Тема:ПРЕДЕЛЬНЫЕ И НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Тема: ПРЕДЕЛЬНЫЕ И НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
Цель занятия: изучить свойства метана, этилена и ацетилена
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
1. Получение метана из уксуснокислого натрия и изучение его свойств (Рево, стр. 2526, опыт 7):
В пробирку, снабженную пробкой с газоотводной трубкой, поместите смесь примерно
равных количеств обезвоженного (сплавлением) ацетата натрия и натронной извести на
высоту около 10 мм, держа пробирку в горизонтальном положении, нагрейте ее в пламени
горелки и подожгите газообразный метан, выделяющийся из отверстия пробирки (вначале
газоотводную трубку можно убрать). Обратите внимание на то, что метан горит
несветящимся пламенем. Иногда оно бывает окрашено в желтый цвет за счет натрия,
содержащего в стекле.
2. Получение этилена и его свойства (Рево, стр. 26-28, опыт 9):
а) реакция с бромной водой
б) реакция с перманганатом калия
в) горение этилена
В пробирку «А» поместить 8 капель концентрированной серной кислоты (в вытяжном
шкафу), 4 капли этилового спирта (на общем столе) и несколько крупинок оксида алюминия
Al2O3 в качестве катализатора. Закройте «А» пробкой с газоотводной трубкой и конец ее
опустите в пробирку «Б» с 4 каплями насыщенной бромной воды. Нагревайте пробирку «А»
на пламени горелки. Убедившись, что бромная вода быстро обесцвечивается, немедленно
опустите конец газоотводной трубки в заранее приготовленную пробирку «Б» с 1 каплей 0,1
н. KMnO4 и 5 каплями воды. Продолжая нагревание пробирки «А», обратите внимание на
быстрое обесцвечивание розового раствора перманганата калия.
Тотчас же удалите пробирку «Б» и подожгите газообразный этилен у конца
газоотводной трубки. Убедитесь в том, что он горит, причем светящимся пламенем.
3. Получение ацетилена и его свойства (Рево, стр. 28-29, опыт 10):
а) реакция с бромной водой
б) реакция с перманганатом калия
в) горение ацетилена
г) реакция с аммиачным раствором однохлористой меди (получение медного
соединения)
В пробирку «А» поместите маленький кусочек карбида кальция СаС2. Добавьте 2 капли
воды. Немедленно начинается выделение газообразного ацетилена. Обратите внимание на
характерный запах технического ацетилена, обусловленный наличием ядовитых примесей
(фосфористого водорода РН3). Химически чистый ацетилен не имеет запаха. Зажгите
ацетилен у отверстия пробирки. Убедившись, что он горит светящимся или даже коптящим
пламенем, немедленно закройте отверстие пробирки «А» пробкой с газоотводной трубкой и
конец трубки погрузите пробирку «Б» с 5 каплями воды, подкрашенной 1 каплей 0,1 н.
KMnO4. Розовый раствор быстро обесцвечивается. Добавьте в пробирку «Б» с 5 каплями
бромной воды. Наблюдается постепенное обесцвечивание бромной воды. Под конец реакции
введите в отверстие пробирки «А» полоску фильтрованной бумаги, смоченной бесцветным
аммиачным раствором хлорида меди CuCl. Появляется красновато-коричневое окрашивание
вследствие образования ацетиленистой меди Cu−C≡C−Cu
В пробирку «А» по окончании выделение ацетилена добавьте 1 каплю спиртового
раствора фенолфталеина. Появляется ярко-красное окрашивание.
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
Взаимодействие предельных и непредельных углеводородов с концентрированной
серной кислотой, бромной водой, перманганатом калия.
Материал для исследования:
вазелиновое масло,
растительное масло (любое)
1
В первые три пробирки поместить соответственно:
1). Концентрированную Н2SO4 −0,1 ml
2). Раствор Br2 −0,2 ml
3). Раствор KMnO4 − 0,2 ml
Затем, в каждую прибавить 0,1 ml вазелиновое масло. Что наблюдаете? Опыты
повторить с растительным маслом. Что наблюдаете, сделайте вывод.
ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Необходимые реактивы
2. Лабораторная посуда
ЛИТЕРАТУРА
1. Программа
2. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А., «Органическая химия.
Основной курс», под ред. Тюкавкиной Н.А., М. «Дрофа», 2003г., 639с.
3. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., «Биоорганическая химия», М. «Дрофа», 2003г., 528с.
4. Рево А.Я. «Практикум по органической химии», 1980г., стр. 21
5. Лекционный материал
ФОРМА ЗАПИСИ В РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ
1. Дата
2. Тема занятия
3. Название опыта
4. Краткое описание опыта
5. Уравнение реакций
6. Результат опыта
2
Тема: ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ
Цель занятия: изучить свойства отдельных представителей галогенопроизводных
углеводородов.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Получение хлористого этила из этилового спирта (Рево, стр. 31, опыт 11):
Насыпьте в пробирку мелкие кристаллы хлорида натрия на высоту около 3 мм.
Добавьте 2-3 капли этилового спирта (на общем столе), чтобы вся соль была смочена
спиртом. Затем добавьте 2-3 капли концентрированной серной кислоты (в вытяжном шкафу)
и нагревайте на слабом пламени горелки, не допуская слишком обильного выделения
хлористого водорода. Время от времени подносите отверстие пробирки к пламени горелки.
Выделяющийся хлористый этил загорается, образуя колечко зеленого цвета, что характерно
для низших галогеналканов. Так как реакция протекает довольно медленно, то образование
хлористого этила начинается не сразу.
В связи с тем, что при реакции выделяются значительные количества хлористого
водорода, не следует без нужды нагревать пробирку.
Напишите схему реакции между спиртом и хлористым водородом, образующимся из
хлорида натрия при действии серной кислоты.
2. Получение хлороформа из хлоралгидрата и изучение его свойств (Рево, стр. 32-33,
опыт 12):
В пробирку поместите 3-4 кристалла хлоралгидрата. Обратите внимание на его
характерный запах (напоминает запах дыни), по которому можно отличить хлоралгидрат от
других препаратов. Добавьте 6-8 капель 2н. NaOH и слегка подогрейте жидкость,
помутневшую уже при обычной температуре. Сразу же начинается выделение паров
хлороформа. Обратите внимание на характерный сладковатый запах. Сравните его с запахом
хлороформа из склянки.
Хлорал, или трихлоруксусный альдегид, имеет структурную формулу
Cl
Cl
C C H
Cl O
При соединении с водой он дает кристаллический гидрат-хлоралгидрат, который и
применяется в качестве снотворного средства в медицине. Уравнение реакции:
Cl
Cl H
Cl
C C
H
HOH
Cl
C C OH
Cl O
Cl OH
3. Определение чистоты хлороформа (одновременно для опытов брать хлороформ
чистый и технический):
а) на присутствие ионов водорода и ионов хлора (Рево, стр. 33, опыт 13);
б) на присутствие свободного хлора (Рево, стр. 33-34, опыт 13)
Для открытия хлористого водорода поместите в пробирку «А» 2 капли хлороформа
(образец возьмите на общем столе), прибавьте 3 капли дистиллированной воды и 1 каплю 0,2
н. AgNO3.
Проведите параллельно тот же опыт с чистым хлороформом.
В чистом хлороформе не обнаруживается иона хлора. При наличии же в хлороформе
хлористого водорода появляется белая муть от хлорида серебра:
HCl+AgNO3
AgCl+HNO3
Для открытия свободного хлора в пробирку «Б» поместите три капли испытуемого
хлороформа (опыт проведите с чистым и загрязненным хлороформом), добавьте 5 капель
дистиллированной воды, 1 каплю 0,5 н. KI и взболтайте. Если хлороформ испорчен
3
(содержит свободный хлор), то из иодида калия выделится свободный иод, который окрасит
нижний слой хлороформа в розовый цвет:
2KI+Cl2
I2+2KCl
Отсутствие розовой окраски укажет на отсутствие иода, а следовательно, и примеси
хлора.
