В О РО НЕ Ж СК И Й ГО СУ Д А РС ТВ Е ННЫ Й У НИ В Е РСИ Т Е Т Х и м и чески й факуль тет К афедраоргани ческой хи м и и
...
11 downloads
235 Views
169KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
В О РО НЕ Ж СК И Й ГО СУ Д А РС ТВ Е ННЫ Й У НИ В Е РСИ Т Е Т Х и м и чески й факуль тет К афедраоргани ческой хи м и и
О РГ АН И Ч Е С К АЯ Х И М И Я М етоди чески е указани якм алом у практи кум у длястудентов 2 курсаби олого-почвенного факуль тета
СО С ТА В И ТЕ Л Ь :
доц ., к.х.н. Ш м ы реваЖ . В .
В оронеж 2002 г.
2
Настоящ и е указани ясоставлены длястудентов би олого-почвенного факуль тетаВ оронеж ского госуни верси тетапо органи ческом у практи кум у, которы й проводи тсявI сем естре второго курсапо 4 часаеж енедель но. П рограм м а практи кум а охваты вает лабораторны е работы , которы е необходи м о вы полни ть в течени е сем естра наряду с и зучени ем теорети ческого курса. О пи саны м етоди ки вы полнени яработ. Знани е основ органи ческой хи м и и проверяетсяна сем и нарах, по отдель ны м разделам проводятсяконтроль ны е работы . П еред вы полнени ем каж дой работы предусм атри вается сдача коллокви ум а. В конц е сем естрапосле сдачи теорети ческого курсаи практи кум астави тсязачет.
3
Т ем атический план вы полнения м алого практикум а по органической хим ии *
№
В и д заняти й
Ч ас
Т ем а
Ф орм а контроля
1.
В водное заняти е
4
Задачи практи кум а. Т ехни ка и нструкбезопасности таж
2.
Л абораторнаяработа
4
К ачественны й и коли чествен- отчет в ны й анали з органи чески х со- тетради еди нени й
3-4. Сем и нарски е заняти я
8
Т еори я строени я Бутлерова. коллокО сновны е поняти я. И зом ери я. ви ум Э лектронны е эффекты . Ном енклатура органи чески х вещ еств
5.
Т еорети ческое заняти е, лабораторны е работы
4
А лканы , ц и кланы
6.
Сем и нар, практи чески е работы
4
А лкены , ди ены
--//--
7.
Сем и нар, практи чески е работы
4
А лки ны
--//--
8.
Сем и нар, практи чески е работы
4
А ром ати чески е углеводороды
--//--
9.
К онтроль наяработа
4
А лканы , алкены , алки ны , арены Спи рты , м ногоатом ны е спи рты
--//--
коллокви ум , отчет в тетради
10. Сем и нар, практи ка
4
11. Сем и нар, практи ка
4
Ф енолы
--//--
12. Т еори я, практи ка
4
А ль деги ды , кетоны
--//--
--//--
4
13. Т еори я, практи ка
4
К арбоновы е ки слоты
--//--
14. Сем и нар, практи ка
4
А м и ны , ам и ноки слоты
--//--
15. Т еори я, практи ка
4
У глеводы
--//--
16. Сем и нар, практи ка
4
М оно-, ди -, поли сахари ды
--//--
17. Сем и нар, практи ка
4
Белки
--//--
18. Зачетное заняти е
4
О сновны е классы ски х соеди нени й
органи че-
зачет
* В озм ож но проведени е 1-2 заняти й по техни ке лабораторны х работ и вы полнени ю си нтеза.
О сновны е правила работы в лаборатории органической хим ии 1. В о врем яработы в лаборатори и соблюдайте чи стоту, ти ш и ну и порядок. Беспорядочность , поспеш ность и неряш ли вость часто при водят к повторени ю работы и даж е к несчастны м случаям с тяж елы м и последстви ям и . П оэтом у запрещ аетсяпосторонни м ли ц ам посещ ать студентов, работающ и х в лаборатори и , и отвлекать и х. 2. Не разреш аетсяработать в лаборатори и в отсутстви и лаборанта и ли преподавателя. К атегори чески запрещ аетсяработать одном у. 3. П ри ступайте к каж дой работе толь ко с разреш ени япреподавателяи после полного усвоени явсех ее операц и й. Запрещ аетсяпрои зводи ть каки е бы то ни бы ло работы , не связанны е непосредственнос вы полнени ем задани я. 4. П еред проведени ем каж дой операц и и тщ атель но осм отри те аппаратуру и посуду, убеди тесь в том , что установка и ли при бор собран прави ль но и что взяты е хи м и чески е вещ ествасоответствуют указанны м вработе. 5. В лаборатори и следует работать в халатах и з хлопчатобум аж ной ткани , застеги вающ и хсяспереди ; такой халат в случае восплам енени ям ож но легко с себясброси ть . 6. Рабочее м есто содерж и те в чи стоте и порядке, не загром ож дайте его посудой, бум агой. Запрещ аетсядерж ать налабораторны х столах портфели , сум ки и други е посторонни е предм еты . 7. Не пейте влаборатори и воду, не при ни м айте пи щ у, не кури те. 8. В о врем яработы не следует касать сярукам и ли ц а: м ноги е органи чески е вещ ества си ль но раздраж ают кож у, апри попадани и насли зи стую оболочку глаз вы зы вают си ль ное ж ж ени е и последующ ее воспалени е.
