Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторна робота № 1
1.ПРАВИЛА З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ ПРИ РОБОТАХ
В ЛАБОРАТОРІЇ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ
Мета: ознайомити студентів з основними вимогами та правилами роботи в лабораторії органічної хімії.
Завдання:
Загальні положення
1.Всі співробітники і студенти несуть відповідальність за невиконання правил техніки безпеки і виробничої санітарії при виконанні хімічних робіт.
2.До роботи в хімічній лабораторії допускаються особи, які ознайомлені з правилами техніки безпеки
3.При виконанні всіх робіт треба бути максимально обережними, пам’ятати, що необережність, неуважність, недостатнє знання властивостей речовин і правил роботи з приладами, може бути причиною нещасного випадку. При використанні речовин, фізіологічні властивості яких Вам не відомі, поводитися з ними треба так, як з високотоксичними речовинами.
4.Не зберігати ніяких речовин в посуді без етикеток чи надписів.
5.Пити, приймати їжу в хімічній лабораторії категорично заборонено! Нюхати будь-яки речовини в лабораторії слід обережно, не нахиляючись над посудом і не вдихати на повні груди, а направляючи до себе пари чи гази рукою. Сильні отрути взагалі нюхати не можна.
6.Виносити з лабораторії реактиви, передавати їх стороннім особам категорично заборонено.
7.Більшисть органічних речовин є леткими і горючими. Пари їх вибухонебезпечні. Тому нагрівання таких речовин треба проводити особливо обережно.
8.Всі працюючі в лабораторії повинні мати халати для захисту верхнього одягу від пошкоджень хімічними речовинами.
9.В лабораторії повинні бути протипожежні засоби: вогнегасник, ящик з піском, протипожежна ковдра.
10.Студенту забороняється працювати в лабораторії одному, а також при відсутності викладача чи лаборанта.
Вимоги безпеки перед початком роботи
1.Приміщення, в якому проводяться хімічні роботи (лабораторія, кабінет), повинно мати добре діючу витяжну шафу.
2.Хімічні лабораторії і кабінети повинні мати постійний приток свіжого повітря, що досягається шляхом природної вентиляції (відкриті вікна, кватирки)
3.Робочі місця повинні бути добре освітлені як природним, так і штучним освітленням
4.До робочих місць підведені газові пальники, які повинні мати загальний запірний кран. Перевірка стану газових пальників і кранів повинна проводитись систематично.
5.Робочі столи повинні бути покриті вогнетривким і антикорозійним матеріалом.
6.На робочому місці повинні знаходитись лише реактиви і посуд, необхідні для роботи. Не загромаджуйте столи сторонніми речами.
7.Не залишайте запалених пальників і ввімкнених ламп, ввімкнених нагрівальних приладів, виходячи з лабораторії, навіть ненадовго.
Вимоги безпеки під час виконання роботи.
1.При виконанні хімічних дослідів суворо дотримуйтесь вимог методики, яка описана в практикумі.
2.Виконувати можна лише ті досліди і спроби, які передбачені планом заняття.
3.Беручи речовину для досліду, треба уважно читати етикетку, а при найменшому сумніві наводити довідку або проводити перевірку.
4.Пробірку, в якій нагрівається рідина, слід тримати отвором вбік, а не до себе чи до сусіда. Рідина внаслідок перегрівання нерідко викидається з пробірки. Для попередження цього треба прогрівати весь вміст пробірки.
5.Будь який прилад перед дослідом повинен бути ретельно оглянутим і перевіреним. Неприпустимо проведення дослідів, під час яких виділяється газ, або відбувається нагрівання, в герметично закритому посуді.
6.Не нагрівати плоскодонних колб та іншого плоскодонного посуду на відкритому вогні, необхідно підкладати азбестові сітки або просто лист азбесту.
7.При виконанні особливо небезпечних дослідів користуйтесь засобами індивідуального захисту (гумові рукавички, окуляри тощо).
8.Подрібнення їдких лугів, натронного вапна, йоду, солей двохромової кислоти, солей аніліну та інших речовин, що дають отруйний газ або пил, а також всі маніпуляції з отруйними газами і парами, проробляти у витяжній шафі (або одягати протигаз).
9.При змішуванні речовин, що супроводжується виділенням тепла, користуватися тонкостінним або фарфоровим посудом, так як товстостінний хімічний посуд при нагріванні може тріснути.
10.Не запалювати водень та інші горючі гази без попередньої їх перевірки на чистоту в пробірці.
11.При збиранні приладів для дослідів з гарячими газами або парами використовувати запобіжні трубки з мідними сітками (для ацетилену брати залізну сітку).
12.Слідкувати, щоб в лабораторії не було витікання газу. При виявленні запаху газу:
а) потушити всі пальники;
б) не включати і не виключати електричний струм;
в) закрити двері;
г) відкрити вікна чи кватирки;
д) перевірити, чи відкритий де-небудь газовий пальник, чи немає отвору в гумовій трубці чи газопроводі. .Зупинити витікання газу.
е) провітрити приміщення до повного зникнення запаху газу.
13.Користуючись газовим пальником слідкувати, щоб полум’я не проскакувало всередину пальника. Якщо таке трапилось, треба закрити кран і дати пальнику повністю охолонути, лише після цього знову запалити його.
14.При всіх дослідах, які можуть супроводжуватися вибухом, розбризкуванням чи розкиданням речовини, працювати особливо уважно, дотримуючись всіх мір безпеки:
а) одягати захисні окуляри;
б) в особливо небезпечних випадках демонструвати дослід за товстим склом.
15.При роботі з натрієм та калієм:
а) одягати захисні окуляри;
б) різати на сухому папері;
в) остерігатися води, тримати пінцетом чи щипцями (у випадку необхідності можна брати сухими руками, змоченими гасом);
г) повністю зрізати кірку і уважно видаляти всі включення, що не мають металевого блиску;
д) обрізки одразу зібрати в банку з гасом.
16.При роботі з масляними і парафіновими банями оберігатися води. Невелика кількість води при нагріванні під шаром масла перегрівається, і відбувається вибух.
17.Треба бути надзвичайно обережними при роботі з горючими речовинами і рідинами, які легко займаються (сірковуглець, етери, бензин, вуглеводні тощо):
а) не тримати на столі великої кількості (не більше 200 мл) горючих рідин;
б) не розливати горючі рідини;
в) не тримати їх біля вогню;
г) не виливати в раковину;
д) не гріти на відкритому вогні і у відкритому посуді, а тільки на водяній бані, користуючись зворотним холодильником.
Вимоги безпеки після закінчення роботи
1.Погасити газовий пальник, спочатку закрутивши гвинт на пальнику, а потім перекривши кран на робочому столі.
2.Відключити електроприлади, що використовувалися під час роботи.
3.Привести до порядку робоче місце: вимити посуд (пробірки, колби, стакани, чашки тощо), перекрити воду, витерти стіл.
4.Перевіривши, чи закриті всі банки з реактивами, поставити їх на місце.
Вимоги безпеки в екстремальних ситуаціях
1.В лабораторії повинні знаходитись медичні засоби на випадок опіків, порізів. При деяких дослідах повинна бути заздалегідь приготовлена протиотрута. Якщо будь-який реактив потрапить на шкіру, то, перш за все, потрібно змити реактив водою, а вже потім використовувати нейтралізуючі речовини. Особливо важливо швидко промити очі, якщо в них потрапив будь-який реактив. Можна промити очі під краном, а ще краще із звичайної промивалки з приєднаним наконечником.
2.Для нейтралізації кислот і лугів, що потрапили на тіло чи одяг, слід використовувати розчини соди, амоніаку, оцтової кислоти, борної кислоти.
3.У всіх випадках поранення – глибокого порізу, отруєння, серйозних опіків тощо необхідно терміново звернутися до лікаря, але насамперед треба допомогти потерпілому, використовуючи всі засоби індивідуальної першої допомоги.
4.При отруєнні газами треба швидко і щільно зачинити дверці витяжної шафи, в якій проводився дослід, припинити дослід, перекрити крани газових пальників, відкрити вікна і двері. Потерпілого швидко винести на повітря, розстебнути одяг, зняти пояс, облити груди, голову і обличчя холодною водою, піднести до носа потерпілого хустину чи вату, змочену нашатирним спиртом. Коли потерпілий опритомніє, дати йому міцного чаю. При неглибокому отруєнні хлором чи бромом необхідно дати понюхати суміш етилового спирту з нашатирним спиртом.
5.При отруєнні лугами (каустичною содою, нашатирним спиртом, поташем і т.д.) дати випити молока або соку лимона. Не давати блювотних засобів.
6.При отруєнні кислотами потерпілому давати пити воду з льодом, з тертою крейдою, золою, 1%-м розчином питної соди, борошно з водою. Не давати блювотних засобів і не промивати шлунок.
7.При отруєнні скипидаром і вуглеводнями потерпілому слід промити шлунок, викликати блювоту, дати понюхати нашатирний спирт, винести його на свіже повітря. В разі необхідності зробити штучне дихання.
8.У випадку пожежі використовувати протипожежні засоби, які є в лабораторії.
9.У випадку, коли спалахне горюча рідина (при розтріскуванні посуду), спокійно, без паніки:
а) потушити пальник;
б) відставити посуд з вогненебезпечними речовинами;
в) прикрити полум’я рушником;
г) якщо не потухне, то засипати його піском;
д) якщо не потухне, то використати вогнегасник;
е) якщо не потухне - викликати пожежну службу.