Если розовая окраска получится слабая и возникает сомнение в наличии иода, добавьте
в пробирку 1 каплю крахмального раствора. Синее окрашивание укажет на присутствие
иода.
4. Получение иодоформа из этилового спирта (Рево, стр. 34, опыт 14):
Иодоформ, или трииодметан СНI3, можно легко получить из этилового спирта.
Поместите в пробирку 1 каплю этилового спирта, 3 капли раствора иода в иодиде калия и
при встряхивании 1-2 капли 2 н. NaOH почти до обесцвечивания раствора. Уже при слабом
подогревании, даже от тепла руки, появляется желтоватая муть характерным очень стойким
запахом иодоформа. Ход реакции:
I2+NaOH
HOI+NaI
иодноватистая
кислота
HOI+NaOH
NaOI+H2O
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
После выполнения опытов каждый студент получает задание на определение
доброкачественности медицинского препарата-хлороформа. После проведения химического
анализа дать заключение о пригодности данного вещества для применения в медицинской
практике.
ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Необходимые реактивы
2. Лабораторная посуда
ЛИТЕРАТУРА
1. Программа
2. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А., «Органическая химия.
Основной курс», под ред. Тюкавкиной Н.А., М. «Дрофа», 2003г., 639с.
3. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., «Биоорганическая химия», М. «Дрофа», 2003г., 528с.
4. Рево А.Я. «Практикум по органической химии», 1980г.
5. Лекционный материал
Дополнительная литература:
1. Некрасов В.В. «Руководство к малому практикуму по органической химии», 1975г.
ФОРМА ЗАПИСИ В РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ
1. Дата
2. Тема занятия
3. Название опыта
4. Краткое описание опыта
5. Уравнение реакций
6. Результат опыта
4
Тема: АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ
Цель занятия: изучить химические свойства Аренов и их производных.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Бромирование ароматических углеводородов (Рево, стр. 105, опыт № 102а):
В пробирку с 3 каплями бромной воды добавьте 3 капли бензола. Бензол легче воды и в
ней не растворяется. Поэтому после встряхивания смеси бензола с водой он всплывает
наверх при стоянии. Нижний слой бромной воды при этом обесцвечивается по месту
двойных связей, как это наблюдалось, например, у этилена, а тем, что бром легче
растворяется в бензоле, чем в воде, и поэтому переходит в верхний слой бензола, окрашивая
его в желтый цвет.
Таким образом, несмотря на ожидаемую по составу непредельность, бензол, как и
другие ароматические углеводороды, резко отличается от непредельных соединений
жирного ряда тем, что не присоединяет бром непосредственно по месту разрыва двойных
связей.
2. Окисление бензола перманганатом калия (Рево, стр. 106, опыт №102б):
В пробирку с 5 каплями воды добавьте 1 каплю 0,1 н. KMnO4 и 1 каплю 2 н. H2SO4. К
полученному розовому раствору добавьте 1 каплю бензола и встряхните. Обесцвечивания не
наблюдается.
Как с помощью современных представлений о строении бензола можно объяснить его
инертность по отношению к бромной воде и перманганату калия?
3. Окисление боковых цепей гомологов бензола (Рево, стр. 106, опыт №103):
В пробирку с 5 каплями воды поместите 1 каплю 0,1 н. KMnO4 и 1 каплю 2 н. H2SO4.
Добавьте 1 каплю толуола С6Н5СН3 и, энергично встряхивая, нагревайте над пламенем
горелки.
Какие изменения вы наблюдаете при нагревании?
Ход реакции:
O
C
CH3
OH
+3O
толуол
бензойная кислота
В результате окисления каждая боковая цепь в кольце бензола, независимо от ее длины,
в конечном счете образует карбоксильную группу. Поэтому, пользуясь реакцией окисления
боковых цепей, можно установить наличие боковых цепей в ароматических углеводородах.
4. Сульфирование ароматических углеводородов (Некрасов, стр. 198, опыт №155):
Для опыта использовать бензол и толуол. К 1 мл бензола и толуола добавить 2 мл
концентрированной H2SO4. Нагреть обе на водяной бане (температура бани 50-60 С0). Когда
растворение закончится, обе пробирки охладить и вылить содержимое каждой пробирки в
стаканчик с водой. Установить, выделяется ли исходный углеводород или продукт реакции.
5. Нитрование ароматических углеводородов (получение динитробензола):
Методика получения динитробензола: к 2,5 мл концентрированной H2SO4 прибавить
при охлаждении несколько щепоток сухого NH4NO3 до растворения. К хорошо охлажденной
жидкости «по каплям» прибавить 5-7 капель бензола. После растворения бензола жидкость
вылить в колбочку (V-50 мл) с холодной водой. Выделяются белые хлопья динитробензола
(иногда окрашены в желтый цвет за счет примесей). Написать уравнение реакции получения
динитробензола.
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
1. Получение бензола из бензоата натрия и превращение бензола в нитробензол (Рево,
стр. 104, опыт №101):
В сухую пробирку «А» поместите смесь равных по массе частей бензоата натрия и
натронной извести на высоту около 5 мм. Закройте пробкой с газоотводной трубкой. Конец
5
трубки опустите в пробирку «Б», в которую предварительно налейте 3 капли
концентрированной серной кислоты и 2 капли концентрированной азотной кислоты. Держа
рукой пробирку «Б» так, чтобы пробирка «А» находилась в горизонтальном положении,
нагревайте ее в пламени горелки. Сначала нагрейте верхнюю часть, чтобы предупредить
конденсацию в ней паров бензола, а затем уже нижнюю часть пробирки, где находится
реакционная смесь. Через несколько минут в пробирке «Б» над слоем кислот появляется
темная капля нитробензола. Тогда прекратите нагревание, предварительно удалив
газоотводную трубку из пробирки «Б». Влейте в пробирку «Б» 8-10 капель воды, чтобы
разбавить концентрированные кислоты, взболтайте и определите наличие нитробензола по
запаху, напоминающему запах горького миндаля, характерный для ароматических
мононитросоединений. Обратите внимание на плотность нитробензола, на положение капли
его до и после разбавления кислот водой.
Открыв пробирку «А», обратите внимание на слабый специфический запах бензола.
Сравните его с запахом готового бензола. После остывания пробирки «А» добавьте в нее
каплю концентрированной HCl. Обратите внимание на обильное выделение СO2. Сравните
это явление с аналогичным в опыте 7.
Получение бензола из бензоата натрия аналогично получению метана из ацетата
натрия.
Составьте схему реакции получения бензола.
Так как пары бензола обладают хотя и специфическим, но довольно слабым запахом,
его переводят в опыте в нитробензол, обладающий очень интенсивным запахом. Для этого
пары бензола пропускают через нитрующую смесь из концентрированных азотной и серной
кислот. Схему реакции можно записать следующим образом:
H
NO2
H
H
NO2
NO2
H
H
H
H
H
Остаток азотной кислоты -NO2 называется нитрогруппой.
2. Влияние катализаторов на ход бромирования ароматических углеводородов
(Некрасов, стр. 193, опыт №149а):
Опыт проводят параллельно с бензолом и толуолом. В сухой пробирке смешивают 0,5
мл исследуемого углеводорода с равным объемом раствора брома и делят смесь на четыре
части, примерно одинаковые по объему. К трем порциям добавляют катализаторы: в первую
- несколько кристалликов йода, во второй- кусочек алюминия и в третью-маленькую
щепотку железных опилок. В четвертую порцию катализатор не добавляют.
Наблюдая различие в быстроте и интенсивности выделения бромистого водорода,
отмечают, какой из двух углеводородов бромируется быстрее и как влияют различные
катализаторы на скорость бромирования.
ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Необходимые реактивы
2. Лабораторная посуда
ЛИТЕРАТУРА
1. Программа
2. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А., «Органическая химия.
Основной курс», под ред. Тюкавкиной Н.А., М. «Дрофа», 2003г., 639с.
3. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., «Биоорганическая химия», М. «Дрофа», 2003г., 528с.
4. Рево А.Я. «Практикум по органической химии», 1983г.
5. Лекционный материал
Дополнительная литература:
6
1. Некрасов В.В. «Руководство к малому практикуму по органической химии», 1975г.
ФОРМА ЗАПИСИ В РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ
1. Дата
2. Тема занятия
3. Название опыта
4. Краткое описание опыта
5. Уравнение реакций
6. Результат опыта
7
Тема: ГИДРОКСИКИСЛОТЫ, ФЕНОЛОКИСЛОТЫ
Цель занятия: Изучение химических свойств с разными функциональными группами.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
1. Разложение молочной кислоты серной кислотой (Рево, стр. 72, опыт №59а):
Открытие муравьиной кислоты. В сухую пробирку поместите 1 каплю молочной
кислоты (Acidum lacticum). Добавьте к ней 1 каплю концентрированной H2SO4 (в вытяжном
шкафу) и нагрейте над пламенем горелки. Жидкость темнеет и пенится от выделения оксида
углерода (II), который можно зажечь, поднеся отверстие пробирки к огню. Оксид углерода
горит голубоватым пламенем.
Ход реакции: молочная кислота, или α-оксипропионовая кислота, как и все αоксикислоты, под влиянием концентрированной H2SO4 отщепляет муравьиную кислоту и
образует соответствующий альдегид.
Напишите схему разложения молочной кислоты и муравьиной кислоты под действием
концентрированной серной кислоты.
2. Реакция оксикислот с хлоридом окисного железа (опыт провести с молочной,
винной, лимонной кислотами).
К 1-2 мл раствора каждой из исследуемых кислот добавляют 2-3 капли раствора FeCl3,
содержащего фенол. В растворах появляется ярко-желтая окраска, иногда с зеленоватым
оттенком.
Примечание: перед опытом добавляют к раствору FeCl3 несколько капель насыщенного
водного раствора фенола до появления фиолетовой окраски.
3. Образование кислой и средней калиевых солей винной кислоты (Рево, стр. 73, опыт
№60):
В пробирку поместите 1 каплю раствора виннокаменной кислоты (Acidum tartaricum), 2
капли 0,5н. КОН и хорошенько встряхните. Постепенно начинает выделятся белый,
кристаллический осадок кислой калиевой соли, так как она менее растворима в воде, чем
сама виннокаменная кислота. Добавьте в пробирку еще 4-5 капель раствора едкого кали,
чтобы получился избыток щелочи. Кристаллический осадок постепенно растворяется, так
как образуется средняя калиевая соль, относительно хорошо растворимая в воде.
Полученный раствор сохраните для следующего опыта.
O
O
C
C
OK
OH
HO C H
HO C H
H2O
KOH
HO C H
HO C H
C O
C O
OH
виннокаменная
кислота
C
O
OK
HO C H
HO C H
C O
OH
KOH
OH
труднорастворимая
кислая калиевая соль
(битартрат калия)
O
C
OK
HO C H
H2O
HO C H
C O
OK
легкорастворимая
средняя калиевая соль
8
Опыт можно несколько видоизменить: после получения осадка кислой калиевой соли
для растворения его прибавляют 0,5н. NaOH. В этом случае получается двойная соль калия и
натрия или так называемая сегнетова соль.
Напишите схему образования сегнетовой соли из битартрата калия.
4. Доказательство наличия гидроксильных групп в винной кислоте (Рево, стр. 74, опыт
61):
Поместите в пробирку 2 капли 0,2н. CuSO4 и 2 капли 2н. NaOH. Немедленно выпадает
голубой осадок гидроксида меди Cu(OH)2. добавьте к нему раствор средней калиевой соли
виннокаменной кислоты, полученной в предыдущем опыте. Происходит растворение
голубого осадка и образование синего раствора. Нагрейте раствор до кипения. Убедитесь в
том, что при нагревании он не изменяется. Ход реакции:
H
H
O
O
HO
C
C
C C OH
HO
OK
KO
Cu
O
O
OH
HO C C
C C OH
OK
KO
H
H
O
KO C
O
KO
H
H
C O
O C C
Cu
C
C O
O C C
O
OK
H2O
O
OK
H
растворимое в воде
хелатное соединение
5. Разложение лимонной кислоты под действием концентрированной серной кислоты
(Рево, стр. 74-75, опыт №62):
В сухую пробирку «А» (с газоотводной трубкой) поместите немного лимонной кислоты
(Ac. citricum) и 1 мл концентрированной серной кислоты, нагрейте. Конец газоотводной
трубки опустите в пробирку с 3-5 каплями баритовой воды. Когда баритовая вода помутнеет,
подожгите второй продукт разложения у отверстия трубки, а затем снова опустите
газоотводную трубку (продолжая нагревание пробирки «А») в пробирку «Б», где заготовлен
раствор йода в йодиде калия, почти полностью обесцвеченный добавлением нескольких
капель 2н. NaOH. Образуется желтоватый осадок с характерным запахом.
COOH
COOH
CH2
HO C COOH
CH2
COOH
H
H
H2SO4
C
t0
CH2
O
C O
OH
CO
CH2
H2O
COOH
2CO2
CH3
C O
CH3
Запишите структурную формулу лимонной кислоты, схему ее разложения и схемы
реакций, с помощью которых обнаруживают продукты расщепления.
6. Возгонка и разложение салициловой кислоты при нагревании (Рево, стр. 137, опыт
№146):
В сухую пробирку поместите 1-2 маленькие кристалла салициловой кислоты (Acidum
salicyllicum) и нагрейте в пламени горелки. Салициловая кислота плавится при 156-1570С и
возгоняется в виде белого налета, который быстро поднимается к верху по мере нагревания
пробирки. Если нагревать быстро и так, чтобы пары кислоты проходили через нагретую
9
зону, то наблюдается частичное отщепление СО2-декарбоксилирование и образование
фенола, который определяется по характерному запаху.
Напишите схему реакции декарбоксилирования салициловой кислоты.
7. Взаимодействие салициловой кислоты с хлорным железом (Рево, стр. 138, опыт
№147):
Поместите в пробирку 1-2 маленьких кристаллика салициловой кислоты. Прибавьте
для растворения 3-4 капли воды и затем 1 каплю 0,1 н. FeCl3.
Что наблюдается и как можно объяснить результат опыта?
Опыт повторить с бензойной кислотой. Объясните, почему салициловая кислота дает
цветную реакцию с FeCl3, а с бензойной - нет.
8. Взаимодействие салициловой и бензойной кислот с бромом.
В пробирки с раствором салициловой и бензойной кислот прибавьте 3-5 капель
бромной воды.
Что наблюдаете и почему?
9. Получите салицилово-этилового эфира (Рево, стр. 138, опыт №148):
Поместите на донышко сухой пробирки небольшое количество (высота слоя 1мм)
кристаллов салициловой кислоты, 3 капли этилового спирта и 1 каплю концентрированной
H2SO4. Нагрейте осторожно над пламенем горелки, все время встряхивайте пробирку, чтобы
жидкость не выбросило. Эфир образуется не сразу, а постепенно. Через 2-3 минуты
появляется плавающая сверху бурая капля жидкости с характерным запахом этилового
эфира салициловой кислоты. Чтобы лучше различить запах, по остыванию пробирки вылейте
содержимое в фарфоровую чашку или стакан с водой.
Напишите схему реакции образования этилсалицилата.
Салициловый эфир (Aethylicum salicylicum) применяется в связи с жирными маслами
для втирания при лечении ревматизма. Этилсалицилат используют также для просветления
анатомических препаратов.
10. Реакция галловой кислоты, танина, экстракта чая с FeCl3.
В пробирку с раствором галловой кислоты, танина, экстракта чая прибавьте раствор
хлорного железа.
Что наблюдаете и почему?
Запишите результаты реакций.