5
9. Нель зянагревать закупоренны м и ни каки е сосуды и ли аппараты , кром е спец и аль но предназначенны х длятакого нагревани я. П ри перегонках нель зянаглухо при соеди нять при ем ни к- это м ож ет вы звать взры в. 10. В о врем янагревани яж и дкостей и ли тверды х тел в проби рках (и ли колбах) не направляйте отверсти е сосуда на себяи ли на соседей, не загляды вайте в проби рки (колбы ) сверху, так как в случае возм ож ного вы броса нагретого вещ ествам ож ет прои зойти несчастны й случай. 11. Нагревани е проби рок и други х стеклянны х сосудовследует прои зводи ть очень осторож но и постепенно; перед нагревани ем на плам ени , песчаной бане проби ркаи ли сосуд долж ны бы ть вы терты снаруж и насухо. 12. К атегори чески запрещ аетсяпробовать каки е-ли бо вещ естванавкус. О пределять запах соеди нени ям ож но, осторож но направляяк себе его пары легки м дви ж ени ем руки . 13. Не вы ли вайте вракови ны остатки ки слот, щ елочей, раствори телей, см ол, си ль но пахнущ и х ж и дкостей. Сли вайте указанны е вещ ества в предназначенны е дляни х спец и аль ны е склянки , находящ и есяввы тяж ны х ш кафах. 14. Не бросайте вракови ны бум агу, песок, вату, би тое стекло и други е тверды е вещ ества. 15. Склянки с вещ ествам и и ли растворам и нель зяподни м ать и ли переноси ть , держ азагорлы ш ко. Боль ш и е склянки берут загорлы ш ко, поддерж и ваядругой рукой дно склянки . 16. К атегори чески запрещ аетсяоставлять действующ ую установку безпри см отра. 17. П ри всех работах с м еталли чески м натри ем , конц ентри рованны м раствором ам м и ака, едки м и щ елочам и , ки слотам и , взры вчаты м и вещ ествам и надевайте на глаза защ и тны е очки со стеклам и “три плекс”. П ом ни те, что длярогови ц ы глазособенно опасны щ елочь и ам м и ак. 18. П ри работе с м еталли чески м натри ем соблюдайте особую осторож ность . Ни вкоем случае не допускайте сопри косновени яего с водой, так как м ож ет прои зойти си ль ны й взры в, пож ар и несчастны й случай. Нель зябрать натри й рукам и , атоль ко пи нц етом и ли щ и пц ам и . В се работы с натри ем следует проводи ть толь ко надевзащ и тны е очки . 19. Д и эти ловы й эфи р, ац етон, петролейны й эфи р и други е горючи е и легковосплам еняющ и есяж и дкости нель зянагревать на плам ени , на сетке, держ ать вбли зи откры того плам ени . Э ти вещ ества нагревают и отгоняют на электри ческой, водяной и ли воздуш ной бане соскры ты м и нагреватель ны м и элем ентам и . 20. П ри возни кновени и пож ара нем едленно вы ключи те гази электропри боры , убери те все горючи е вещ ества подаль ш е от огня, засы пь те песком и ли покройте войлочны м , ш ерстяны м и ли асбестовы м одеялом очаг пож ара. Боль ш ое плам ятуш ат с пом ощ ь ю углеки слотны х огнетуш и телей. 21. Е сли загори тсяодеж да, пострадавш его следует обли ть водой и ли нем едленно повали ть напол и накры ть войлочны м и ли ш ерстяны м одеялом , которое не
6
сни м ают до тех пор, пока не погаснет плам я. М ож но потуш и ть плам я, перекаты ваясь по полу. 22. О си ль ном пож аре следует тот час ж е сообщ и ть деж урном у (пож арной охране). 23. П ри терм и чески х ож огах нем едленно делайте дли тель ную при м очку обож ж енного м еста 0,5%-ны м раствором перм анганата кали я и ли эти ловы м спи ртом , затем нанеси те напораж енны й участокм азь от ож огов. 24. П ри ож огах ки слотам и пораж енное м есто пром ойте 10-15 м и н. проточной водой, а затем 3%-ны м раствором ги дрокарбоната натри я(NaHCO3). Е сли пораж ены глаза, то после дли тель ной обработки водой пром ойте 2-3%-ны м раствором ги дрокарбонатанатри яи направь те пострадавш его кврачу. 25. П ри ож огах едки м и щ елочам и хорош о пром ойте обож ж енное м есто проточной водой, затем 1%-ны м раствором уксусной ки слоты . П ри попадани и растворовщ елочей вглазаи х сразу ж е оби ль но пром ы вают водой, азатем 0,5%-ны м раствором борной ки слоты ; далее необходи м о нем едленнообрати ть сякврачу. 26. П ри ож огах кож и бы стро см ойте его боль ш и м коли чеством спи рта и см аж ь те пораж енное м есто м азь ю от ож огов. 27. Е сли на кож у попадает разъ едающ ее органи ческое вещ ество, то пром ы вани е водой в боль ш и нстве случаев бесполезно. Нуж но пром ы вать подходящ и м раствори телем (спи ртом , эфи ром ). П ри м енять раствори тель надо по возм ож ности бы стро и в боль ш ом коли честве. О ргани чески е раствори тели облегчают прони кновени е вредны х вещ еств черезкож у, апотом у надо и збегать образовани янакож е конц ентри рованны х растворов. 28. П ри раздраж ени и ды хатель ны х путей парам и бром аследует вды хать пары эти лового спи рта, затем вы йти насвеж и й воздух. 29. П ри порезах стеклом удали те и зраны ви ди м ы е осколки стекла, обработайте рану 3%-ны м спи ртовы м раствором йодаи налож и те повязку. П ри си ль ном непрекращ ающ ем сякровотечени и , особенно в случае повреж дени яартери и , реком ендуетсяналож и ть ж гут вы ш е раны , после чего пострадавш его следует направи ть кврачу.