10.Якщо загориться одяг:
а) не бігти;
б) тушити полум’я, обгорнувши тіло ковдрою, пальто і т.п.
11. Фосфор та лужні метали, які загорілися, тушити піском.
2.ХІМІЧНИЙ ПОСУД І ЛАБОРАТОРНЕ ОБЛАДНАННЯ
В лабораторних умовах найчастіше використовують скляний посуд. Він стійкий до дії більшості хімічних реагентів, легко миється, і, що також важливо – прозорий. Скляним посудом не можна користуватися при роботах з фтороводнем і з розплавленим лугом, в ньому не можна нагрівати концентровані розчини лугу. Лабораторний посуд має порівняно невеликий коефіцієнт лінійного розширення, що дуже важливо при змінних температурах хімічного експерименту.
Для лабораторного посуду дуже часто використовують боросілікатне скло , яке відрізняється високою стійкістю до лугів і кислот. Це скло достатньо термостійке і може витримувати нагрівання до 190оС. Його використовують для виготовлення холодильників, дефлегматорів, колб для перегонки.
Покращений сорт лабораторного боросілікатного скла – скло пірекс. Поряд з високою хімічною стійкістю цей сорт лабораторного скла має менший коефіцієнт розширення порівнюючи із звичайним лабораторним склом, що дозволяє виготовляти з нього товстостінний посуд з підвищеною механічною міцністю. Воно витримує температуру нагрівання до 280оС.
Стакани виготовляють або з звичайного хімічно стійкого скла, або з тугоплавкого скла (термостійкі). Не можна нагрівати стакани з звичайного скла на відкритому полум’ї. Нагрівати можна лише на азбестовій сітці, або на водяній бані. Ємкість стаканів коливається від 50 до 2000 мл. Їх використовують для допоміжних робіт з органічними рідинами і водними розчинами різних сполук.
Пробірки бувають різної величини і діаметру. Звичайні лабораторні пробірки виготовляють з легкоплавкого скла, але в особливих випадках (при необхідності нагрівання до високих температур) з пірексу.
В хімічній лабораторїї пробірки використовуються для проведення реакцій з різноманітними речовинами. При перемішуванні реактивів пробірку тримають за верхню частину великим, вказівним і середнім пальцями лівої руки, а вказівним пальцем правої руки легенько вдаряють по її нижній частині декілька разів. Не можна струшувати пробірку, закривши її пальцем, бо при цьому забруднюються речовини, що перемішуються, а при проведенні дослідів з їдкими речовинами може бути травмована шкіра руки.
При нагріванні пробірки з реакційною сумішшю на відкритому полум’ї слід пам’ятати таке:
Колби бувають плоскодонні, конічні, круглодонні і грушоподібні (рис.1). Плоскодонні і конічні колби звичайно використовують в якості приймачів при перегонці рідин, для приготування розчинів і кристалізації. Їх не можна застосовувати при нагріванні речовин до високих температур і використовувати при зниженому тискові. Круглодонні колби використовують для перегонки речовин, в тому числі і під вакуумом. Довжина і діаметр горла круглодонних колб можуть бути різними. Такі колби бувають двох-, трьохгорлими і т.д. Круглодонні колби з відвідною трубкою називають колбами В’юрца. Вони призначені для перегонки при атмосферному тискові. Для перегонки при зниженому тискові застосовують колби Кляйзена.
Рис.1.Колби:
а – плоскодонні; б – круглодонні; в – конічні; г – двох- і трьохгорлі;
д – грушоподібні; е – колба Вюрца; ж – колба Кляйзена
Холодильники (рис.2) служать для охолодження і конденсації парів, що утворюються при кипінні органічних рідин. Щоб уникнути втрат низькокиплячих компонентів, колби (а іноді і пробірки) наділяють зворотними холодильниками, де пари охолоджуються і конденсат вертається в реакційну суміш. При перегонці речовина конденсується в холодильнику і відводиться в колбу-приймач. Такі холодильники називають низхідними (вони кріпляться під кутом до столу вбік приймача).
Найпростішим є повітряний холодильник, який являє собою довгу скляну трубку. Він годиться лише для роботи з висококиплячими рідинами, оскільки охолоджувальна ефективність повітря невелика. Повітряні холодильники можна використовувати для перегонки рідин, що мають температуру кипіння більшу ніж 150оС.
В холодильнику Лібіха для охолодження і конденсації парів використовується проточна вода. Його застосовують в якості низхідного холодильника для перегонки речовин з температурою кипіння менш ніж 160оС. В якості зворотного холодильника він малоефективний, так як має малу поверхню, що охолоджується. Більш ефективними в якості зворотних холодильників є кулькові, змійовикові холодильники. Найбільш ефективним вважається холодильник Димрота.
Рис.2. Холодильники:
а – повітряний; б – Лібіха; в – кульковий; г – змійовиків; д - Дімрота
При роботі з холодильниками, в яких охолоджувальним засобом є вода, необхідно пам’ятати, що до водопровідного крану приєднується завжди нижній відросток оболонки холодильника, а верхній відводять у раковину. При цьому холодильник повинен бути повністю заповнений водою, і її циркуляція через оболонку холодильника не повинна припинятися, бо відключення холодильника під час роботи може привести до пожежи, або вибуху.
Лійки.(Рис.3) Лійки для фільтрування випускають різних розмірів – діаметром від 35 до 300 мм. Звичайні лійки мають рівну внутрішню стінку, але для прискореного фільтрування іноді застосовують лійки з ребристою внутрішньою поверхнею.
Лійки Бюхнера відрізняються від звичайних тим, що вони зроблені з фарфору і мають перегородку з отворами, на яку поміщають паперовий фільтр. Лійку вставляють в колбу Бунзена, з якої потім відкачують повітря.
Хлоркальційові трубки застосовують для захисту реакційної суміші від попадання в неї небажаних домішок із повітря (парів води, СО2), а також від попадання в оточуюче середовище шкідливих речовин, що утворюються в процесі хімічної реакції. В хлоркальцієву трубку між двома ватними тампонами поміщають речовину-поглинач, який повин бути у вигляді гранул або грудочок. Речовиною-поглиначем може бути, наприклад, прожарений хлорид кальцію (якщо речовина, що поглинається – вода) або натронне вапно (речовини, що поглинаються – вода і СО2).
Рис.3. Лійки:
Вгорі – лійка звичайна; внизу – лійка Бюхнера: 1.- пробка гумова під колбу Бунзена; 2.- перегородка з отворами; 3.- паперовий фільтр
Мірний посуд служить для виміру об’єму рідин. Мірні циліндри і мензурки придатні для виміру відносно великих об’ємів – від 5 до 2000 мл. Бюретки – прилади для виміру точних об’ємів рідини, що застосовуються переважно при титруванні. Піпетки відміряють найбільш точні об’єми – від 0,005 мл (для мікро піпеток) до 10-25 мл (для градуїрованих піпеток і піпеток Мора). Мірні колби застосовують для виготовлення розчинів точних концентрацій. Вони мають тонке довге горло, на якому нанесена кільцева риска. При приготуванні розчину рівень рідини доводять до цієї мітки.
Кристалізатори – це низькобортні посудини, призначені для охолодження речовин при їх одержанні або кристалізації.
Ексикатори – це ємкості з товстостінного скла, що складаються з масивного корпусу і притертої до нього скляної кришки. Вони призначені для випаровування розчинів і висушування твердих речовин. Розрізняють звичайні і вакуум-ексикатори. Із останніх через трубку з краном за допомогою вакуум-насосів відкачують повітря. Речовину розміщують в ексикаторі в чашці Петрі. В якості осушувача застосовують прожарений хлорид кальцію, силікагель, оксид фосфору (V), натронне вапно, гідроксид натрію, сульфат магнію або натрію.
Фарфоровий посуд дозволяє вести прямий нагрів речовини до температури 1200оС. Недоліком цього посуду є його велика маса і непрозорість. Чашки для випаровування застосовують для нагрівання і випаровування різних розчинів. Цей процес можна проводити на відкритому полум’ї, але рівномірне випаровування зазвичай відбувається на
Рис.4.Лабораторне обладнання:
а –хлоркальцієва трубка (1 – пробка з трубкою, 2 – вата, 3 – поглинач);
б – промивна склянка (склярка Вульфа); в –мірний циліндр; г –мензурка;
д – бюретка; е – піпетка; ж – мірна колба; з – кристалізатор; и – ексика-
-тор (1 – осушувач, 2 – речовина, що висушується); к – фарфорова чаш-
-ка; л - тигель
азбестовій сітці або водяній бані. Тиглі застосовують для прожарювання різних речовин і для спалювання органічних сполук. З фарфорового посуду в хімічній лабораторії часто використовують стакани, ложки, шпателі і ступки.
Газові пальники (Рис.5) використовуються в хімічній лабораторії для нагрівання і прожарювання. Вони бувають двох основних типів: Бунзена і
Теклю:
Рис.5.Газові пальники Бунзена (а) і Теклю (б):
1 – регулятор подачи повітря; 2 – гвинт, що регулює подачу газу
В залежності від доступа повітря, газові пальники можуть давати температуру полум’я від 500оС («холодне» світне полум’я) до 1500оС («гаряче» несвітне полум’я). Найбільш висока температура (1540-1560оС) спостерігається у верхній частині полум’я. В нижній його частині температура досягає лише 300-520оС.