11. Реакция ацетилсалициловой кислоты (Рево, стр. 138, опыт №149):
а) с хлорным железом;
б) гидролиз ацетилсалициловой кислоты
Поместите в пробирку «А» крупинку аспирина (Acidum acetylosalicylicum) и 5-6 капель
воды. Встряхните пробирку, чтобы ускорить растворение вещества и затем отлейте часть
раствора в пробирку «Б». От добавления в пробирку «Б» 1 капли 0,1н. FeCl3 фиолетовой
окраски не появляется.
Какой вывод можно из этого сделать, учитывая структуру салициловой кислоты?
Остаток раствора ацетилсалициловой кислоты в пробирке «А» прокипятите в течение
пол минуты и затем прибавьте 1 каплю 0,1н. FeCl3.
Как меняется цвет раствора? Как можно объяснить изменение цвета?
O
O
C
C
OH
OH
O
CH3C
HOH
OH
OH
O C CH
3
O
Ацетилсалициловая
салициловая
кислота
кислота
Проба с хлоридом железа служит также для определения чистоты ацетилсалициловой
кислоты, которая при плохом хранении может разлагаться.
10
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
Определение доброкачественности ацетилсалициловой кислоты.
Каждый студент получает у преподавателя навеску препарата ацетилсалициловой
кислоты. После проведения соответствующего анализа необходимо дать заключение о
пригодности препарата в медицинской практике.
Литература:
1. Программа
2. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А., «Органическая химия.
Основной курс», под ред. Тюкавкиной Н.А., М. «Дрофа», 2003г., 639с.
3. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., «Биоорганическая химия», М. «Дрофа», 2003г., 528с.
11
Тема: СПИРТЫ, ФЕНОЛЫ, ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ
Цель занятия: изучить химические свойства спиртов, фенолов, освоить методы
определения доброкачественности диэтилового эфира
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Образование и гидролиз алкоголята (Рево, стр. 39, опыт №18):
Поместите в сухую пробирку маленький кусочек металлического натрия, добавьте 3
капли безводного этилового спирта и закройте отверстие пробирки пальцем. Сейчас же
начинается бурное выделение водорода. По окончании реакции, не отрывая пальца от
отверстия пробирки, поднесите ее к пламени горелки. При открытии пробирки водород
воспламеняется с характерным звуком, образуя маленькое колечко голубоватого цвета. На
дне пробирки остается беловатый осадок этилата натрия или его раствор (если было взято
много спирта). От прибавления 2-3 капель воды осадок растворяется. Иногда наблюдается
очень незначительная вспышка за счет ничтожных остатков непрореагировавшего натрия
(если его было взято больше, чем надо). При добавлении 1 капли спиртового раствора
фенолфталеина появляется красное окрашивание.
Напишите схему взаимодействия этилового спирта с металлическим натрием и схему
разложения этилата натрия водой. Укажите, почему после прибавления воды раствор
окрашивает фенолфталеин в красный цвет?
2. Окисление этилового спирта хромовой смесью (Рево, стр. 40-41, опыт №20):
Спирты, например этиловый спирт, можно окислить хромовой смесью. Для этого
введите в пробирку 2 капли этилового спирта. Добавьте 1 каплю 2 н. H2SO4 и 2 капли 0,5 н.
K2Cr2O7.
Полученный оранжевый раствор нагрейте над пламенем горелки до начала изменения
цвета. Обычно уже через несколько секунд цвет раствора становится синевато-зеленым (цвет
солей оксида хрома (III)). Одновременно ощущается характерный запах уксусного альдегида,
напоминающий запах антоновских яблок. С помощью пипетки введите 1 каплю полученного
раствора в пробирку, предварительно поместив туда 3 капли раствора фуксинсернистой
кислоты. Появляется розово-фиолетовая окраска (цветная реакция на альдегид). Эта реакция
удается хорошо только в том случае, если фуксинсернистая кислота не содержит избытка
сернистого ангидрида, который может связать образующийся уксусный альдегид. Ход
реакции:
K2Cr2O7+ H2SO4 → H2Cr2O7+ K2SO4
H2Cr2O7 → H2O+2CrO3
2CrO3 → Cr2O3 + 3O
идет на окисление
Одновременно происходит образование сульфата хрома (III) сине-зеленого цвета:
Cr2O3 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3H2O
Напишите схему реакции окисления этилового спирта кислородом до уксусного
альдегида.
Реакция может быть использована для открытия этилового спирта (по запаху
альдегида).
3. Взаимодействие глицерина с гидроксидом меди (Рево, стр. 42-43, опыт №24):
Поместите в пробирку 3 капли 0,2 н. CuSO4, 3 капли 2 н. NaOH взболтайте. Появляется
студенистый голубой осадок гидроксида меди (II) по реакции:
CuSO4+ 2NaOH→Cu(ОН)2 + Na2SO4
При нагревании в щелочной среде до кипения полученный гидроксид меди (II)
разлагается. Это видно по выделению черного осадка оксида меди (II):
OH
Cu
CuO
H 2O
OH
Повторите опыт, но перед кипячением гидроксида меди (II) добавьте в пробирку 1
каплю глицерина. Что происходит с осадком при взбалтывании? Как меняется цвет
раствора?
12
Нагрейте до кипения полученный раствор и убедитесь в том, что раствор глицерата
меди при кипячении не разлагается.
Здесь образуется хелатное соединение:
H
H
H
H
H
OH
H C OH
HO C H
H C O
O C H
Cu
Cu
2H2O
HO
H C OH
HO C H
H C O
O C H
H
H C OH
HO C H
H C OH
HO C H
H
H
H
H
4. Цветные реакции на фенольную группу (Рево, стр. 124, опыт №125):
С помощью пипетки поместите 3 капли прозрачной фенольной воды в отдельную
пробирку и добавьте 1 каплю 0,1 н. FeCl3 - появляется фиолетовое окрашивание. Это
характерная реакция на фенолы, так как фенолы дают с FeCl3 различные окрашенные
комплексы.
Более чувствительной реакцией на фенол является приводимая ниже цветная
индофеноловая проба.
Поместите в пробирку 1 каплю прозрачной карболовой воды. Добавьте к ней 3 капли 2
н. NH4OH и затем 3 капли насыщенного раствора бромной воды. Через несколько секунд на
белом фоне бумаги можно заметить синее окрашивание, постепенно усиливающееся за счет
образования красящего вещества- индофенола.
Появление синей окраски обусловлено возникновением в молекуле индофенола
характерной хиноидной группировки:
HO
N
O
индофенол
хиноидная группировка
5. Образование трибромфенола (Рево, стр. 124, опыт №126):
Поместите в пробирку 3 капли бромной воды и добавьте 1 каплю прозрачной
карбоновой воды.
Что наблюдается? Сохраняется ли цвет бромной воды? Напишите схему
взаимодействия фенола с бромной водой.
При действии бромной воды на бензол не происходит замещения атомов водорода на
бром. Аналогичный опыт с фенолом показывает, что под влиянием гидроксильной группы
атома водорода в бензольном кольце приобретают большую подвижность и очень легко
замещаются бромом. Вспомните также действие бромной воды на анилин.
6. Доказательство кислого характера фенола и изучение его свойств (Рево, стр. 124125, опыт №127,128,129):
А). Возьмите 3 капли фенольной воды, добавьте еще 1 каплю фенола и взболтайте. К
вновь полученной мутной эмульсии фенола в воде добавьте всего 1 каплю 2 н. NaOH.
Моментально образуется прозрачный раствор фенолята натрия, так как он хорошо
растворяется в воде.
Запишите уравнение реакции, обозначив сдвиг электронных плотностей в молекуле
фенола.
Б). Прозрачный раствор фенолята натрия (опыт А) разделите на две части. К первой
части добавьте 1-2 капли 2 н. HCl. Жидкость мутнеет вследствие выделения свободного
фенола.
Запишите уравнение разложения фенолята натрия соляной кислотой.