К АЧ Е С Т ВЕ Н Н ЫЙ ЭЛ Е М Е Н Т Н ЫЙ АН АЛ И З О РГ АН И Ч Е С К И Х ВЕ Щ Е С Т В К ачественны й элем ентны й анали з являетсяодни м и з способов и денти фи кац и и органи чески х вещ еств. Задачей его служ и т определени е элем ентов, образующ и х данное соеди нени е. Э то: углерод, водород, ки слород, азот, сера, галогены . Т ак как атом ы в органи ческой м олекуле связаны ковалентны м и связям и , необходи м о разруш и ть м олекулу с образовани ем и онны х соеди нени й и ли просты х вещ еств, которы е легко обнаруж и ть и звестны м и анали ти чески м и реакц и ям и . Д ля
7
этого органи ческое вещ ество оки сляют и ли сплавляют его с м еталли чески м натри ем . 1. О ткры тие углерода и водорода в органическом вещ естве С м еш и вают на часовом стекле равны е объ ем ы и сследуем ого органи ческого вещ ества (напри м ер, глюкозы ) и порош ка оки си м еди . См есь пересы пают в сухую проби рку, которую закры вают пробкой с газоотводной трубой. П роби рку закрепляют в лапке ш тати ва почти гори зонталь но и конец газоотводной трубы вводят в другую проби рку, содерж ащ ую несколь ко м и лли ли тров прозрачной и звестковой и ли бари товой воды так, чтобы трубка бы ла слегка погруж ена в ж и дкость . См есь нагревают сначалаосторож но, затем си ль нее. Наблюдают образовани е воды по появлени ю капель на холодны х стенках проби рки и образовани е углеки слого газа по появлени ю осадка углеки слого каль ц и я(и ли бари я). У равнени яреакц и й: CuO/t° C6H12O6 CO2 + Ca(OH)2
H2O + CO2 CaCO3 + H2O
2. О ткры тие азота, серы и галогена Неболь ш ое коли чество и сследуем ого вещ ества пом ещ ают в сухую проби рку и кладут туда ж е кусочек м еталли ческого натри я. П роби рку нагревают до плавлени янатри я(после чего наблюдаетсявспы ш ка), а затем - до красного калени я. Горячую проби рку бы стро опускают в ступку с ди сти лли рованной водой так, чтобы проби ркарастрескалась (осторож но, даль ш е от ли ц а!). Ч ерны е кусочки сплава даль ш е разм ель чают пести ком , перели вают содерж и м ое ступки в проби рку и нагревают до ки пени я. Затем отфи ль тровы вают. Ф и ль трат и споль зуют дляпроб насеру, азот и галогены . Ж и дкость долж набы ть бесц ветной; ж елтаяи ли кори чневаяее окраска указы вает на неполное разруш ени е и сходного вещ ества. В этом случае опы т повторяют с новой порц и ей вещ ества. О ткры тие серы А. К I м л растворани тратасви нц апри ли вают раствор едкого натрапо каплям до растворени япервоначаль но образующ егосяосадкаи затем добавляют несколь кокапель щ елочной ж и дкости , полученной как, указано вы ш е. П оявлени е тем но-кори чневой окраски и ли образовани е черного осадка суль фи дасви нц ауказы вает, что и сследуем ое вещ ествосодерж ало серу. Pb(NO 3)2 + 4NaOH Na 2S + N a 2PbO 2 + H 2O
2NaNO 3 + N a 2PbO 2 + 2H 2O PbS + 4NaOH
8
Б . К I м л щ елочной ж и дкости добавляют 1-2 капли раствора ни тропрусси да натри я. В при сутстви и серы см есь при обретает ярко-фи олетовую окраску. N a 2[ F e(CN )5N O ] + N a 2S
N a 3[ F e(CN )5ON SN a ]
О ткры тие азота. К несколь ки м м и лли ли трам щ елочной ж и дкости добавляют кри сталли к ж елезного купороса, ки пятят см есь 1-2 м и н., охлаж дают, дают постоять 3-5 м и н. и подки сляют разбавленной соляной ки слотой. О бразовани е си него осадка берли нской лазури указы вает, что и сходное вещ ество содерж ало азот. Е сли азота м ало, то раствор после подки слени яокраш и ваетсяв зелены й ц вет. F eSO 4 + 2N aCN F e(CN )2 + 4NaCN 3Na 4[ F e(CN )6 ] + 2F eSO 4
F e(CN )2 + N a 2SO 4 N a 4[ F e(CN )6 ] F e4[ F e(CN )6 ]3 + 6N a 2SO 4
О ткры тие галогена А. Несколь ко м и лли ли тров щ елочной ж и дкости подки сляют конц ентри рованной азотной ки слотой и ки пятят (в вы тяж ном ш кафу!) несколь ко м и нут дляудалени ясероводорода и си ни ль ной ки слоты , которы е м еш ают последующ ей реакц и и . К осты вш ей ж и дкости добавляют несколь ко капель растворани тратасеребра. О бразовани е хлопь еви дного осадкагалогени дасеребрауказы вает напри сутстви е галогена. NaHal + AgNO3
AgHal + NaNO3
Б . П робаБейль ш тейнанагалогены . М едную проволочку прокали вают в бесц ветном плам ени горелки до прекращ ени яокраш и вани яплам ени . Д ав почерневш ей проволочке осты ть , погруж ают ее в органи ческое вещ ество и снова вводят проволочку в плам я. В при сутстви и галогеновплам яокраш и ваетсявзелены й ц вет. О краска плам ени объ ясняетсяобразовани ем летучи х при вы сокой тем пературе галогени довм еди . С ледует пом ни ть , что некоторы е ц ветны е вещ ества(прои зводны е пи ри ди на, м очеви ны и други е), не содерж ащ и е галогена, дают полож и тель ную пробу Бейль ш тейна, по-ви ди м ом у, в резуль тате образовани яц и ани стой м еди . П оэтом у необходи м о подтверди ть нали чи е галогена вы ш еопи санной реакц и ей с ни тратом серебра.