Нагрівальні бані. Пряме нагрівання на полум’ї газового пальника або на електричній плитці може призвести до місцевих перегрівів. Цього можна уникнути при використанні нагрівальних бань. В якості теплоносія в банях застосовують воду, повітря, пісок і масло.
Найпростішу повітряну баню можна одержати, якщо між полум’ям і колбою, що нагрівається, помістити азбестову сітку. Пісочні бані мають дуже велику теплову інерцію, що утруднює регуляцію температури. Найбільш зручними є масляні і водяні бані, так як вони забезпечують рівномірне нагрівання колби і завдяки незначній тепловій інерції дозволяють точно регулювати температуру реакційної суміші. Вибір бані визначається властивостями речовини або суміші, що нагрівається, а також температурою, необхідною для їх нагрівання. Водяні бані застосовують при нагріванні речовин до 100оС, масляні – до 150оС, пісочні – вище 400оС.
Необхідно пам’ятати, що водяні бані не можна використовувати при роботах з металевим натрієм і калієм.
Лабораторна робота № 2
ЯКІСНИЙ ЕЛЕМЕНТНИЙ АНАЛІЗ ОРГАНІЧНИХ СПОЛУК
Мета: ознайомити студентів з основами якісного аналізу органічних речовин.
Завдання:
Теоретичні питання:
Найбільш розповсюдженими елементами в органічних сполуках, крім карбону, є гідроген, оксисен, нітроген, сульфур, фосфор та галогени. Звичайні методи якісного аналізу не можуть бути застосовані для аналізу органічних сполук. Для виявлення карбону, нітрогену, сульфуру та інших елементів органічну сполуку руйнують, при цьому більшість елементів переходить до неорганічних сполук. Наприклад, карбон входить до складу оксиду карбону (IV), гідроген – до складу води, нітроген – до складу ціаніду натрію, сульфур – до складу сульфіду натрію, галогени – до складу галогені дів натрію. Далі елементи відкривають звичайними методами аналітичної хімії.
Дослід 1. Визначення карбону пробою на обвуглювання. ( Тяга! )
Реактиви: цукор, папір, бензен, 1%-й розчин сульфатної кислоти, концентрована сульфатна кислота.
Обладнання: фарфорова чашка, фарфоровий трикутник, скальпель, хімічний стакан ( 50 мл ), ступка з товкачиком.
Обвуглювання – найпростіша спроба для визначення карбону в органічних сполуках. Деякі органічні сполуки обвуглюються ( чорніють ) при прожарюванні, в інших випадках обвуглювання спостерігається при дії речовин, що відщеплюють воду, наприклад концентрованої сульфатної кислоти.
а) Розтирають в ступці 25 г швидкорозчинного цукру, додають 3 мл води і переносять в хімічний стакан. Потім при перемішуванні скляною паличкою додають 12,5 мл концентрованої сульфатної кислоти. Коли починається обвуглювання паличку виймають. Суміш здимається, чорний пористий «пиріг» піднімається вгору.
б) На білому чи фільтрувальному папері роблять надпис 1%-ним розчином сульфатної кислоти. При висиханні розчину надпис не видно. При обережному нагріванні паперу над полум’ям пальника ділянки паперу, що були змочені кислотою, обвуглюються – з’являється надпис.
в) В фарфорову чашку наливають 3 мл бензену і підпалюють його. Бензен горить коптячим полум’ям, частина карбону виділяється у вигляді сажі. Завершіть рівняння реакції:
C6H6 + 4,5 O2 =
Дослід 2. Визначення карбону і гідрогену окисненням речовини оксидом купруму (ІІ).
Реактиви: цукор (попередньо висушений), оксид купруму (ІІ) – порошок, вапнякова (або баритова ) вода, безводний сульфат купруму (ІІ) – свіжопрожарений.
Обладнання: вигнуті газовідвідні трубки з пробками для пробірок, вата.
Окиснення органічної речовини оксидом купруму (ІІ) призводить до утворення оксиду карбону (IV) і води за рівнянням:
C12H22O11 + 24CuO = 12CO2 + 11H2O + 24Cu
В суху пробірку з газовідвідною трубкою поміщають 0,2-0,3 г розтертого в порошок сухого цукру і 1-2 г оксиду купруму (ІІ). Вміст пробірки ретельно перемішують, зверху суміш засипають шаром оксиду купруму (ІІ) – приблизно 1 г. У верхню частину пробірки (під пробку) поміщають маленький жмуток вати, на який насипають невелику кількість безводного сульфату купруму (ІІ). Пробірку закривають пробкою з газовідвідною трубкою і закріпляють її горизонтально в лабораторному штативі. Вільний кінець газовідвідної трубки опускають в пробірку з вапняковою (баритовою) водою таким чином, щоб трубка майже торкалася поверхні розчину. Спочатку прогрівають всю пробірку, потім сильно нагрівають ту частину, де знаходиться реакційна суміш.
Відмітьте, що відбувається з вапняковою водою. Чому сульфат купруму (ІІ) змінює забарвлення?
Рис.6.Прилад для одночасного визначення карбону і гідрогену
в органічній речовині:
1 – суха пробірка із сумішшю сахарози і оксиду купруму (ІІ);
2 – вата; 3 – безводний сульфат купруму; 4 – пробірка з вапня-
-ковою водою
Дослід 3. Відкривання нітрогену сплавленням речовини з металевим натрієм. Проба Лассеня ( Тяга! Захисні окуляри! )
Реактиви: сечовина, металевий натрій, 5%-й розчин сульфату феруму (ІІ), 1%-й розчин хлориду феруму (ІІІ), 10%-й розчин хлоридної кислоти, етиловий спирт.
Обладнання: фільтрувальний папір, лійки, скальпель, пінцет.
Принцип методу полягає в тому, що при сплавленні з металевим натрієм органічна речовина розкладається, а нітроген, що містився в ній, утворює з карбоном і натрієм ціанід натрію. Цю сполуку виявляють шляхом перетворення її в берлінську блакить:
FeSO4 + 2NaOH = Fe (OH)2 + Na2SO4 } Утворення гідроксидів
феруму
FeCl3 + 3NaOH = Fe (OH)3 + 3NaCl
Fe (OH)2 + 2NaCN = Fe (CN)2 + 2NaOH } Утворення гексаціаноферату
Fe (CN)2 + 4Na CN = Na4[Fe (CN)6] натрію
Fe (OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O } Утворення берлінської
блакиті
3Na4[Fe (CN)6] + 4FeCl3 = Fe4[Fe (CN)6]3 = 12NaCl
В суху пробірку поміщають декілька кристалів сечовини ( H2N-CO-NH2 ) і шматочок (з сірникову головку) металевого натрію. Нижню частину пробірки нагрівають до появи спалаху. ( Захисні окуляри! ). Пробірку нагрівають на сильному вогні і зразу ж опускають в хімічний стан з 10-15 мл дистильованої води, легенько постукуючи по дну стакана. При цьому пробірка тріскається і вода попадає в пробірку (Обережно! Можливий повторний спалах!). Розчин, що утворився в стакані фільтрують через паперовий фільтр в чисту пробірку. До фільтрату додають 2-3 краплі 5%-го розчину FeSO4 і 1 краплю 1%-го розчину FeCl3. Випадають осади гідроксидів феруму. Вміст пробірки перемішують і підкисляють розчином хлоридної кислоти. Осад суміші гідроксидів феруму розчиняється і з’являється синє-зелене забарвлення.
Чому утворення берлінської блакиті відбувається в кислому середовищі?
Дослід 4. Відкривання сульфуру сплавленням органічної речовини з металевим натрієм. ( Тяга! Захисні окуляри! )
Реактиви: тіосечовина, металевий натрій, 2%-й розчин ацетату свинцю, 2%-й розчин нітропрусиду натрію (свіже виготовлений), 10%-й розчин хлоридної кислоти.
Обладнання: фільтрувальний папір, лійки, скальпель, пінцет.
Сульфур відкривают в органічній сполуці подібно нітрогену. Спочатку руйнують органічну сполуку сплавленням з металевим натрієм. При цьому сульфур утворює з металевим натрієм сульфід натрію ( Na2S ). Далі відкривають сульфід-йон ( S2- ) звичайними якісними реакціями.
Після фільтрування водного розчину його поділяють на дві частини.
а) До першої частини розчину додають 0,5 мл 2%-го розчину нітропрусиду натрію. З’являється інтенсивне червоно-фіолетове забарвлення внаслідок утворення нової комплексної солі:
Na2S + Na2[Fe (CN)5NO] = Na4[Fe (CN)5NOS]
б) До другої частини розчину додають 2-3 мл 10%-ної хлоридної кислоти. Пробірку з реакційною сумішшю накривають клаптиком фільтрувального паперу попередньо змоченого розчином ацетату свинцю. Вміст пробірки обережно нагрівають на газовому пальнику. Через деякий час на фільтрувальному папері з’являється чорна пляма сульфіду свинцю:
Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S
H2S + (CH3COO)2Pb = PbS + 2CH3COOH
Дослід 5. Відкривання галогенів внаслідок руйнування речовини спалюванням. ( Тяга! )
Реактиви: хлороформ, 1%-й розчин аргентум нітрату.