В). В пробирку со второй частью раствора фенолята натрия (опыт А) опустите
стеклянную трубку, конец которой оттянут в виде капилляра, и пропустите через нее ток
угольного ангидрида из аппарата Кипа. Через несколько минут раствор помутнеет от
выделившегося свободного фенола.
13
Запишите уравнение реакции.
7. Цветные реакции фенолов с хлоридом железа (Рево, стр. 125, опыт №130):
Возьмите 4 пробирки. В первую пробирку поместите 3 капли 1%-ного пирокатехина, во
вторую- 3 капли 1%-ного раствора резорцина, в третью- 3 капли 1%-ного раствора
гидрохинона и в четвертую- 3 капли 1%-ного раствора пирогаллола. В каждую из пробирок
прибавьте по 1 капле 0,1 н. FeCl3.
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
о-диоксибензол
м-диоксибензол n-диоксибензол -ряд-триоксибензол
(пирокатехин)
(резорцин)
(гидрохинон)
(пирогаллол)
В первой пробирке появляется зеленое окрашивание, во второй - фиолетовое, в третьей
- зеленое, очень быстро переходящее в желтое (окисление гидрохинона в хинон), и в
четвертой - красное.
Уловить зеленую окраску от гидрохинона удается лишь в момент попадания капли
хлорида железа (III) в раствор гидрохинона при наблюдении на фоне белой бумаги. Окраска
будет тем заметнее, чем насыщеннее будет раствор гидрохинона и чем слабее раствор
хлорида железа (III).
Рекомендуется также проделать реакции с хлоридом железа (III), которые дают
пирокатехин и пирогаллол при выполнении их на фильтрованной бумаге.
Для этого на полоску фильтрованной бумаги (3×7 см) нанесите по 1 капле растворов
пирокатехина и пирогаллола. Когда капли растекутся, в центре каждого пятна поместите по
1 капле раствора хлорида железа. В обоих случаях удается наблюдать эффект
распределительной хроматографии на бумаге - пофазное распределение продуктов
окисления в виде концентрических колец.
8. Определение чистоты эфира (Рево, стр. 45-46, опыт № 27):
а) на присутствие перекисей;
б) на присутствие уксусного альдегида
Для работы необходимо использовать два образца эфира: чистый и технический.
Этиловый эфир применяется для наркоза. Для этой цели можно применять только
особо чистый эфир - эфир для наркоза - не содержащий никаких вредных примесей. Но
чистый этиловый эфир под влиянием света в присутствии воздуха (в склянках, наполненных
не доверху) окисляется, образуя небольшие количества перекисных соединений.
Для открытия перекисей налейте в пробирку 3-4 капли исследуемого эфира (возьмите
образец на общем столе). Добавьте к нему 1 каплю 0,5 н.KI и взболтайте содержимое
пробирки. При наличии перекисных соединений иодид калия окисляется с выделением
свободного иода.
Выделившийся иод растворяется в эфире лучше, чем в воде, и поэтому при
взбалтывании извлекается из водного раствора эфиром, окрашивая его в желтый цвет
(признак наличия перекиси эфира).
Если окраска трудно различима, то следует добавить в пробирку 2 капли 0,5%-ного
крахмального раствора. При этом появляется синее окрашивание от взаимодействия
крахмала с иодом.
При окислении эфира образуются также и другие продукты, например уксусный
альдегид. Для открытия уксусного альдегида налейте 3-4 капли исследуемого эфира и
добавьте к нему 3 капли раствора фуксинсернистой кислоты. При наличии уксусного
альдегида постепенно появляется розовое окрашивание, указывающее на разложение эфира.
Возможный ход реакции:
14
OH
CH3CH2
O
CH3CH2
O
CH3CH O
OH
HOH
CH3CH O
CH3CH O O H
CH3CH OH
OH
OH
CH3
C O
H2O
H
ROOH+2KI+ Н2О→I2+ROH+2KOH
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
Определение доброкачественности этилового эфира (эфир для наркоза).
Каждый студент получает у преподавателя пробирку, в которой находится эфир для
наркоза. После проведения исследования образца на чистоту, необходимо дать заключение о
пригодности препарата в медицинской практике.
ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Необходимые реактивы
2. Лабораторная посуда
ЛИТЕРАТУРА
1. Программа
2. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А., «Органическая химия.
Основной курс», под ред. Тюкавкиной Н.А., М. «Дрофа», 2003г., 639с.
3. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., «Биоорганическая химия», М. «Дрофа», 2003г., 528с.
4. Рево А.Я. «Практикум по органической химии», 1980г.
5. Лекционный материал
Дополнительная литература:
1. Методическая рекомендация по курсу органической химии
ФОРМА ЗАПИСИ В РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ
1. Дата
2. Тема занятия
3. Название опыта
4. Краткое описание опыта
5. Уравнение реакций
6. Результат опыта
15
Тема: АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ (АМИНЫ)
Цель занятия: получение ароматических аминов, диазосоединений, азокрасителей и
изучение их свойств.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Доказательство основных свойств аминов (анилина) (Рево, стр.111-112, опыт №111):
Поместите в пробирку «А» 1 каплю анилина C6H5NH2. Добавьте 3 капли воды и
взболтайте. Образуется мутная жидкость- эмульсия анилина в воде. Это указывает на то, что
сам анилин плохо растворяется в воде. Обратите внимание на своеобразный запах анилина.
Добавьте еще 3 капли воды - эмульсия не растворяется. Часть мутной эмульсии анилина из
пробирки «А» отлейте в пробирку «Б» и сохраните для последующего опыта получения
сернокислой соли. Нанесите каплю раствора анилина из пробирки «А» на красную
лакмусовую бумажку. Основные свойства анилина так слабы, что посинения не
наблюдается.
Однако способность давать соли с кислотами у анилина выражена ясно. Добавьте в
пробирку «А» 1 каплю 2н. НCl. Анилин превращается в солянокислую соль, хорошо
растворимую в воде.
Сохраните раствор для последующего опыта бромирования анилина (опыт № 112).
Напишите схему образования солянокислой соли анилина.
В пробирку «Б» с остатком эмульсии анилина добавьте 1 каплю 2н. H2SO4. При
встряхивании выпадает ясно выраженный кристаллический осадок трудно растворимый в
воде сернокислой соли анилина:
H
H
N H
N
H
H
HSO4H
SO4H
сернокислый анилин, гидросульфат анилина
2. Окисление аминов (анилина) (Рево, стр. 111, опыт №94, опыт №110):
а) хромовой смесью,
б) хлорной известью.
а). Капельку раствора содержащего хлористоводородную соль анилина, с помощью
пипетки поместите на кусочек газетной бумаги, которая всегда содержит много лигнина (от
латинского слова legnum - дерево срубленное, древесина). Немедленно появляется желтооранжевое пятно. Попробуйте поместить каплю этого же раствора на образец другой бумаги,
на страницу своего рабочего журнала. Чем лучше сорт бумаги, тем меньше в ней древесной
массы, тем слабее будет окраска пятна. На фильтрованной бумаге и на ватмане, которые
представляют собой чистую клетчатку и не содержит лингина, окрашивания совсем не
получается.
б). 2 капли раствора солянокислого анилина с помощью пипетки поместите на
предметное стекло. К одной из них добавьте каплю 0,5н. K2Cr2O7 и каплю 2н. H2SO4, к
другой -1 каплю насыщенного раствора хлорной извести СаОCl2. Вследствие образования
продуктов окисления анилина капли постепенно окрашиваются: с K2Cr2O7 в темно-синий,
переходящий в черный цвет, с СаОCl2- в темно-фиолетовый, переходящий далее в темносиний.
3. Реакция с бромом (Рево, стр. 112, опыт №112):
Поместите в пробирку 1 каплю анилина и 5-6 капель воды, хорошо взболтайте и
прибавьте несколько капель бромной воды до появления белого осадка 2,4,6-три
броманилина.
Напишите схему этой реакции.