9
П О Л У Ч Е Н И Е И С ВО ЙС Т ВА О С Н О ВН ЫХ К Л АС С О В О РГ АН И Ч Е С К И Х С О Е Д И Н Е Н И Й I. П редельны е углеводороды (алканы ) 1. О бразовани е и свойствам етана В сухую проби рку пом ещ ают несколь ко грам м овтщ атель но растертой вступе см еси ац етатанатри яи натронной и звести . У крепляют проби рку гори зонталь но, и , при соеди ни в газоотводную трубу, нагревают см есь в проби рке плам енем горелки сначала осторож но, а затем си ль но. О пускаягазоотводную трубу в отдель ны е проби рки с бром ной водой и перм анганатом кали я, устанавли вают, и зм еняетсяли окраска эти х реакти вов при пропускани и пузы рь ков м етана, т. е. прои сходи т ли бром и ровани е м етанаи ли егооки слени е. Реакц и яобразовани ям етана и з ац етата натри яи натронной и звести (см еси NaOH и Ca(OH)2) и дет по схем е: O CH3 - C
+ NaOH
CH4 + Na2 CO 3
ONa
II. Этиленовы е углеводороды (олеф ины ) 2. О бразовани е и свойстваэти лена П ом ещ ают в проби рку I м л спи рта и осторож но, при взбалты вани и , при ли вают 4 м л конц ентри рованной серной ки слоты . В разогревш уюсясм есь бросают ки пяти ль ны й кам еш ек, при соеди няют газоотводную трубку и осторож но нагревают проби рку до начала равном ерного вы делени ягаза. Реакц и оннаясм есь при этом чернеет. О пускаягазоотводную трубку в проби рки с бром ной водой и перм анганатом кали я, устанавли вают, прои сходи т ли бром и ровани е и оки слени е эти лена. П олучени е: CH 3CH 2OH + HOSO 2OH CH 3CH 2OSO 2OH
CH 3CH 2OSO 2OH + H 2O CH 2 = CH 2 + H OSO 2OH
С войстваэти лена. П ри соеди нени е бром а: CH 2 = CH 2 + Br 2
BrCH 2 - CH 2Br 1,2-ди бром этан
О ки слени е К MnO4(р-р) - реакц и яВ агнера:
10 3CH 2 - CH 2 + 2M nO 2 + 2KOH
3CH 2 = CH 2 + 2K M nO 4 + 4H 2O
OH
OH
эти ленгли коль
Горени е: 2CO 2 + 2H 2O + Q
CH 2 = CH 2 + 3O 2
III. Ацетиленовы е углеводороды (алкины ) 3. О бразовани е и свойстваац ети лена На дно сухой проби рки пом ещ ают м алень ки й кусочек карби да каль ц и я. О сторож но при ли вают воду, закры вают газоотводной трубкой и пропускают газчерезпроби рки : 1) с бром ной водой; 2) с раствором перм анганатакали я; 3) с ам м и ачны м раствором ги дрооки си серебра; 4) с ам м и ачны м раствором окси да м еди (I). О тм ечают прои сходящ и е и зм енени я. Д ляи спы тани явзры вчаты х свойств ац ети лени довсеребраи м еди и х отфи ль тровы вают, суш ат и осторож но нагревают на асбестовой сетке. Д лянаблюдени ягорени яац ети лена его осторож но подж и гают у конц агазоотводной трубки . А ц ети лен сгорает светящ и м сяплам енем . П олучени е ац ети лена:
Ca
CH
H OH
C
+ Ca(OH )2
+ H OH
C
CH
С войстваац ети лена: 1) при соеди нени е бром а CH
BrCH = CHBr
CH + Br 2
+ Br 2
Br 2CH - CH Br 2 1,1,2,2-тетрабром этан
1,2-ди бром этен
2) оки слени е К MnO4(р-р) CH
CH
KM nO 4 p-p
HCOOH + CO 2
3) зам ещ ени е атом овводороданаА g CH
CH + 2[ Ag(N H 3)2 ]OH
AgC
CAg + 4NH 3 + 2H 2O
ац ети лени д серебра
4) зам ещ ени е атом овводородавCH≡CH наCu
11 CH
CH + 2[ С u(N H 3)2 ]OH
CuC
CCu + 4NH 3 + 2H 2O
ац ети лени д м еди
5) горени е ац ети лена CH
CH + 2,5O2
2CO 2 + H 2O
IV. Аром атические углеводороды (арены ) 4. О бразовани е и свойствабензолаи его гом ологов А. В проби рку с газоотводной трубкой пом ещ ают см есь ∼ 2 г бензоата натри яи ∼ 4 г натронной и звести . П роби рку осторож но нагревают. К онец газоотводной трубки пом ещ ают впроби рку с водой, где вверхнем слое образуетсябензол, и м еющ и й характерны й запах. COONa + NaOH
+ N a 2CO 3
Б . Ни тровани е толуола: В проби рке готовят ни трующ ую см есь и з 2 м л азотной ки слоты и 2,5 м л серной ки слоты . К охлаж денной см еси в несколь ко при ем ов при встряхи вани и вносят 1 м л толуола. П осле нагревани я(∼ 10 м и н) на водяной бане, азатем охлаж дени явли вают впроби рку воды . О бразующ и есяни тротолуолы оседают надно. О тм еть те характерны й м и ндаль ны й запах. 2H 2SO 4 + H N O 3 CH 3
+ N O 2+ + 2H SO 4 + H 3O
CH 3
CH 3
N O2
+ NO 2+
+ N O2 о - ни тротолуол
р - ни тротолуол
В. В заи м одействи е с бром ом : В одну проби рку пом ещ ают 4 м л бензола, в другую - 4 м л толуола, затем вкаж дую добавляют по 1 м л растворабром авCCl4. Содерж и м ое каж дой проби рки делят на две части , в одну и зкоторы х вносят ж елезны е опи лки . О тм ечают отсутстви е при знаковреакц и й при ком натной тем пературе. П ри осторож ном нагревани и наблюдают вы делени е HBr (покраснени е влаж ной лакм усовой бум аж ки ) во всех проби рках кром е содерж ащ ей бензол с бром ом безкатали затора. Такж е отм ечают разны й запах вещ еств, образовавш и хсяпри бром и ровани и толуолавразли чны х услови ях.