Обладнання: фільтрувальний папір, стакан (150 мл ), пінцет.
Хімічний стакан ополіскують дистильованою водою. Смушку фільтрувального паперу змочують хлороформом і підпалюють. (Тяга! ); тримають над нею перевернутий догори дном вологий стакан. Після того, як папір згорить стакан перевертають і доливають в нього 2-3 мл дистильованої
води. Після цього додають декілька крапель розчину аргентум нітрату. Утворюється білий осад аргентум хлориду:
HCl + AgNO3 = HNO3 + AgCl
Дослід 6. Проба Бейльштейна* на галогени.
Реактиви: хлороформ, бромбензен, йодоформ і т.п.
Обладнання: мідний дріт довжиною до 10 см.
При прожарюванні органічної речовини з оксидом купруму (ІІ) відбувається його окиснення. Карбон при цьому перетворюється в оксид карбону (IV), гідроген – у воду, а галогени утворюють з купрумом леткі галогеніди, які забарвлюють полум’я в яскраво-зелений колір.
Мідний дріт на одну третину намотують на скляну паличку, утворюючи спіраль. Тримаючи дріт за рівний кінець прожарюють спіральну частину на полум’ї пальника. Після охолодження на спіраль набирають невелику кількість речовини, що досліджується і вносять в полум’я добре відрегульованого пальника. При наявності в речовині галогенів полум’я набуває зеленого забарвлення.
Контрольні запитання:
Лабораторна робота № 3
АЛКАНИ
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями алканів.
Завдання:
Теоретичні питання:
Дослід 7. Одержання метану та його властивості.
Реактиви: безводний ацетат натрію і прожарене натронне вапно ( 1 : 2 ), дуже розведений розчин KMnO4, 5%-й розчин карбоната натрія, бромна вода, бром.
Обладнання: газовідвідна трубка, до якої приєднана каучукова трубка з скляним наконечником, фарфорова чашка, кристалізатор, вигнута газовідвідна трубка.
а) Одержання і горіння метану. В суху пробірку насипають суміш для одержання метану ( висота шару приблизно 4 см ).Розміщують суміш таким чином, щоб метан, що утворився міг вільно виходити з пробірки. Закривають пробірку пробкою з газовідвідною трубкою і закріпляють її в штативі з невеликим нахилом в бік пробки. Прогрівають спочатку всю пробірку, потім сильно нагрівають ту її частину, де знаходиться реакційна суміш, починаючи знизу і повільно просуваючи пальник далі, щоб могли прореагувати нові порції суміші. Спочатку із пробірки витіснюється повітря, потім починається виділення метану. Метан підпалюють біля кінця газовідвідної трубки, він горить блакитним полум’ям.
Напишіть рівняння реакцій одержання метану з ацетату натрію і гідроксиду натрію і горіння метану.
Рис.7.Прилад для одержання метану
б) Відношення метану до бромної води і до водного розчину перманганату калію.
Вводять газовідвідну трубку в пробірку, що містить 3-4 мл бромної води і пропускають протягом 1 хвилини метан. Чи зникає забарвлення бромної води? Потім пропускають метан через розчин перманганату калію. Що Ви спостерігаєте? Зробіть висновок щодо відношення метану до бромної води і розчину перманганату калію при кімнатній температурі.
в) Вибух суміші метану і повітря. Метан, що виділяється з газовідвідної трубки, можна зібрати методом витиснення води (рис.8). Витиснюють воду з пробірки на 1/10 її об’єму, потім решту об’єму заповнюють повітрям виймаючи пробірку з кристалізатора з водою. Тримаючи пробірку отвором донизу її обгортають вологим полотенцем і підносять отвором до полум’я газового пальника. Відбувається вибух внаслідок швидкого згоряння метану.
Поясніть співвідношення газу і повітря.
Рис.8. Прилад для збирання газу методом витиснення води
Дослід 8. Реакції з рідкими насиченими вуглеводнями.
Реактиви: рідкі насичені вуглеводні, 5%-й розчин Na2CO3, 1%-й розчин KMnO4, концентрована сульфатна кислота, концентрована нітратна кислота, 5%-й розчин брому в чотирихлористому вуглеці, 25%-й розчин амоніаку, синій лакмусовий папір.
Обладнання: фарфорова чашка.
а) Відношення алканів до водного розчину перманганату калію. В пробірку наливають 1 мл одного з насичених вуглеводнів, 1 мл 5%-го розчину соди, потім по краплинам при струшуванні додають розчин KMnO4. Чи змінюється забарвлення перманганату калію?
Зробіть висновок щодо відношення алканів до водного розчину KMnO4.
б) Відношення алканів до концентрованої сульфатної кислоти. В суху пробірку наливають 1 мл насиченого вуглеводню і 1 мл концентрованої сульфатної кислоти. Вміст пробірки струшують протягом 2-3 хвилин.
Чи відбуваються які-небудь зміни? Чи розігрівається суміш? Зробіть висновки на підставі досліду.
в) Відношення алканів до концентрованої нітратної кислоти. В суху пробірку наливають 1 мл насиченого вуглеводню і 1 мл концентрованої нітратної кислоти. Суміш струшують протягом 2-3 хвилини.
Зробіть висновок щодо відношення алканів до концентрованої нітратної кислоти при кімнатній температурі.
г) Бромування алканів ( Тяга! ). В суху пробірку наливають 1 мл насиченого вуглеводню і додають декілька крапель 5%-го розчину брому в CCl4. Вміст пробірки струшують при кімнатній температурі. ( Чи зникає забарвлення брому? ). Потім суміш нагрівають на водяній бані. Забарвлення брому поступово зникає, одночасно утворюється газоподібний бромоводень. Його визначають, по-перше, по зміненню кольору вологого синього лакмусового папірця, внесеного у верхню частину пробірки; по-друге, по утворенню туману, який виникає при внесенні скляної палички, змоченої в 25%-му розчині амоніаку, в пари, що виділяються з пробірки.
Напишіть рівняння реакції і розгляньте її механізм на прикладі бромування 2-метилпентану ( одержання монобромпохідного ).
д) Горіння рідких алканів. В фарфорову чашку наливають 1 мл рідкого насиченого вуглеводня і підпалюють його.
Поясніть, чому на відміну від метану рідкі вуглеводні горять полум’ям з кіптявою. Обрахуйте процентний вміст карбону і гідрогену в метані, в октані. Напишіть рівняння реакції горіння метану і октану.
Контрольні питання:
Лабораторна робота № 4
ГАЛОГЕНПОХІДНІ АЛКАНІВ
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями галогенпохідних алканів.
Завдання:
Теоретичні питання:
Дослід 9. Одержання хлоретану.
Реактиви: суміш етилового спирту і концентрованої сульфатної кислоти у співвідношенні 2:1 (за об’ємом), натрію хлорид.
Обладнання: прямі газовідвідні трубки з відтягнутим кінцем.
В пробірку наливають 3 мл суміші етилового спирту і концентрованої сульфатної кислоти, додають 0,2 г розтертого в порошок натрію хлориду. Пробірку закривають пробкою з прямою газовідвідною трубкою, яка має відтягнутий кінець, і дуже обережно нагрівають (рідина вспінюється). Підпалюють хлоретан, що виділяється біля отвору газовідвідної трубки; він горить характерним полум’ям із зеленою каймою. Хлоретан при звичайній температурі – газоподібна речовина (т.кип. +12,4оС). Утворення хлоретану відбувається за схемою:
C2H5OH + H2SO4 + NaCl = C2H5Cl + NaHSO4 + H2O
Дослід 10. Лужний гідроліз галогеналканів.
Реактиви: брометан, 10%-й розчин гідроксиду натрію, 1%-й розчин AgNO3, 20%-й розчин нітратної кислоти.
Обладнання: піпетки, зворотні холодильники до пробірок.
В пробірку наливають 0,5 мл брометану і 2-3 рази промивають його водою. Для цього до брометану додають 3-4 мл дистильованої води, струшують суміш і після розшаровування зливають більшу частину води. До залишку в пробірці знову додають воду і промивання повторюють. Після цього додають 2 мл 10%-го розчину гідроксиду натрію, закривають пробірку пробкою з зворотним холодильником і струшують вміст пробірки. Потім при струшуванні доводять суміш до кипіння. (Кип’ятить неможна, бо брометан може випаруватися!). Після охолодження відливають приблизно 1 мл лужного розчину в іншу пробірку, підкислюють його 20%-м розчином нітратної кислоти і додають декілька крапель 1%-го розчину аргентум нітрату. Утворюється осад аргентум броміду.
Напишіть рівняння реакції лужного гідролізу брометану і запропонуйте її механізм.
Дослід 11. Одержання і властивості йодоформу.
Реактиви: етиловий спирт, йод, 10%-й розчин гідроксиду натрію, 1%-й розчин AgNO3, 5%-й розчин амоніаку, 1%-й розчин перманганату калію, 20%-й розчин нітратної кислоти.
Обладнання: хімічні лійки, предметні скельця, мікроскоп, водяна баня.