4. Образование изонитрила (Некрасов, стр. 242, опыт № 209):
Примечание: опыт проводить в вытяжном шкафу. Выполняет опыт только дежурный.
16
Помещают в пробирку 1 каплю анилина, 2-3 капли концентрированного раствора
щелочи, 2 капли хлороформа и 0,5 -1 мл спирта и медленно нагревают смесь до начала
кипения. Появляется характерный запах изонитрила.
5. Образование и гидролиз соли дифениламина (Рево, стр. опыт №116):
На предметное стекло поместите сбоку несколько кристаллов дифениламина и 1 каплю
концентрированной серной кислоты (в вытяжном шкафу). Тонкой стеклянной палочкой
размешайте кристаллы до растворения, т.е. образования сернокислой соли дифениламина.
Небольшое количество раствора образовавшейся соли с помощью стеклянной палочки
перенесите на другую сторону предметного стекла и добавьте с краю маленькую каплю
воды. В месте соприкосновения капель немедленно происходит гидролиз и выделение
белого осадка свободного дифениламина. Реакцию удобнее рассматривать на темном фоне.
Сохраните стекло с раствором сернокислой соли дифениламина для следующего опыта.
Дифениламин, как и всякий амин, способен давать соли с кислотами.
Напишите схему образования сернокислой соли (гидросульфата) дифениламина.
6. Цветная реакция дифениламина с азотной кислотой (Рево, стр. 115, опыт №117):
Приготовьте разбавленный раствор азотной кислоты (в вытяжном шкафу). Для чего 1
каплю концентрированной азотной кислоты поместите в пробирку и долейте ее почти
доверху водой. Одну каплю полученного разбавленного раствора азотной кислоты нанесите
рядом с каплей сернокислого раствора дифениламина. Вместе соприкосновения появляется
интенсивное синее окрашивание. Реакция основана на появлении окрашенных продуктов
окисления дифениламина.
N
O
NH
H2O
[H+]
N
NH
NH
N
N
N
NH
O
H2SO4
HSO4
Эта реакция применяется при санитарно-химическом контроле загрязнения рек
сточными водами.
Учитывая способность сернокислой соли дифениламина к легкому гидролизу, при
выполнении реакции на азотную кислоту к сернокислому раствору дифениламина следует
прибавлять 1 каплю испытуемого раствора во избежание гидролиза.
7. Диазотирование анилина (Рево, стр.117, опыт №118):
Поместите в большую пробирку 1 мл анилина, 7-8 мл воды и 2,5 мл
концентрированной соляной кислоты, тщательно охладите смесь до 0+1С0 водой со снегом
или льдом и по каплям при встряхивании добавьте 1 мл 30%-ного нитрита натрия.
Необходимо следить за тем, чтобы температура раствора не поднималась выше 5-70С, для
чего добавляйте кусочки льда в пробирку:
NaNO2+HCl →HNO2+NaCl
17
C6H5NH2+HNO2+HCl
[C6H5N N]Cl+2H2O
После прибавления всего NaNO2 нанесите каплю раствора на йодкрахмальную бумагу.
Посинение или почернение бумаги говорит о наличии некоторого избытка HNO2. При
отрицательной реакции на йодкрахмальную бумагу добавьте еще несколько капель NaNO2 и
после перемешивания через 1-2 мин. снова сделайте пробу на йодкрахмальную бумагу. Если
реакция снова отрицательна, следует раствор попробовать на бумагу Конго-реакция должна
быть сильнокислой. Добавляйте нитрит натрия до посинения йодкрахмальной бумаги и
постоянно охлаждайте раствор соли фенилдиазония. Используйте раствор по частям для
следующих трех опытов.
АЦИЛИРОВАНИЕ АМИНОВ
К эмульсии анилина (2 капли анилина, растворенные в 2-х каплях воды) прибавить 3-4
капли уксусного ангидрида, энергично перемешать. Через 1-2 минуты образуется осадок
ацетилированного анилина - ацетанилид.
Запишите химизм процесса.
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
ПОЛУЧЕНИЕ АНИЛИНА ИЗ НИТРОБЕНЗОЛА:
Поместите в пробирку каплю нитробензола, прибавьте 3 капли концентрированной
соляной кислоты и кусочек (гранулу) металлического цинка. Пробирку все время
встряхивать, чтобы нитробензол хорошо перемешивался с выделяющимся газом. Если
реакция начнет замедляться, подогрейте над пламенем спиртовки. Продолжайте опыт вести
пока весь цинк не прореагирует. Для этого может понадобиться добавить еще 1-2 капли
соляной кислоты. Что наблюдаете и почему?
Запишите уравнения реакций получения анилина.
Какими качественными (цветными) реакциями можно открыть анилин?
ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Необходимые реактивы
2. Лабораторная посуда
ЛИТЕРАТУРА
1. Программа
2. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А., «Органическая химия.
Основной курс», под ред. Тюкавкиной Н.А., М. «Дрофа», 2003г., 639с.
3. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., «Биоорганическая химия», М. «Дрофа», 2003г., 528с.
4. Рево А.Я. «Практикум по органической химии», 1980г.
5. Лекционный материал
Дополнительная литература:
1. Некрасов В.В. «Руководство к малому практикуму по органической химии», 1975г.
ФОРМА ЗАПИСИ В РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ
1. Дата
2. Тема занятия
3. Название опыта
4. Краткое описание опыта
5. Уравнение реакций
6. Результат опыта
18
Тема: АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ
Цель занятия: Освоить методы получения и изучить свойства альдегидов и кетонов.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
1. Получение муравьиного альдегида окислением метилового спирта оксидом меди.
Поместите в пробирку 10 капель метилового спирта. (Метиловый спирт (метанол,
древесный спирт, карбинол) является сильным ядом: доза в 30мл может быть смертельной, в
меньших количествах вызывает сильное отравление и слепоту). Возьмите небольшую
спираль из медной проволоки. Держа спираль пинцетом за верхний конец, нагрейте ее
докрасна в пламени горелки. Вынув спираль из огня, убедитесь, что она покрылась слоем
оксида меди (II) черного цвета. Снова внесите спираль в пламя горелки, раскалите докрасна,
затем опустите в пробирку с небольшим количеством (около 0,5-0,8 мл) спирта. Черная
поверхность спирали мгновенно превращается в золотистую за счет восстановления оксида
меди (II). Одновременно можно определить образование формальдегида по характерному
резкому запаху. Эта реакция используется для судебно-химического открытия метилового и
этилового спиртов по запаху (образующихся при окислении) альдегидов. Более
убедительным доказательством образования формальдегида служит цветная реакция с
фуксинсернистой кислотой.
Для проведения реакции удалите из пробирки медную спираль и прибавьте в пробирку
2 капли раствора фуксинсернистой кислоты. В присутствии формальдегида медленно
появляется малиново-красное окрашивание, интенсивность которого постепенно
усиливается.
Ход реакции окисления спирта:
H
O
H C OH
CuO
H C
Cu
H2O
H
H
Металлическая медь является катализатором реакции дегидрирования. Эта реакция
идет при 300-3900С.
2. Получение уксусного альдегида путем окисления этилового спирта хромовой
смесью:
Спирты, например этиловый спирт, могут окисляться сильными окислителями,
например, хромовой смесью. В пробирку с 2 каплями этилового спирта добавьте 1 каплю 2н.
H2SO4 и 2 капли 0,5н. K2Cr2O7.
Полученный оранжевый раствор нагрейте над пламенем горелки до начала изменения
цвета. Обычно уже через несколько секунд цвет раствора становится синевато-зеленым (цвет
солей оксида хрома (III)). Одновременно ощущается характерный запах уксусного альдегида,
напоминающий запах антоновских яблок. 1 каплю полученного раствора с пробирки
прибавьте к 3 каплям раствора фуксинсернистой кислоты. Появляется розово-фиолетовая
окраска. Эта реакция удается хорошо только в том случае, если фуксинсернистая кислота не
содержит избытка сернистого ангидрида, который может связать образующийся уксусный
альдегид. Ход реакции:
K2Cr2O7+ H2SO4 → H2Cr2O7+ K2SO4
H2Cr2O7 → H2O+2CrO3
2CrO3 → Cr2O3 + 3O
идет на окисление
Одновременно происходит образование сульфата хрома (III) сине-зеленого цвета:
Cr2O3 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3H2O
Этанол при окислении хромовой смесью образует этаналь (ацетальдегид).