12 уси лени е окраш и вани явследстви е ком плексообразовани я
+ Br2 t
Br
Fe
+
HBr
CH3
CH3
CH3 Br
Fe + 2Br2
+ HBr
+ t hν
о- бром толуол
Br
р - бром толуол
CH2Br
t°
+ HBr бензи лбром и д
Г . О ки сляем ость аром ати чески х углеводородов: П ом ещ ают вдве проби рки по 1 м л раствора перм анганата кали яи по 1 м л разбавленной серной ки слоты и затем добавляют в одну проби рку несколь ко капель бензола, а в другую несколь ко капель толуола. С и ль но встряхи вают обе проби рки в течени е несколь ки х м и нут. О днаи зсм есей в эти х услови ях бы стро м еняет окраску, что особенно зам етно на поверхности разделам еж ду углеводородом и водны м слоем . KMnO4
COOH
CH3 KMnO4 H2SO4
бензойная ки слота
V. С пирты , м ногоатом ны е спирты , ф енолы 1. О бразовани е и ги дроли залкоголята В проби рку с безводны м спи ртом осторож но погруж ают кусочек чи стого (свеж еотрезанного, очи щ енного от корочек и отж атого от кероси на) м еталли ческого натри яразм ером с горош и ну. Д ляпредотвращ ени яразогревани ясм еси и
13
вы ки пани яспи рта охлаж дают проби рку холодной водой. Ж и дкость постепенно густеет, натри й покры ваетсяслоем твердого алкоголята и реакц и язам едляется настоль ко, что дляее ускорени ятребуетсяслегка нагревать проби рку. Е сли натри й все ж е полность ю не раствори тся, то его удаляют с пом ощ ь ю и зогнутой проволочки и пом ещ ают вбанку дляостатковнатри я. П олученны й конц ентри рованны й раствор алкоголятапри охлаж дени и закри сталли зовы вается. Д обавляют в проби рку 5 м л воды и определяют реакц и ю полученного растворапофенолфталеи ну. . 2C2 H5 OH + 2Na
2C 2 H5 ONa + H2 эти лат натри я
C2 H5 ONa +
C2 H5 OH +
H2 O
NaOH
2. О бразовани е ди эти ловогоэфи ра С м еш и вают в проби рке 1 м л эти лового спи рта и 1 м л конц ентри рованной серной ки слоты . С и ль но разогревш уюсясм есь нагревают до ки пени я, при этом не обнаруж и ваетсяни образовани ягорючи х паров, ни появлени язапахаэфи ра. У дали внагретую проби рку от горелки , очень осторож но при ли вают ксм еси ещ е 5-10 капель спи рта, при этом сразу ж е появляетсязапах эфи ра. C 2H 5OH + HOSO 2OH
C 2H 5OSO 2OH + H 2O
C 2H 5OSO 2OH + C H OH 2 5
t°
C 2H 5OC 2H 5 + H 2SO 4
3. О ки слени е и зоам и лового спи рта В см есь 6 капель конц ентри рованной серной ки слоты и 3 капель и зоам и лового спи ртавносят 0,5 г би хром атакали я. См есь встряхи вают и добавляют 0,5 м л воды . П ри нагревани и и зм еняетсяокраска см еси и одноврем енно ощ ущ аетсясладковаты й запах и зовалери анового аль деги да; при продолж ени и нагревани япоявляетсянепри ятны й запах и зовалери ановой ки слоты . CH3CH - CH2CH2OH CH3 и зоам и ловы й спи рт
K2Cr2O7 H2SO4
CH3 - CH - CH2C CH3
O K Cr O 2 2 7 H
и зовалери ановы й аль деги д
H2SO4
O CH3 - CH - CH2C CH3
OH
и зовалери ановаяки слота
4. К ом плексообразовани е м ногоатом ны х спи ртов В 4-х проби рках получают ги дрооки сь м еди , длячего в разбавленны й раствор суль фата м еди вводят раствор щ елочи . Затем в проби рки добавляют по 3-5 капель ж и дкого спи рта: гли ц ери на, эти ленгли коляи эти лового спи рта, в 4-тую
14
проби рку добавляют 0,1 г твердого м анни та. П роби рки встряхи вают и отм ечают появлени е внекоторы х и зни х характерной окраски ж и дкости . Затем добавляют к эти м растворам и збы ток разбавленной соляной ки слоты и снова наблюдают и зм енени е окраски . H HO - CH 2 CH 2OH + Cu(OH )2 + CH 2OH H O - CH 2
CH 2 - O CH 2 - O
эти ленгли коль
Cu
O - CH 2 O - CH 2
+ H 2O
H
5. О бразовани е и разлож ени е фенолятов К 0,5 г и сследуем ого фенола(фенолаи ли нафтола) добавляют разбавленны й раствор щ елочи до полного растворени я. И з полученны х OH
ONa + H2 O
+ NaOH
фенолят натри я
ONa
OH + NaCl
+ HCl
прозрачны х растворов при подки слени и разбавленной серной ки слоты вы деляетсявосадоки сходное вещ ество. 6. Бром и ровани е фенола В проби рку нали вают 2 м л 2%-ного водного раствора фенола и при ли вают и збы ток бром ной воды (∼ 5 м л). В ы деляется хлопь еви дны й осадок 2,4,6три бром фенола. OH OH + 3Br 2
Br
Br
+ 3H Br Br
7. Реакц и яфеноловс хлорны м ж елезом В проби рку нали вают 2-3 м л 1%-ного раствора фенола(нафтола) и добавляют несколь ко капель 3%-ного раствора хлори да ж елеза. Наблюдаетсяпоявлени е характерного фи олетового окраш и вани явследстви е образовани яком плексного
15
фенолята ж елеза. О краш и вани е характерно и длям ногоатом ны х фенолов ги дрохи нона, пи рогаллолаи т. д. C 6H 5 H
H
O
OC 6H 5
H 5C 6O 6C 6H 5OH + F eCl3
Fe
+ 3H Cl
H 5C 6O
OC 6H 5 O H C 6H 5