При струшуванні розчиняють в пробірці 0,5 г йоду в 1 мл спирту. До спиртового розчину йоду додають 5 мл води (йод при цьому випадає в осад), потім при струшуванні по краплях приливають 10%-й розчин гідроксиду натрію до тих пір, поки не зникне бурий колір йоду і реакційна суміш не набуде світло-жовтого забарвлення. Надлишок лугу неприпустимий, бо луг сприяє гідролізу йодоформу. Для прискорення реакції пробірку обережно нагрівають на водяній бані (70-80оС). При охолодженні випадає рясний осад йодоформу у вигляді світло-жовтих кристалів зі специфічним запахом. Осад йодоформу відфільтровують і кристалізують із спирту. Для цього осад переносять в суху пробірку, додають приблизно 1 мл спирту і нагрівають на водяній бані до повного розчинення йодоформу. Після охолодження у воді з льодом кристали, що випали відфільтровують і промивають невеликою кількістю дистильованої води. Краплю водної суспензії переносять на предметне скло і розглядають кристали під мікроскопом.
До невеликої кількості йодоформу приливають 2-3 мл 10%-го розчину гідроксиду натрію. Закривають пробірку пробкою з зворотним холодильником і при струшуванні нагрівають суміш на водяній бані. В умовах досліду йодоформ гідролізується з утворенням іонів йоду і форміату натрію ( HCOONa ). Для виявлення іонів йоду частину гідролізату підкислюють нітратною кислотою і додають декілька крапель аргентум нітрату. При наявності йонів йоду випадає осад AgI.
Напишіть рівняння реакцій одержання йодоформу з етилового спирту, йоду і гідроксиду натрію, а також гідролізу йодоформу в лужному середовищі.
Дослід 12. Кольорова реакція на галоформи.
Реактиви: хлороформ, бромоформ, йодоформ, 10%-й розчин резорцину, 10%-й розчин гідроксиду натрію.
В три пробірки наливають по 1 мл 10%-го розчину резорцину і по 5 крапель 10%-го розчину гідроксиду натрію. В першу пробірку додають 5 крапель хлороформу, в другу – стільки ж бромоформу, а в третю – дуже невелику кількість йодоформу. Суміші нагрівають. З’являється забарвлення.
Контрольні питання:
Лабораторна робота № 5
ОДНО-, ДВОХ- І ТРЬОХАТОМНІ СПИРТИ. ЕТЕРИ.
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями одно-, двох-, трьохатомних спиртів, етерів.
Завдання:
Теоретичні питання:
Дослід 13. Розчинність спиртів, відношення їх до індикаторів, горіння.
Реактиви: спирти (метиловий, етиловий, пропіловий, бутиловий, аміловий),1%-й спиртовий розчин фенолфталеїну, універсальний індикаторний папір, лакмусовий папір.
Обладнання: фарфорові чашки, лучинки.
а) В 4 пробірки наливають по 0,5 мл спиртів: етилового, пропілового, бутилового і амілового (або ізоамілового). Відзначають запах спиртів. В кожну пробірку додають по 1-2 мл води і вміст пробірок струшують.
Зробіть висновок щодо розчинності спиртів у воді.
б) З кожної пробірки скляною паличкою наносять по краплі розчину на синій і червоний лакмусовий папірець, на універсальний індикаторний папірець. В кожну пробірку додають 1-2 краплі розчину фенолфталеїну.
Чи змінюється забарвлення індикаторів?
в) В фарфорові чашки наливають по 2 мл спиртів, розташовуючи їх у порядку збільшення молекулярної маси. Підпалюють спирти лучинкою і порівнюють характер полум’я.
Поясніть дослід. Розрахуйте процентний вміст карбону в спиртах, що використані для досліду. Напишіть рівняння реакцій горіння спиртів.
Дослід 14. Висолювання етилового спирту з його водного розчину.
Реактиви: етиловий спирт (ректифікат), калія карбонат (або тіосульфат кристалічний),
Обладнання: фарфорові чашки, піпетки, лучинки.
В пробірку наливають 2,5 мл етилового спирту і при струшуванні додають 2,5 мл води. Суміш розігрівається; 1-1,5 мл одержаного розчину відливають в фарфорову чашку і підносять до нього запалену лучинку.
Чи горить розведений спирт?
До залишку в пробірці додають приблизно 2 г порошкоподібного карбонату калію (або тіосульфату натрію), енергійно збовтують вміст пробірки і ставлять пробірку в штатив. Через деякий час в пробірці утворюється два шари. Верхній шар (етиловий спирт) піпеткою переносять в фарфорову чашку і знову підносять запалену лучинку. Чи загоряється спирт? Потім випробовують на горючість нижній шар.
Поясніть результати досліду.
Дослід 15. Утворення і гідроліз алкоголятів натрію.
Реактиви: етиловий спирт (абсолютний), пропіловий спирт. аміловий спирт, металевий
натрій, 1%-й спиртовий розчин фенолфталеїну.
Обладнання: прямі газовідвідні трубки з відтягнутим кінцем.
В три сухі пробірки наливають по 2 мл спиртів: в першу – абсолютний етиловий, в другу – пропіловий, в третю – аміловий. В кожну пробірку вносять по шматочку (розміром з півгорошини) металевого натрію. Пробірки закривають пробками з газовідвідними трубками, кінці яких відтягнуті.
Чому для цього досліду неможна брати ректифікат, а треба брати абсолютний спирт? Відмітьте, в якій з пробірок реакція відбувається найбільш інтенсивно, а в якій – повільно.
Через 1-2 хвилини після початку реакції підпалюють біля отвору газовідвідної трубки газ, що виділяється. Якщо реакція етанолу з натрієм сильно уповільнилась, можна злегка підігріти пробірку.
Напишіть рівняння реакції спирту ( R-OH ) з металевим натрієм. Як розривається зв’язок О-Н в цій реакції? Які властивості спиртів (основні, кислотні) проявляються в реакції з металевим натрієм? Чому спирти реагують з натрієм спокійніше ніж вода?
Додають в кожну пробірку по 1 краплі розчину фенолфталеїну. Чи змінюється забарвлення індикатора?
Доводять реакцію етанолу з натрієм до кінця. Для цього пробірку обережно нагрівають. ( Шматочків натрію в пробірці не повинно бути! ). Додають в пробірку 1-1,5 мл води і розчиняють в ній етилат натрію. Якщо забарвлення не з’являється, додають 1 краплю розчину фенолфталеїну.
Напишіть рівняння реакції етилату натрію з водою. Поясніть, чому з’являється забарвлення при додаванні фенолфталеїну.
Дослід 16. Взаємодія спиртів з реактивом Лукаса.
Реактиви: реактив Лукаса, спирти ( пропіловий, ізопропіловий, третинний бутило вий).
В три сухі пробірки наливають по 0,5 мл спиртів: пропілового (первинного спирту), ізопропілового (вторинного спирту) і третинного бутилового спирту. Потім в кожну пробірку додають по 1,5 мл реактиву Лукаса, перемішують вміст пробірок і залишають стояти 1-3 хвилини.
Які зміни відбуваються в пробірках з первинним, вторинним і третинним спиртами? Який спирт вступає в реакцію з реактивом Лукаса і за яким механізмом? Напишіть рівняння реакції і розгляньте її механізм. Які властивості спиртів (основні чи кислотні) проявляються в цій реакції?
Дослід 17.Реакції окислення спиртів.
Реактиви: етиловий і ізоаміловий спирти, хромова суміш, перманганат калію кристалічний, концентрована сульфатна кислота.
Обладнання: піпетки.
а) Окислення спиртів хромовою сумішшю. В дві пробірки наливають по 2-3 мл хромової суміши і по краплях при струшуванні додають в одну пробірку 0,5 мл етилового спирту ( Обережно! Суміш сильно розігрівається!), а в другу – 0,5 мл ізоамілового спирту. Колір розчинів змінюється з оранжевого на зелений. Відчувається характерний запах відповідних альдегідів.
Напишіть рівняння реакцій окислення хромовою сумішшю етилового спирту в оцтовий альдегід, а ізоамілового спирту – в ізовалеріановий альдегід. Підберіть коефіцієнти.
б) Окислення етилового спирту перманганатом калію. ( Тяга! ) Піпеткою, не торкаючись стінок, вносять в суху пробірку, що закріплена в штативі, 5 мл концентрованої сульфатної кислоти. Потім по стінці іншою піпеткою обережно приливають 5 мл етилового спирту таким чином, щоб одержати два шари. Після цього насипають 0,5-1 г KMnO4. Через деякий час на границі двох шарів виникають яскраві спалахи, відчувається запах оцтового альдегіду. Реакція відбувається за схемою:
5CH3-CH2OH + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5CH3-CH=O + 2MnSO4 + 8H2O + K2SO4
Цей дослід відомий в цікавій хімії під назвою «грім і блискавка».
Дослід 18. Виявлення домішок метилового спирту в етиловому спирті.
Реактиви: етиловий спирт-ректифікат, етиловий спирт з домішкою метилового спирту, фуксиносірчиста кислота ( в крапельниці ), концентрована хлоридна кислота.
Обладнання: спіралі з мідного дроту.
Ополіскують одну пробірку етиловим спиртом-ректифікатом, а другу – етиловим спиртом, що містить домішки СН3ОН. В кожну пробірку опускають розжарену спіраль з мідного дроту. Через 2-3 хвилини в пробірки наливають, не виймаючи спіралі, по 1,5-2 мл води, змивають цією водою конденсат парів зі стінок. Мідні спіралі виймають, а до розчинів в пробірках додають по 5 крапель фуксиносірчистої кислоти. Через декілька хвилин рідина в обох пробірках набуває рожево-фіолетового забарвлення. Після цього в кожну пробірку додають по 10 крапель концентрованої хлоридної кислоти і витримують 10-12 хвилин. В пробірці з чистим етанолом забарвлення зникає, а з домішкою метанолу забарвлення стає синім або синьо-фіолетовим. Цей метод дозволяє виявити домішки метилового спирту в кількості до 0,5%.
