer brukes substitusjonsreaksjoner av både det mobile hydrogenet i hydroksylgruppen og hele hydroksylgruppen. a) Reaksjon med natriummetall. Alkoholer reagerer lett med natrium og danner alkoholater som er løselige i alkohol:
2 R – OH + 2 Na → 2 RONa + H 2
0,2 - 0,3 ml vannfritt teststoff plasseres i et reagensrør og et lite stykke metallisk natrium på størrelse med et hirsekorn tilsettes forsiktig. Frigjøring av gass når natrium løses opp indikerer tilstedeværelsen av aktivt hydrogen. (Denne reaksjonen kan imidlertid også gis av syrer og CH-syrer.) b) Reaksjon med cuprum(II)hydroksid. I di-, tri- og flerverdige alkoholer, i motsetning til monohydriske alkoholer, oppløses nylaget cuprum (II) hydroksyd for å danne en mørkeblå løsning av komplekse salter av de tilsvarende derivatene (glykolater, glyserater). Noen få dråper helles i et reagensrør (0,3 - 0,5 ml) av en 3 % løsning av cuprum (ΙΙ) sulfat, og deretter 1 ml av en 10 % løsning av natriumhydroksid. Et gelatinøst blått bunnfall av cuprum (ΙΙ) hydroksyd utfelles. Oppløsning av bunnfallet ved tilsetning av 0,1 g av teststoffet og en endring i fargen på løsningen til mørkeblå bekrefter tilstedeværelsen av en flerverdig alkohol med hydroksylgrupper lokalisert ved tilstøtende karbonatomer.
4. Kvalitative reaksjoner av fenoler. a) Reaksjon med ferum(III)klorid. Fenoler gir intenst fargede komplekse salter med ferum(III)klorid. En dyp blå eller lilla farge vises vanligvis. Noen fenoler gir en grønn eller rød farge, som er mer uttalt i vann og kloroform og verre i alkohol. Flere krystaller (eller 1 - 2 dråper) av teststoffet i 2 ml vann eller kloroform plasseres i et reagensrør, deretter tilsettes 1 - 2 dråper av en 3 prosent løsning av ferum(III)klorid under risting. I nærvær av fenol vises en intens fiolett eller blå farge. Alifatiske fenoler med ferum (ΙΙΙ) klorid i alkohol gir en lysere farge enn i vann, og fenoler er preget av en blodrød farge. b) Reaksjon med bromvann. Fenoler med gratis orto- Og par-posisjoner i benzenringen avfarger lett bromvann, noe som resulterer i et bunnfall av 2,4,6-tribromfenol 
En liten mengde av teststoffet ristes med 1 ml vann, deretter tilsettes bromvann dråpevis. Løsningen blir misfarget Og utfelling av et hvitt bunnfall.
5. Kvalitative reaksjoner av aldehyder. I motsetning til ketoner oksideres alle aldehyder lett. Oppdagelsen av aldehyder, men ikke ketoner, er basert på denne egenskapen. a) Sølvspeilets reaksjon. Alle aldehyder reduseres lett med en ammoniakkløsning av argentum (I) oksid. Ketoner gir ikke denne reaksjonen:
Bland 1 ml sølvnitratløsning med 1 ml fortynnet natriumhydroksidløsning i et godt vasket reagensrør. Bunnfallet av argentum (I) hydroksyd løses ved å tilsette en 25 % ammoniakkløsning. Noen få dråper av en alkoholløsning av det analyserte stoffet tilsettes til den resulterende løsningen. Reagensrøret settes i vannbad og varmes opp til 50 0 - 60 0 C. Hvis det frigjøres et skinnende belegg av metallisk sølv på veggene i reagensrøret, indikerer dette tilstedeværelsen av en aldehydgruppe i prøven. Det skal bemerkes at denne reaksjonen også kan gis av andre lett oksiderte forbindelser: flerverdige fenoler, diketoner, noen aromatiske aminer. b) Reaksjon med filtevæske. Fettaldehyder er i stand til å redusere divalent cuprum til monovalent cuprum:
Et reagensglass med 0,05 g av stoffet og 3 ml feltvæske varmes opp i 3 - 5 minutter i et kokende vannbad. Utseendet til et gult eller rødt bunnfall av cuprum(I)-oksid bekrefter tilstedeværelsen av en aldehydgruppe. b. Kvalitative reaksjoner av syrer. a) Bestemmelse av surhetsgrad. Vandige-alkoholholdige løsninger av karboksylsyrer viser en sur reaksjon på lakmus, Kongo eller en universell indikator. En dråpe av en vandig alkoholløsning av teststoffet påføres blå våt lakmus, Kongo eller universalindikatorpapir. I nærvær av syre endrer indikatoren farge: lakmus blir rosa, Kongo blå, og den universelle indikatoren, avhengig av surheten, fra gul til oransje. Man bør huske på at sulfonsyrer, nitrofenoler og
noen andre forbindelser med mobilt "surt" hydrogen som ikke inneholder en karboksylgruppe kan også gi en endring i fargen på indikatoren. b) Reaksjon med natriumbikarbonat. Når karboksylsyrer interagerer med natriumbikarbonat, frigjøres karbon(IY)oksid: 1 - 1,5 ml av en mettet løsning av natriumbikarbonat helles i et reagensrør og 0,1 - 0,2 ml av en vandig-alkoholløsning av teststoffet tilsettes . Frigjøring av karbon(IY)-oksidbobler indikerer tilstedeværelsen av syre.
RCOOH + NaHCO 3 → RCOONa + CO 2 + H 2 O
7. Kvalitative reaksjoner av aminer. Aminer løses opp i syrer. Mange aminer (spesielt den alifatiske serien) har en karakteristisk lukt (sild, ammoniakk osv.). Grunnleggende av aminer. Alifatiske aminer, som sterke baser, kan endre fargen på indikatorer som rød lakmus, fenolftalein og universalindikatorpapir. En dråpe av en vandig løsning av teststoffet påføres indikatorpapir (lakmus, fenolftalein, universalindikatorpapir). En endring i fargen på indikatoren indikerer tilstedeværelsen av aminer. Avhengig av strukturen til aminet varierer dets basicitet over et bredt område. Derfor er det bedre å bruke universelt indikatorpapir. 8. Kvalitative reaksjoner av polyfunksjonelle forbindelser. For høykvalitetsdeteksjon av bifunksjonelle forbindelser (karbohydrater, aminosyrer), bruk reaksjonskomplekset beskrevet ovenfor.