VI. Альдегиды , кетоны 1. П олучени е аль деги дов В сухую проби рку пом ещ ают 3-4 м л спи рта. М едную проволоку, свернутую вспи раль , накали вают воки сли тель ном плам ени горелки . Затем бы строопускают горячую м едную спи раль в проби рку со спи ртом . Спи рт бурно вски пает, прои сходи т восстановлени е окси да м еди до ярко-красной м еталли ческой м еди , спи рт оки сляетсядо аль деги да. П олученны й аль деги д (м ож но повтори ть опы т несколь ко раз) и споль зуетсядляпоследующ и х опы тов. В м есто окси да м еди м ож но и споль зовать би хром ат кали яс серной ки слотой. 2CuO
2Cu + O 2
O
C 2H 5OH + CuO K 2Cr 2O 7 C 2H 5OH H 2SO 4, t°
CH 3C
H
+ H 2O + Cu
O + H 2O
CH 3C H
2. О ки слени е аль деги дов а) реакц и я“серебряного зеркала” (качественнаяреакц и янааль деги ды ): водну проби рку нали вают 1 м л раствора форм аль деги да, в другую – 1 м л раствора ац еталь деги да и добавляют в каж дую проби рку по 1 м л ам м и ачного раствора оки си серебра. Е сли серебро не вы деляется, то нагревают проби рки несколь ко м и нут наводяной бане 50-60 °С. Ч тобы получи ть осадок серебра в ви де зеркаль ного слояна стенках проби рки , перед проведени ем опы та следует тщ атель но вы м ы ть проби рку горячи м раствором щ елочи и затем ополоснуть ди сти лли рованной водой. O
O CH 3C
H
+ 2[ Ag(NH 3)2 ]+OH -
CH 3C
+ 3N H 3 + H 2O + 2Ag ON H 4
16
б) восстановлени е аль деги дам и соеди нени й двухвалентной м еди : К 1 м л раствора аль деги да (м уравь и ного и ли уксусного) добавляют 0,5 м л разбавленного растворащ елочи и затем по каплям раствор суль фатам еди . П олученную см есь нагревают до начала ки пени я, при этом осадок и зм еняет свою окраску. RC
O [O ]
O
CuO
OH
Cu(OH )2
RC
H
Cu 2O CuOH
Cu
3. Ц ветны е реакц и и аль деги дов, кетонов а) реакц и яаль деги довс фукси нсерни стой ки слотой: нали вают вдве проби рки по 1 м л бесц ветного раствора фукси нсерни стой ки слоты и добавляют по несколь ко капель раствора форм аль деги да и ац еталь деги да. Ж и дкость в проби рках при обретает окраску. б) реакц и якетонов с ни тропрусси дом натри я: в проби рку пом ещ ают 1-2 м л ац етона, при бавляют 1-2 капли 1%-ного раствора ни тропрусси да натри я (Na2[Fe(CN)5NO]) и несколь ко капель 10%-ного раствора щ елочи . О бразуется красное окраш и вани е. 4. О бразовани е и одоформ аи заль деги дови кетонов. К 1-2 м л водного раствора ац еталь деги да и ли ац етона добавляют 1 м л раствора йода и несколь ко капель раствора щ елочи до и счезновени яокраски . П ри нагревани и образуетсяж елты й осадоки одоформ ас характерны м запахом . CH 3COCH 3+ 3I 2 + 4K OH
CHI 3 + 3K I + CH 3COOK + 3H 2O
5. О бразовани е би суль фи тного прои зводногоац етона В проби рке к 2 м л ац етонапри бавляют насы щ енны й раствор би суль фи танатри я. Закры в отверсти е проби рки пробкой, см есь си ль но встряхи вают. П ри охлаж дени и вы падает кри сталли чески й осадок. CH3
OH C
CH3COCH3 + NaHSO3 CH3
SO3Na
6. П олучени е уротропи на В фарфоровую чаш ку нали вают 2-3 м л 10%-ного форм али на, добавляют 4-5 м л ам м и ака и вы пари вают при перем еш и вани и досуха на водяной бане. О бразу-
17
етсякри сталли чески й уротропи н. П ри подки слени и и нагревани и вновь вы деляетсяформ аль деги д. N
O 6HC H
[ H 2C = N H ]
+ 4N H 3
N N
N
+ 6H 2O
O (CH 2)6N 4 + 6H 2O + 4H 2SO 4
4NH 4H SO 4 + 6H C
H
VII. К арбоновы е кислоты 1. П олучени е карбоновы х ки слот В проби рку нали вают 2-3 м л 1%-ного водного раствора м ы ла (и ли соли любой ки слоты ) и по каплям при бавляют 10%-ную серную ки слоту. П ри этом прои сходи т вы делени е ж и рны х ки слот, которы е при стояни и затвердевают вверхней части проби рки . RCOONa + H 2SO 4
2RCOOH + Na 2SO4
2. С войствакарбоновы х ки слот а) ки слы е свойства: раствор уксусной ки слоты и спы ты вают си ней лакм усовой бум аж кой. П ри этом наблюдаетсяее покраснени е. В проби рку вли вают 2-3 м л раствора соды и понем ногу добавляют уксусной ки слоты . Наблюдаетсявы делени е углеки слогогаза(качественнаяреакц и янаки слоты ). 2CH 3COOH + N a 2CO 3
2CH 3COON a + CO 2 + H 2O ац етат натри я
б) к уксусной ки слоте добавляют порош ок м агни я. П рои сходи т вы делени е водорода. 2CH3COOH + Mg
(CH3COO)2Mg
+ H2
ац етат м агни я
в) образовани е слож ного эфи ра: см еш и вают в двух проби рках по 2 м л эти лового спи рта с 2 м л уксусной ки слоты . В одну и з проби рок добавляют 0,5 м л конц ентри рованной серной ки слоты . В стряхнув проби рки , пом ещ ают и х на 10 м и н. вгорячую ( 60 - 70°) водяную баню, следязатем , чтобы ж и дкость впроби рках не ки пела. Затем охлаж дают обе проби рки в холодной воде и добавляют в каж дую по 2 м л воды . О тм ечают запах слож ного эфи раи разни ц у вобъ ем ах слоя эфи ра в проби рках. Затем добавляют по 2 м л насы щ енного раствора хлори стого натри яи наблюдают и зм енени яобъ ем аэфи рного слоя.