Дослід 19. Одержання діетилового етеру і його властивості.
Реактиви: суміш етилового спирту і концентрованої сульфатної кислоти ( 1:1 ), етиловий спирт, діетиловий етер, натрій металевий, бромна вода, 1%-й розчин перманганату калію, концентровані сульфатна і хлоридна кислоти, 10%-й розчин NaOH.
Обладнання: хімічні стакани (50-100 мл), піпетки, прямі газовідвідні трубки з відтягнутими кінцями, коркові пробки до пробірок, пінцет, фільтрувальний папір.
а) Одержання діетилового етеру і його горіння. В суху пробірку наливають 3 мл суміши етилового
спирту і концентрованої сульфатної кислоти (1:1) і обережно нагрівають її до початку кипіння. Після цього приймають пальник і до гарячої суміши доливають по стінці пробірки з піпетки 5-10 крапель етилового спирту. Діетиловий етер, що утворився визначають по запаху.
Потім пробірку закривають пробкою з прямою газовідвідною трубкою, що має відтягнутий кінець, знову обережно нагрівають пробірку і підпалюють етер, що виділяється. Чому діетиловий етер горить світним полум’ям на відміну від етилового спирту? Обрахуйте процентний вміст карбону в етанолі і в діетиловому етері.
Напишіть рівняння реакції утворення діетилового етеру і розгляньте її механізм.
б) Хімічні властивості етерів. В три сухі пробірки наливають по 1 мл діетилового етеру і додають в першу пробірку декілька крапель бромної води, в другу – декілька крапель 1%-го розчину KMnO4, в третю – невеличкий шматочок металевого натрію. Струшують вміст всіх трьох пробірок. Спостереження записують в Лабораторний журнал. Чи реагують етери з галогенами, окисниками, лужними металами?
в) Взаємодія діетилового етеру з мінеральними кислотами (утворення солей оксонію). В одну пробірку (суху!) наливають 2 мл концентрованої сульфатної кислоти, в другу – 2 мл концентрованої хлоридної кислоти. Охолоджують пробірки в стакані з крижаною водою, потім обережно додають в кожну пробірку по 1 мл охолодженого етеру (по краплях при струшуванні і охолодженні). Одержані гомогенні розчини, що не мають запаху етеру, обережно переливають в пробірки, що містять по 5 мл води з льодом. Спливає шар етеру, який збільшується при додаванні в пробірки декількох крапель 10%-го розчину NaOH.
Напишіть рівняння реакцій утворення солей оксонію і гідролізу їх в лужному середовищі. Які властивості етерів проявляються в цих реакціях?
Дослід 20. Властивості гліцерину і етиленгліколю.
Реактиви: гліцерин, етиленгліколь, 2%-й розчин купрум сульфату (ІІ), 10%-й розчин гідроксиду натрію, розчин сульфатної кислоти (1:1), гідросульфат калію.
а) Одержання гліцерату і гліколяту купруму. В пробірку наливають 3-4 краплі 2%-го розчину CuSO4 і 2-3 мл 10%-го розчину NaOH. До осаду блакитного кольору, що утворився, приливають декілька крапель гліцерину і суміш перемішують. Осад розчиняється, з’являється василькове забарвлення розчину внаслідок утворення комплексної сполуки – гліцерату купруму. Дослід повторюють, але замість гліцерина застосовують етиленгліколь.
Напишіть рівняння реакцій утворення гліцерату і гліколяту купруму.
б) Дегідратація гліцерину – утворення акролеїну. ( Тяга! ) В суху пробірку насипають шаром в 1 см KHSO4 і змочують його двома краплями гліцерину. Суміш сильно нагрівають – до утворення важких парів акролеїну з їдким перетворюється в піросульфат калію K2S2O7, який відбирає воду. запахом. (Нюхати обережно!). Гідросульфат калію при сильному нагріванні
Напишіть рівняння реакції дегідратації гліцерину (утворення акролеїну).
Контрольні питання:
А) 1,1-етандіол, 1,4-бутандіол, 1,2- пропандіол
Б) метандіол, 1,2- етандіол, 1,3-бутандіол
В) 1,5-пентандіол, 2,2- пропандіол, 2,3-бутандіол
Г) 1,2 –пропандіол, метандіол, 1,3-бутандіол
Д) 2,4 -пентандіол, 2,2- пропандіол, 2,3-бутандіол
Є) 1,6- гександіол, 1,2 –пропандіол, метандіол
2. Який спирт отримаємо з пропілену після приєднання до нього сірчаної кислоти та послідуючого гідролізу отриманого продукту?
3. Напишіть структурні формули вторинного бутилового спирту, третинного амілового спирту, метилвінілкарбінолу.
Лабораторна робота № 6
НІТРОСПОЛУКИ І АМІНИ АЛІФАТИЧНОГО РЯДУ
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями нітросполук та амінів аліфатичного ряду.
Завдання:
Теоретичні питання:
Дослід 21. Властивості нітрометану.
Реактиви: нітрометан, 3%-й розчин хлориду феруму (ІІІ), 5%-й розчин гідроксиду натрію, концентрований розчин гідроксиду натрію, діетиловий етер, цинк ( пил ), 1%-й спиртовий розчин фенолфталеїну (в крапельниці), лакмусовий папір (червоний і синій).
а) Таутомерія нітрометану. В пробірку наливають 2-3 краплі нітрометану і при енергійному струшуванні по краплях додають воду до повного розчинення нітрометану. Краплю одержаного розчину наносять на синій лакмусовий папірець. Чи змінюється забарвлення індикатору? Потім додають 1-2 краплі 1%-го спиртового розчину фенолфталеїну і при струшуванні по краплях приливають 5%-й розчин NaOH до появи стійкого малинового забарвлення. Таутомерні перетворення відбуваються за схемою:
Нітрометан Ациформа Натрієва сіль ациформи
Поясніть високу рухливість гідрогену в СН3- групі нітрометану.
До одержаного розчину додають 2-3 краплі 3%-го розчину FeCl3 і 1-2 мл діетилового етеру. Суміш струшують. З’являється інтенсивне забарвлення, що переходить до шару етеру. Забарвлення обумовлює комплексна сіль феруму (ІІІ) і ациформи нітрометану. Ця сіль розчинна в етері.
б) Відновлення нітрометану. Розчиняють в пробірці (при струшуванні) декілька крапель нітрометану в 1-2 мл концентрованого розчину гідроксиду натрію. Потім вносять в розчин трошки цинкового пилу і нагрівають реакційну суміш полум’ям пальника. До отвору пробірки підносять вологий червоний лакмусовий папірець. Чи змінюється його забарвлення? Обережно нюхають пари, що виділяються з пробірки.
Напишіть рівняння відновлення нітрометану металевим цинком в лужному середовищі.
Дослід 22. Властивості амінів.
Реактиви: 0,2 н. розчини (в крапельницях): амоніаку, первинного, вторинного і третинного амінів, універсальний індикаторний папір, концентрований розчин NaOH, хлорид метиламонія, 1%-й спиртовий розчин фенолфталеїну, натронне вапно, концентрована хлоридна кислота, оцтова кислота, 15%-й спиртовий розчин KOH, 3%-й розчин FeCl3, 5%-й розчин сульфату купруму, хлороформ, 10%-й розчин нітриту натрію, пікринова кислота (насичений розчин), червоний лакмусовий папір.
Обладнання: фарфорові чашки, водяні бані, вигнуті газовідвідні трубки, газовідвідні трубки з відтягнутим кінцем, кип’ятильники, хімічні лійки, стакани (100 мл), фільтрувальний папір, лід.
а) Горіння амінів і взаємодія їх з водою. В суху пробірку поміщають приблизно 0,5 г хлориду метиламонію і 1 г натронного вапна. Суміш ретельно перемішують скляною паличкою. Пробірку закривають пробкою з прямою газовідвідною трубкою, що має відтягнутий кінець, і нагрівають реакційну суміш полум’ям пальника. Метиламін, що виділяється підпалюють біля кінця газовідвідної трубки. На відміну від амоніаку аміни горять на повітрі. Потім підносять до отвору газовідвідної трубки вологий червоний лакмусовий папірець; він синіє, так як при розчиненні метиламіну у воді утворюються гідроксид-іони.
Напишіть рівняння реакцій: утворення метиламіну з хлориду метиламонію і гідроксиду натрію, горіння метиламіну, взаємодії метиламіну з водою.
б) Порівняння основних властивостей первинних, вторинних, третинних амінів і амоніаку. На смушку універсального паперу наносять краплі розчинів амоніаку, і первинного, вторинного, третинного амінів. Порівнюють забарвлення плям зі шкалою рН,визначають значення рН досліджуваних
амінів і амоніаку.
в) Утворення солей амінів. Метиламін одержують нагріванням хлориду метиламонію з натронним вапном.(див.дослід 22,а). До отвору пробірки, з якої виділяється газоподібний метиламін, підносять скляну паличку, змочену концентрованою хлоридною кислотою. Паличка обкутується туманом.