O
CH3 CH2 OH [O]
CH3 C
H 2O
H
3. Получение уротропина (гидролиз не делать):
19
В пробирку к 1 капле 10%-ного спиртового раствора фенолфталеина, 2 капли 2н.
NH4OH. Жидкость принимает ярко-розовый цвет. Прибавьте к ней 1 каплю формалина.
Через несколько секунд жидкость обесцвечивается. Добавьте вновь 2 капли раствора
аммиака - жидкость покраснеет, но снова быстро обесцветится, так как аммиак без всякого
нагревания энергично вступает в реакцию с формальдегидом, образуя уротропин, или
гексаметилентетрамин (СН2)6N4. Добавляйте по каплям раствор аммиака до тех пор, пока не
получится неисчезающее розовое окрашивание, указывающие на то, что весь формальдегид
уже связан аммиаком и в полученном растворе уротропина имеется даже небольшой избыток
аммиака. Налейте несколько капель розового раствора на предметное стекло и осторожно
выпаривайте раствор над пламенем горелки. Для ускорения испарения воды помешивайте
капли концом стеклянной палочки. После испарения воды на стекле остаются кристаллы
уротропина, они сладковатого вкуса, без запаха.
К оставшемуся в пробирке раствору уротропина добавьте 1 каплю 2н. HCl и
прокипятите, встряхивая пробирку. Внесите по стенкам пробирки 2 капли бесцветного
раствора фуксинсернистой кислоты. Появление розового кольца укажет на наличие
формальдегида. Ход реакции:
4NH3+6CH2O=(CH2)6N4+6H2O
или более подробно:
H-C-H+NH3→H2C=NH+H2O
CH2
CH2
N
NH
CH2
NH
CH2
NH
CH2
HN
H2C
NH
CH2
NH3
N
CH2
CH2O
CH2
N
CH2
CH2
CH2
N
NH
Реакция образования уротропина обратима, гидролиз идет под влиянием катализатора,
соляной кислоты, которая связывает образующийся при гидролизе аммиак в виде хлорида
аммония и сдвигает направление реакции влево.
4. Окисление альдегидов гидроксилом меди - реакция «медного зеркала».
Поместите в пробирку 6 капель 2н. NaOH, разбавьте его 6 каплями воды и добавьте 2
капли 0,2н. CuSO4. К выпавшему осадку гидроксида меди прибавьте 2-3 капли формалина и
взболтайте раствор. Нагрейте до кипения (не кипятить) над пламенем горелки только
верхнюю часть раствора так, чтобы нижняя часть осталась для контроля холодной. В
нагретой части пробирки чистая, может выделяться на ее стенках даже «медное зеркало»слой металлической меди. Ход реакции:
2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2+Na2SO4
O
O
2CuOH H2O
2Cu(OH)2
HC
HC
OH
H
Желтый осадок гидроксида меди (I) при нагревании легко теряет воду, превращаясь в
оксид меди (I) красного цвета:
2CuOH→Cu2O+ H2O
O
O
2Cu
HC
HC
Cu2O
OH
H
Реакция медного зеркала - качественная реакция на альдегидную группу, ее
восстанавливающую способность. Она хорошо известна в биохимии и медицине как проба
Троммера; в химии сахаров используется и для количественного определения.
5. Окисление альдегидов гидроксидом серебра (реакция «серебряного зеркала»).
20
Поместите в пробирку 3 капли аммиачного раствора гидроксида серебра, добавьте 2
капли 1% раствора формалина. На стенках обезжиренной пробирки медленно идет
восстановление серебра в виде зеркального налета. Если пробирку слегка подогреть серебро
может выделиться в виде черного осадка.
AgNO3+NaOH → AgOH+NaNO3
AgOH+NH3→[Ag(NH3)2OH]
O
O
Ag
HC
[Ag(NO3)2OH]
NH4OH
HC
OH
H
6. Открытие ацетона цветной реакцией с нитропруссидом натрия.
а). Обнаружение ацетона путем перевода его в йодоформ (проба Либена).
Поместите в пробирку 1 каплю раствора йода в растворе йодида калия и почти до
обесцвечивания 2н. NaOH. К обесцвеченному раствору добавьте пипеткой 1 каплю водного
раствора ацетона, выпадает желтовато-белый осадок с характерным запахом йодоформа. Ход
реакции:
I2+NaOHHOI+NaI
IOH
I
H
IOH
I C C CH3
3H2O
H C C CH3
H
I
O
O
IOH
I
I C C CH3 NaOH
CHI3 NaO C CH3
O
йодоформ ацетат Na
б). Цветная реакция на ацетон с нитропруссидом натрия (проба Легаля).
Поместите в пробирку 1 каплю 0,5н. раствора нитропруссида натрия Na2[Fe(CN)5NO], 5
капель воды и 1 каплю водного раствора ацетона. Добавьте 1 каплю 2н. NaOH. Что вы
наблюдаете?
Разлейте раствор в две пробирки и в одну прибавьте 1 каплю 2н. СН 3СООН; сравните
цвета растворов в обеих пробирках. Отметьте в протоколе работы изменение цвета раствора.
Обратите внимание на чувствительность реакции.
Цветная реакция с нитропруссидом натрия служит дополнением к йодоформной пробе
на ацетон и широко применяется в клинической практике для открытия ацетона в моче (при
сахарном диабете).
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
Осаждение белка раствором формальдегида
К раствору белка (желатина или куриного белка) прибавить формалин. Что
наблюдаете? Объясните эффект реакции на основе свойств альдегидов.
ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Необходимые реактивы
2. Лабораторная посуда
ЛИТЕРАТУРА
1. Программа
2. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А., «Органическая химия.
Основной курс», под ред. Тюкавкиной Н.А., М. «Дрофа», 2003г., 639с.
3. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., «Биоорганическая химия», М. «Дрофа», 2003г., 528с.
4. Рево А.Я. «Практикум по органической химии», 1980г., стр. 39-55
5. Лекционный материал
ФОРМА ЗАПИСИ В РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ
1. Дата
2. Тема занятия
I
O
21
3. Название опыта
4. Краткое описание опыта
5. Уравнение реакций
6. Результат опыта, выводы
22
Тема: ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Цель занятия: Освоить методы получения и изучить свойства гетероциклических
соединений
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
1. Реакция восстановления индиго глюкозой (Рево, стр. 150, опыт №165):
Поместите в пробирку 1 каплю 0,5%-ного раствора индигокармина и 1 каплю 0,5%ного раствора глюкозы. Подщелочите 1 каплей 2н Na2СО3 и разбавьте 5 каплями воды. При
нагревании до кипения наблюдается постепенное обесцвечивание синего раствора. При
осторожном нагревании (без взбалтывания) наклонно поставленной пробирки можно
наблюдать постепенную смену цветов от синего через фиолетовый и красно-фиолетовый до
светло-желтого. При этом образуется лейкосоединение, (от греческого слова leucos-белый)
или так называемое белое индиго за счет восстановления синего индиго глюкозой.
При энергичном встряхивании пробирки и соприкосновения обесцвеченной жидкости с
воздухом раствор краснеет и даже синеет. Это белое индиго под влиянием кислорода
воздуха вновь окисляется в синее индиго. Однако если раствор еще не остыл, то при
спокойном стоянии жидкость вновь обесцвечивается. Если этого не произойдет, подогрейте
слегка раствор, стараясь не встряхивать пробирку. Если после обесцвечивания снова
встряхнуть пробирку, то опять произойдет окисление белого индиго в синее. Переход синего
индиго в белое и обратно будет повторяться до тех пор, пока в растворе будет находиться
глюкоза, способная в щелочном растворе восстанавливать синее индиго в белое.