CH3COOH + C2H5OH
18 H2SO4
O CH3C
OC2H5
+ H2O
эти лац етат
г) ом ы лени е ж и ров щ елочь ю в водном растворе: в неболь ш ую фарфоровую чаш ку пом ещ ают 3 г ж и раи ли м аслаи 6 - 7 м л конц ентри рованного растворащ елочи . Нагревают см есь насетке и ли песочной бане до слабого ки пени япри перем еш и вани и палочкой 20-30 м и нут. В рем яот врем ени в см есь подли вают воду взам ен вы ки певш ей длясохранени япервоначаль ного объ ем а. Затем в чаш ку при перем еш и вани и палочкой добавляют 10-15 м л горячего насы щ енного раствора поваренной соли , после чего дают см еси отстоять сяи осты ть . На поверхности водного раствора всплы вает слой м ы ла, затвердевающ и й при охлаж дени и ; его отделяют и оставляют дляследующ и х опы тов. В одны й раствор, оставш и йсяпосле отделени ям ы ла, и спы ты вают напри сутстви е гли ц ери на. Д ляэтого готовят осадок ги дрокси дам еди , при бавляяк раствору м едного купороса и збы ток щ елочи , и при ли вают к осадку и спы туем ы й раствор. Гли ц ери н обнаруж и ваетсяпо образовани ю окраш енного ком плексного соеди нени я. CH 2 - OCOC 17H 35
CH 2 - OH
N aOH CH - OCOC 17H 35 CH 2 - OCOC 17H 35 три стеарат гли ц ери на
t°
3C 17H 35COON a + CH - OH стеарат натри я (м ы ло)
CH 2 - OH
VIII. Ам ины , ам инокислоты Свойства а) основны е свойства ам и нов: к раствору ани ли на в спи рте при бавляют по каплям конц ентри рованную соляную ки слоту до появлени яосадка ги дрохлори да ани ли на. П ри добавлени и к см еси раствора щ елочи вы деляетсяани ли н в ви де м асла C6H5NH2
HCl
+ - NaOH C6H5NH2 [ C6H5NH3 ]Cl
б) ам фотерность ам и ноки слот: растворяют 0,5 г ам и ноуксусной ки слоты (гли ц и на) в 4 – 5 м л воды , определяют и нди каторной бум аж кой рН раствора, после чего его делят надве части и проводят следующ и е опы ты . К одной части раствора добавляют раствор щ елочи до появлени янеи счезающ ей окраски . В другой проби рке при бавляют ту ж е щ елочь к см еси 1 м л форм али на и 3 – 4 м л воды (такж е до появлени яокраски ). П осле см еш ени ярастворов наблюдают и счезнове-
19
ни е окраски (появлени е ки слой реакц и и ). П ри даль нейш ем при бавлени и к см еси окраш енного раствора щ елочи окраска продолж ает и счезать (в растворе гли ц и н сущ ествует в ви де би полярного и она, обуславли вающ его почти нейтраль ную реакц и ю раствора; со связанной ам и ногруппой гли ц и н проявляет ярко вы раж енны е свойстваки слот). + - HO NH2CH2COO NH3CH2COO
NH2CH2COOH
HCH=O+ NH2CH2COOH
H2C=NHCH2COOH + H2O
в) ц ветнаяреакц и яна ам и ноки слоты : ко второй части раствора гли ц и на и з преды дущ его опы тадобавляют 0,5 г окси дам еди (II). П ри ки пячени и см еси образуетсяярко-си ни й раствор. 2H 2N CH 2COOH + CuO
CH 2-N H 2
t°
H 2N -CH 2 + H 2O
Cu
COO
OOC
IX. У глеводы 1. Свойствам оно-, ди сахари дови поли сахари дов а) реакц и ясеребряного зеркала: к ам м и ачном у раствору окси дасеребра, нали том у в тщ атель но вы м ы тую проби рку, добавляют равны й объ ем 2%-ного раствора глюкозы . С м есь нагревают в течени е несколь ки х м и нут на горячей водяной бане, на стенках проби рки осаж даетсям еталли ческое серебро в ви де зеркаль ного слоя. O
H
HO
C H
OH
HO H
H OH OH
H
O C
CH2OH
Ag2O
H
OH
HO H H
H OH OH
+
Ag + H2O
CH2OH глюконовая ки слота
б) взаи м одействи е сахаров с ги дрокси дом м еди : в три проби рки нали вают по 2-3 м л водны х 1%-ного растворов глюкозы , сахарозы , крахм ала, в каж дую проби рку при бавляют по 1 м л 10%-ного раствораги дрокси данатри яи по 2-3 капли 5%-ного раствора м едного купороса. В проби рках с глюкозой и сахарозой образовавш и йсяв начале осадок ги дрокси да м еди при встряхи вани и растворяется. П ри этом раствор окраш и ваетсяв и нтенси вно си ни й ц вет вследстви е образо-