Поясніть дослід. Напишіть рівняння реакції.
В дві пробірки наливають по 1-2 мл : в одну – 3%-й розчин FeCl3, в другу – 5%-й розчин CuSO4. В кожну пробірку пропускають газоподібний метиламін. В пробірці з розчином хлориду феруму (ІІІ) випадає бурий осад, а в пробірці з розчином сульфату купруму осад блакитного кольору, що спочатку утворився, розчиняється з утворенням комплексної солі яскраво-синього забарвлення.
Напишіть рівняння реакцій ( з FeCl3 в іонному вигляді ).
г) Ізонітрильна реакція. ( Тяга! ) Ця реакція специфічна для первинних амінів. В пробірку вносять декілька кристалів хлориду метиламонію, додають 2-3 краплі хлороформу і 1 мл 15%-го спиртового розчину KOH. Суміш обережно нагрівають. З’являється характерний дуже неприємний запах ізонітрилу. ( Нюхати обережно! ). Ізонітрил отруйний, тому після досліду його гідролізують. Для цього в охолоджену пробірку, що містить ізонітрил, додають 3-4 мл концентрованої хлоридної кислоти. Реакції відбуваються за схемами:
д) Реакція первинних амінів з нітритною кислотою. Цю реакцію використовують як якісну реакцію на первинні аміни аліфатичного ряду. В пробірці розчиняють в 1 мл води 0,2 г хлориду метиламонію, потім приливають 1 мл 10%-го розчину нітриту натрію. При додаванні до реакційної суміші декількох крапель оцтової кислоти виділяється азот у вигляді дрібних бульбашок.
Напишіть рівняння реакції.
е) Реакція амінів з пікриновою кислотою. Більшість амінів утворює з пікриновою кислотою сполуки, що добре кристалізуються. (т.пл.150-220оС). Амоніак і солі амонію таких сполук не утворюють.
В пробірку наливають 1,5 мл насиченого водного розчину пікринової кислоти і пропускають в розчин метиламін (див.дослід 22, а). Суміш перемішують, потім пробірку поміщають в стакан з крижаною водою. Через деякий час виділяються кристали пікрату метиламіну.
Контрольні питання:
Лабораторна робота № 7
ЕТИЛЕНОВІ ВУГЛЕВОДНІ ( АЛКЕНИ ).
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями етиленових вуглеводнів.
Завдання:
Теоретичні питання:
Дослід 23. Одержання етилену і його властивості.
Реактиви: суміш для одержання етилену (суміш етилового спирту і концентрованої сульфатної кислоти в об’ємному співвідношенні 1:2), бромна вода, 1%-й розчин KMnO4, 10%-й розчин карбонату натрію, концентрована сульфатна кислота.
Обладнання: прилад для одержання етилену (пробірка з газовідвідними трубками і хлоркальцієвою трубкою,в якій знаходиться натронне вапно), кип’ятильники, фарфорові чашки.
а) Одержання етилену і його реакція з бромною водою. В суху пробірку наливають 5 мл суміші для одержання етилену (етиловий спирт і концентрована сульфатна кислота у співвідношенні 1:2). В реакційну суміш поміщають декілька кип’ятильників для рівномірного кипіння реакційної суміші, закривають пробірку пробкою з газовідвідною трубкою і закріпляють її в штативі. В середину газовідвідної трубки вставляють хлоркальцієву трубку з натронним вапном, розміщеним між двома ватними тампонами. Натронне вапно повинно бути шматочками, розміром 2-5 мм (газоподібні речовини повинні вільно проходити скрізь хлоркальцієву трубку!).
Рис.9. Прилад для одержання етилену:
1 – пробірка із сумішшю для одержання етилену; 2 – кип’ятильники;
3 – хлоркальцієва трубка з натронним вапном
В штатив ставлять пробірку з 2 мл бромної води. Пробірку, в якій міститься суміш для одержання етилену, обережно нагрівають, слідкуючи за тим, щоб піна, що утворюється при кипінні, не попала в хлоркальцієву трубку. Етилен,що утворюється, пропускають через бромну воду, яка швидко знебарвлюється (якісна реакція на кратні зв’язки).
Напишіть рівняння реакції утворення етилену з етилсульфатної кислоти
(реакція відбувається при температурі біля 170оС).
Етилен реагує з бромом за електрофільним механізмом (АЕ). Розгляньте його. Яку роль в цій реакції відіграє вода?
б) Реакція етилену з водним розчином перманганату калію (реакція Є.Є.Вагнера). В пробірку наливають 2 мл 1%-го розчину KMnO4, додають 0,5 мл 10%-го розчину соди і пропускають етилен. Забарвлення перманганату калію зникає, натомість утворюється пластівчастий осад бурого кольру. Якщо етилен пропускати тривалий час, осад може розчинитися. Реакція Вагнера відбувається за схемою:
3СН2=СН2 + 2KMnO4 + 4H2O = 3HO-CH2-CH2-OH + 2MnO2 + 2KOH
Реакція Вагнера – якісна реакція на кратні зв’язки.
в) Окислення етилену в кислому середовищі. В пробірку наливають 2 мл 1%-го розчину KMnO4, додають 1 краплю концентрованої сульфатної кислоти і пропускають етилен. Розчин швидко знебарвлюється, пластівці бурого кольору не утворюються, бо окислення проходить більш глибоко.
г) Горіння етилену. Підпалюють етилен біля кінця газовідвідної трубки. Він горить світним полум’ям. Вносять в полум’я етилену фарфорову чашку. Поясніть, чому на фарфоровій чашці утворюється чорна пляма.
Розрахуйте вміст карбону і гідрогену в молекулі етилену в масових долях (%). Напишіть рівняння реакції горіння етилену.
Або
В пробірку помістіть 8 краплин концентрованої сірчаної кислоти, 4 краплини етилового спирту і кілька крупинок Al2O3 в якості каталізатора. Закрийте пробірку пробкой з газовідвідною трубкою і її кінець опустіть в пробірку з 4 краплинами насиченої бромної води Br2+H2O. Нагрівайте пробірку і побачивши, що бромна вода швидко знебарвлюється, швидко опустіть кінець газовідвідної трубки у завчасно приготовлену пробірку з 1 краплиною 0,1 н KMnO4 і 5 краплями води. Продовжуючи нагрівання звертаємо увагу на знебарвлення розчину перманганату калію. Зразу ж прибираємо пробірку з перманганатом та підпалюємо газоподібний етилен у кінця трубки. Горить полум’ям із світінням.
Дослід 24. Властивості рідких ненасичених вуглеводнів ряду етилену (алкенів).
Реактиви: ненасичені рідкі вуглеводні (бензин, гас), 3%-й розчин брому в CCl4, 1%-й розчин KMnO4, 10%-й розчин карбонату натрію, концентрована сульфатна кислота, синій лакмусовий папір.
Обладнання: фільтрувальний папір.
а) Бромування ненасичених вуглеводнів. ( Тяга! ) В суху пробірку наливають 1 мл ненасичених вуглеводнів і додають по краплях при струшуванні 3%-й розчин брому в CCl4. Якщо жовте забарвлення зникає дуже повільно, суміш обережно підігрівають на водяній бані. До отвору пробірки підносять вологий лакмусовий папірець, переконуються що колір його не змінюється.
Напишіть рівняння реакції приєднання брому до 1-гексену, і розгляньте її механізм (АЕ). Розрахуйте, скільки грамів 3%-го розчину брому знадобиться для бромування 1 г 1-гексену.
б) Окислення алкенів водним розчином перманганату калію. В пробірку наливають 1,5-2 мл ненасичених вуглеводнів, додають 1 мл 10%-го розчину соди, потім по краплях при струшуванні – 1%-й розчин перманганату калію. Забарвлення перманганату калію зникає, з’являється осад бурого кольору. Якщо зникнення забарвлення перманганату побачити важко, в реакційну суміш занурюють смушку фільтрувального паперу, яка вбирає лише розчин, але не осад. Колір розчину на фільтрувальному папері видно дуже добре.
Напишіть рівняння реакції окислення 1-гексену.
в) Реакція алкенів з концентрованою сульфатною кислотою. В суху пробірку наливають 1 мл ненасичених вуглеводнів, додають 1 мл концентрованої сульфатної кислоти і струшують суміш протягом декількох хвилин.( Спочатку – обережно! ).Якщо суміш сильно розігрівається, пробірку охолоджують водою. Шар алкену зникає, суміш набуває бурого кольору.
Напишіть рівняння реакції утворення алкілсульфатної кислоти і розгляньте її механізм (АЕ) на прикладі 1-гексену.
Реакцією з концентрованою сульфатною кислотою користуються для очистки насичених вуглеводнів від домішок ненасичених вуглеводнів.
Дослід 25.Властивості поліетилену.
Реактиви: поліетилен (гранули), концентрована сульфатна кислота.
Обладнання: стакани хімічні (100 мл), пінцети, азбестові сітки.
а) Поліетилен у вигляді гранул або шматочків опускають в стакан з водою. Він плаває по поверхні, бо легше за воду.
б) В пробірку наливають 2 мл концентрованої сульфатної кислоти і вносять шматочок поліетилену. Через 2-3 хвилини обережно виймають шматочок поліетилену з кислоти, промивають водою і переконуються в тому, що він не змінився.