Переход синего индиго в белое и обратно протекает по уравнению:
H
OH
H
O
C
N
C
N
C
C
C
C
N
C
N
C
H
O
H
OH
синее индиго
белое индиго
(транс-изомер)
(лейкосоединение)
2. Окисление индиго в изатин (Рево, стр. 151, опыт№166):
К 2-3 каплям раствора индигокармина добавьте 1-2 капли концентрированной HNO3.
На холоду или при слабом нагревании синяя окраска жидкости переходит в коричневожелтую.
Объясните причину изменения окраски раствора и напишите уравнение реакции.
Реакция:
O
H
O
N
C
C
C
C
+2[O]
C O
t0
N
C
N
H
O
H
ИЗАТИН
3. Реакция антипирина и амидопирина с хлорным железом (Рево, стр.151, опыт №167):
Поместите в пробирку несколько кристаллов антипирина, прибавьте 2 капли воды и
каплю 0,1н FeCl3. Немедленно появляется интенсивное и стойкое оранжево-красное
окрашивание, не исчезающее при стоянии. Для сравнения, поместите в другую пробирку
несколько кристаллов амидопирина (пирамидона). Добавьте 2 капли воды и 1 каплю 0,1н
FeCl3. Появляется фиолетовое окрашивание, быстро исчезающее. Добавьте еще сразу 3
капли хлорида железа (III). Окраска вновь появляется, держится несколько дольше, но
постепенно бледнеет.
23
Окрашивание антипирина от хлорида железа (III) обусловлено образованием
комплексного соединения - ферропирина.
Амидопирин - производное антипирина. Подвижный атом водорода в положении 4
замещен в данном случае диметиламиногруппой:
CH3
HC4 5C CH3
1
O C 3 2 N CH3
N
CH3
N C4 5C CH3
1
O C 3 2 N CH3
N
C6H5
C6H5
антипирин,
амидопирин,
1-фенил-2,3,-диметил-пиразолон-3
4-диметиламино-антипирин
Появление окраски обусловлено окислением амидопирина хлоридом железа (III).
Поэтому окраска получается нестойкая, а избыток хлорида железа (III) вредит реакции.
Приведенными реакциями пользуются для распознавания АНТИПИРИНА и
АМИДОПИРИНА и отличия их друг от друга.
4. Реакция антипирина и амидопирина с азотистой кислотой (Рево, стр. 152, опыт
№168):
Поместите в пробирку несколько кристаллов антипирина, добавьте 2 капли воды, 1
каплю 2н. Н2SO4 и 1 каплю 0,5н. NaNO2. Появляется изумрудно-зеленое окрашивание,
постепенно исчезающее, особенно быстро при относительном избытке нитрита натрия. Для
сравнения поместите в другую пробирку несколько кристаллов амидопирина. Добавьте 2
капли воды, 1 каплю 2н. Н2SO4 и 1 каплю 0,5 н. NaNO2. Появляется очень нестойкое
фиолетовое окрашивание. Если окрашивание исчезает слишком быстро, добавьте еще
немного амидопирина. Реакция с антипирином протекает по следующей схеме:
HC C CH3
N CH3
O C
N
HONO
H2O
O N C C CH3
O C
N CH3
N
C6H5
C6H5
Нитрозоантипирин
С амидопирином образуются окрашенные продукты окисления. Приведенными
реакциями пользуются для распознавания АНТИПИРИНА и АМИДОПИРИНА и отличия их
друг от друга.
5. Химические свойства пиридина:
а) растворимость пиридина в воде - делает только дежурный (Рево, стр. 152, опыт
№169);
б) основный характер пиридина – делает только дежурный (Рево, стр. 152, опыт №170);
в) осаждение гидроксида железа (III) водным раствором пиридина – под тягой (Рево,
стр. 153, опыт №171)
а). Поместите в пробирку 1 каплю пиридина. Обратите внимание на очень характерный
запах пиридина (запах денатурата). Добавьте к пиридину 1 каплю воды - сразу получается
прозрачный раствор. Добавьте еще 4 капли воды. Пиридин очень хорошо растворим в воде и
смешивается с ней во всех отношениях. Сохраните полученный раствор пиридина для
последующих реакций.
б). С помощью пинцета возьмите узкую полоску красной лакмусовой бумажки и
смочите ее раствором пиридина, для чего наклоните пробирку с раствором. Можно заметить
только слабое посинение красной лакмусовой бумажки, точнее - переход от красного цвета к
24
фиолетовому, что соответствует нейтральной реакции на лакмус. Переход от красного к
синему у лакмуса происходит при рН 5,0-8,0. Гидратация пиридина протекает по уравнению:
HOH
OH
N
N
H
пиридин
гидроокись пиридина
в). Поместите в пробирку 2 капли водного раствора пиридина и добавьте каплю 0,1н.
FeCl3. Немедленно выпадают бурые хлопья гидроксида железа Fe(OH)3 с образованием легко
растворимой в воде хлористоводородной соли пиридина (хлоргидрата пиридина).
Образование гидроксида железа (III) подтверждает основные свойства пиридина.
6. Химические свойства хинолина:
а) образование солянокислой соли (делает только дежурный);
б) реакция с хлорным железом;
в) окисление перманганатом калия (под тягой) Некрасов, стр. 276, опыт №242 а, б)
Встряхивают 1 мл хинолина с 5-6 мл воды, отмечают характерный запах хинолина.
Дают отстояться тяжелым каплям хинолина, сливают водный раствор в другую пробирку и
используют его для описанных ниже опытов.
К оставшемуся хинолину прибавляют 1-2мл воды, а затем концентрированную
соляную кислоту по каплям при встряхивании до полного растворения хинолина. К слегка
разогревшейся гомогенной жидкости добавляют раствор щелочи, выделяются капли
свободного хинолина.
С водным раствором хинолина проводят опыты в тех же условиях, как и с раствором
пиридина.
а). При взаимодействии с лакмусовой бумажкой и хлоридом железа (III) щелочные
свойства хинолина проявляются в очень слабой степени.
б). При взаимодействии с перманганатом калия в щелочной среде при нагревании
наблюдаются быстрое обесцвечивание раствора и выделение осадка двуокиси марганца.
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
1. Образование фурфурола из пентозанов.
(Некрасов, стр. 273, опыт 238 а, г)
Примечание: Для получения фурфурола использовать: отруби, древесные опилки,
подсолнечную лузгу, скорлупу земляного ореха (по заданию преподавателя).
Какими качественными реакциями можно обнаружить полученный фурфурол?
Готовят водный раствор фурфурола, растворяя при встряхивании 0,5-0,6 г его с 10 мл
воды.
Около 1г измельченного исходного материала смешивают при встряхивании в
пробирке с 2-3мл концентрированной соляной кислоты, 4-5мл воды и несколькими каплями
раствора хлорида железа (III). Смесь нагревают 15 мин на кипящей водяной бане, после чего
присоединяют отводную трубку и, осторожно нагревая пробирку пламенем горелки,
отгоняют в другую пробирку 1-2мл жидкости. Отгон имеет запах фурфурола и дает
характерные реакции последнего.
2. Реакция открытия антипирина и амидопирина.
Каждый студент получает у преподавателя пробирку, в которой находится раствор
вещества. Необходимо с помощью качественных реакций установить какое это соединение:
антипирин или амидопирин.
Заключение подтвердите соответствующими выводами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Программа
2. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А., «Органическая химия.
Основной курс», под ред. Тюкавкиной Н.А., М. «Дрофа», 2003г., 639с.
25
3. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., «Биоорганическая химия», М. «Дрофа», 2003г., 528с.
4. Рево А.Я., Зеленкова В.В. «Малый практикум по органической химии», 1980г.
5. Некрасов В.В. «Руководство к малому практикуму по органической химии», 1975г.
26