20
вани яком плексны х алкоголятов м еди . О сторож но нагреваяв плам ени горелки верхнюю часть ж и дкости до ки пени я, наблюдают за окраской см еси . П ри нали чи и свободного гли кози дного ги дрокси ла и ли свободной аль деги дной группы глюкоза оки сляется- си ни й ц вет раствора при нагревани и и счезает и появляется ж елты й и ли красны й осадок ги дрокси да и ли окси да м еди (I). Наблюдаютсяли каки е-ли бои зм енени явпроби рке с крахм алом ? RCOOH + Cu2O + 2 H2O
RCH=O + 2 Cu(OH)2
O
H
O
H
C
C OH
2 HO
H OH OH
C OH
+ Cu(OH)2
HO
CH2OH
O
H HO
H O O
OH H H Cu O O H CH2OH CH2OH
+ 2H2O
в) взаи м одействи е сахаров с фели нговы м раствором : в проби рку с фели нговы м раствором добавляют глюкозу, авдругую проби рку - сахарозу. П ри нагревани и в проби рке с глюкозой и счезает си ни й ц вет и появляетсяж елты й осадок ги дрокси дам еди (I) и ли красны й осадок окси дам еди (I). Сахарозане и зм еняет окраски раствора. г) пробаСели ванованакетозы : впроби рку пом ещ ают 2-3 м л фруктозы (и ли м еда), 1 м л конц ентри рованной соляной ки слоты , при бавляют несколь ко кри сталловрезорц и наи нагревают. П оявляетсяви ш нево-красное окраш и вани е. OH
OH
OH HOH2C
O
t
O
HCl CH2OH
фруктоза
CH2
O
C
+ 3H2O
+ резорц и н
окраска
H
OH окси м ети лфурфурол
д) качественнаяреакц и янасахарозу: впроби рку пом ещ ают 2-3 м л раствора сахарозы , при ли вают несколь ко капель растворасуль фатакобаль та(CoSO4) и и збы токрастворащ елочи . П оявляетсяфи олетовое окраш и вани е. е) ги дроли зсахарозы : в проби рку пом ещ ают 4-6 м л 1%-ного растворасахарозы , несколь ко капель разбавленной серной ки слоты и ки пятят 5-10 м и н. П осле охлаж дени яки слоту нейтрали зуют раствором щ елочи и проверяют содерж и м ое на вы ш еопи санны е характерны е реакц и и : 1) серебряного зеркала; 2) взаи м одействи е с реакти вом Ф ели нга; 3) пробу Сели ванова
21 H2O, C12H22O11
H2SO4
t° C6H12O6 + C6H12O6 фруктоза
сахароза
глюкоза
ж ) качественнаяреакц и яна крахм ал: в проби рку нали вают 1м л крахм аль ного клейстера и добавляют несколь ко капель раствора йода. П оявляетсяси нее окраш и вани е. П ри подогревани и си нее окраш и вани е и счезает, что указы вает нафи зи чески й проц есс - адсорбц и ю йода коллои дны м и части ц ам и крахм ала, кром е того, образуетсяком плексное соеди нени е поли сахари дас йодом . X. Б елки 1. К ачественны е реакц и и набелки а) К сантопротеи новаяреакц и яна белки : в проби рку берут 2-3 м л раствора белка, при ли вают 1-2 м л конц ентри рованной азотной ки слоты и нагревают, после чего вы деляетсясгусток белка и появляетсяж елтое окраш и вани е. П ри добавлени и ам м и акаж елты й ц вет и зм еняетсянаоранж евы й. б) би уретоваяреакц и яна белки (реакц и яна пепти дную связь ): к 2-3 м л раствора белка добавляют 1-2 м л 10%-ного раствора щ елочи и 1-2 капли двухпроц ентногорастворам едного купороса. П оявляетсяфи олетовое окраш и вани е. в) пробас реакти вом М и ллона(реакц и янанали чи е ти рози на): к 2-3 м л раствора белка добавляется1-2 м л реакти ва М и ллона, после чего см есь нагревают. П оявляетсярозовое и ли ярко-красное окраш и вани е.
Л И Т Е РАТ У РА. 1. НекрасовВ . В . Руководство к м алом у практи кум у по органи ческой хи м и и . М .: Х и м и я, 1975. 328 с. 2. П отаповВ . М ., Т атари нчи кС. Н. О ргани ческаяхи м и я., М .: Х и м и я, 1980. 463 с. 3. Гранберг И . И . О ргани ческаяхи м и я., М .: В ы сш аяш кола, 1987. 479 с. 4. Щ ербань А . И . О ргани ческаяхи м и я. В оронеж : В ГУ , 1998. 360 с. 5. И ванов В . Г., Гева О . Н., Гаверова Ю . Г. П ракти кум по органи ческой хи м и и .
М .: А кадем и я, 2000. 288 Состави тель :
Ш м ы реваЖ аннеттаВ лади м и ровна
Редактор:
Ти хом и роваО .А .