в) Шматочок поліетилену поміщають на азбестову сітку і нагрівають до тих пір, поки він не стане м’яким. Скляною паличкою йому надають будь якої форми і охолоджують. В охолодженому вигляді поліетилен зберігає форму.
Контрольні питання:
Лабораторна робота № 8
АЦЕТИЛЕНОВІ ВУГЛЕВОДНІ ( АЛКІНИ ). ДІЄНОВІ ВУГЛЕВОДНІ (АЛКАДІЄНИ). КАУЧУКИ
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями ацетиленових вуглеводнів, дієнових вуглеводнів та каучуків.
Завдання:
Теоретичні питання:
Дослід 26. Добування і властивості ацетилену.
Реактиви: карбід кальцію (шматочки), бромна вода, 1%-й розчин KMnO4, 10%-й розчин соди, 1%-й розчин аргентум нітрату, 5%-й розчин амоніаку, аміачний розчин кипрум (І) хлориду.
Обладнання: вигнуті газовідвідні трубки, короткі прямі газовідвідні трубки з відтягнутим кінцем, фарфорові чашки, фільтрувальний папір.
а) Одержання ацетилену і його горіння. ( Тяга! ) В пробірку поміщають шматочок карбіду кальцію, приливають приблизно 1 мл води і зразу ж закривають її пробкою з газовідвідною трубкою, що має відтягнутий кінець. Підпалюють ацетилен, що виділяється, біля кінця газовідвідної трубки. Спостерігають характер полум’я. Потім міняють газовідвідну трубку на вигнуту з широким отвором і знову підпалюють ацетилен. Вносять в полум’я фарфорову чашку, на якій утворюється чорна пляма.
Напишіть рівняння реакцій одержання ацетилену з СаС2 і його горіння.
б) Реакція ацетилену з бромною водою. Закривають пробірку з карбідом кальцію і водою пробкою з газовідвідною трубкою і пропускають ацетилен в бромну воду. Поясніть, чому знебарвлення бромної води відбувається значно швидше, ніж при реакції з етиленом.
Напишіть рівняння реакції ацетилену з бромною водою.
в) Окислення ацетилену перманганатом калію. В пробірку наливають 1 мл розчину перманганату калію, додають такий же об’єм розчину карбонату натрію і потім пропускають в одержаний розчин ацетилен. Поступово забарвлення розчину зникає, з’являється пластівчастий осад MnO2 бурого кольору. При окисленні ацетилену утворюється суміш речовин, частково відбувається повне окислення до оксиду карбону (IV).
Напишіть рівняння реакції окислення ацетилену до щавлевої кислоти НООС-СООН. Підберіть коефіцієнти.
г) Одержання металевих похідних ацетилену – ацетиленідів. Робота з ацетиленідами вимагає дотримання правил техніки безпеки! В сухому вигляді при слабкому нагріванні або при ударі вони вибухають з великою силою,. тому неможна повністю висушувати ацетиленіди. Особливо небезпечним у сухому вигляді є ацетиленід аргентуму.
Одержання ацетиленіду купруму (І). В пробірку наливають 2-3 мл безбарвного аміачного розчину хлориду купруму (І) [Cu(NH3)2]Cl і пропускають через розчин ацетилен. Розчин набуває червоно-бурого кольору, потім випадає червоно-бурий осад ацетиленіду купруму (І). Цю дуже чутливу реакцію застосовують для виявлення слідів ацетилену. Змочують смушку фільтрувального паперу аміачним розчином хлориду купруму (І) і підносять її до отвору пробірки, з якої виділяється ацетилен. З’являється червоно-буре забарвлення.
Напишіть рівняння реакції утворення ацетиленіду купруму (І). Які властивості ацетилену проявляються в цій реакції?
Одержання ацетиленіду аргентуму. В пробірку наливають 2 мл 1%-го розчину AgNO3 і додають по краплях 5%-й розчин амоніаку до повного розчинення осаду, що утворюється на початку. Через одержаний безбарвний розчин пропускають ацетилен. Випадає жовтувато-сірий осад ацетиленіду аргентуму (забарвлення обумовлено домішками). Осад відфільтровують, промивають невеликою кількістю води, віджимають у фільтрувальному папері, переносять на сухий фільтрувальний папір і обережно нагрівають на азбестовій сітці. ( Тяга! Захисні окуляри! ) Ацетиленід аргентуму розкладається з вибухом. Залишки його знищують: поміщають разом з фільтрувальним папером в стакан з водою і додають концентровану хлоридну, або нітратну кислоту ( 1-2 мл ).
Напишіть рівняння реакцій: одержання ацетиленіду аргентуму, розкладу ацетиленіду аргентуму при нагріванні (вибух) і при дії хлоридної кислоти.
Дослід 27. Ненасичений характер каучуку.
Реактиви: 5%-й розчин каучуку в бензині (або гумовий клей), 3%-й розчин брому в бензині.
Обладнання: піпетки.
В пробірку наливають 2 мл розчину каучуку в бензині (або гумового клею) і піпеткою приливають по краплях 3%-й розчин брому в бензині.( Тяга! ) Після додавання кожної порції розчину брому пробірку енергійно струшують. Відбувається знебарвлення брому.
28.Розпізнавання каучуків.
Реактиви: реактив для визначення каучуків по продуктах їх піролізу, зразки каучуків (натурального, бутадієнового, бутадієн-стирольного, бутадієн-нітрильного, хлоропренового).
Обладнання: вигнуті газовідвідні трубки, стакани, лід.
Суху пробірку з 3-5 шматочками (завбільшки з горошину) досліджує- мого каучуку закривають пробкою з вигнутою газовідвідною трубкою. Кінець газовідвідної трубки опускають в пробірку-приймач, яка містить 1 мл реактиву для визначення каучуків. Приймач занурюють в стакан з крижаною водою і льодом. Прогрівають всю пробірку з зразками каучука, потім поступово посилюють нагрівання нижньої частини пробірки. Газоподібні продукти піролізу каучуків забарвлюють реактив: натуральний каучук – в червоно-фіолетовий колір, бутадієновий і бутадієн-стирольний – в зелений, бутадієн-нітрильний – в вишнево-червоний, хлоропреновий – в бузковий.
Контрольні питання:
Лабораторна робота № 9
АЛЬДЕГІДИ І КЕТОНИ АЛІФАТИЧНОГО РЯДУ
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями альдегідів та кетонів аліфатичного ряду.
Завдання:
Теоретичні питання:
Дослід 29. Одержання альдегідів і деякі кольорові реакції на них.
Реактиви: етиловий спирт, 10%-й розчин формальдегіду, оцтовий альдегід, 10%-й розчин оцтового альдегіду, фуксиносірчиста кислота, концентрована хлоридна кислота, свіжовиготовлений 0,5%-й водний розчин резорцину, 0,5%-й водний розчин нітропрусиду натрію, піперидин, K2Cr2O7, 10%-й розчин K2Cr2O7, гідросульфат калію KHSO4, 1%-й розчин перманганату калію, 10%-й розчин соди, 2%-й розчин сульфату купруму (ІІ), 10%-й розчин NaOH, 1%-й розчин AgNO3, 5%-й розчин амоніаку, 10%-й розчин сульфатної кислоти.
Обладнання: спіраль з мідного дроту, вигнуті газовідвідні трубки, піпетки, стакани хімічні (50-100 мл), фільтрувальний папір, лід.
а) Реакція альдегідів з фуксиносірчистою кислотою. В пробірку наливають 1 мл розчину фуксиносірчистої кислоти і добавляють декілька крапель 10%-го розчину формальдегіду. Пробірку ставлять в штатив. В другу пробірку до фуксиносірчистої кислоти додають таку ж кількість 10%-го розчину оцтового альдегіду і також залишають її. Через декілька хвилин в пробірці з формальдегідом з’являється фіолетове забарвлення, а в пробірці з оцтовим альдегідом – рожево-фіолетове.
При додаванні до забарвлених розчинів по 0,5 мл концентрованої хлоридної кислоти відбуваються такі зміни: забарвлення в пробірці з формальдегідом переходить в фіолетово-синє, а в пробірці з оцтовим альдегідом через декілька хвилин воно зникає.
«Фуксин» являє собою суміш декількох трифенілметанових барвників. Забарвленим є катіон, що містить систему спряжених зв’язків з аміногрупами на кінцях цієї системи. При приєднанні сірчистої кислоти і оксиду сульфуру (IV) відбувається розрив спряженої системи і, як наслідок, - зникнення забарвлення. При приєднанні альдегідів до безбарвної фуксиносірчистої кислоти, внаслідок перегрупування знову виникає спряжена система, а з нею і колір. Відтінок забарвлення цих сполук залежить від природи альдегіду:
При додаванні надлишку мінеральної кислоти відбувається розщеплення продуктів приєднання альдегідів до фуксиносірчистої кислоти (розчин поступово знебарвлюється). Виключення складає похідне формальдегіду.
б) Кольорова реакція на формальдегід з резорцином. В пробірку наливають 3 мл 0,5%-го розчину резорцину і 1 мл 10%-го розчину формальдегіду. Піпеткою обережно по стінці пробірки додають 1-2 мл концентрованої сульфатної кислоти. На межі двох рідин з’являється малинове кільце.
в) Кольорова реакція оцтового альдегіду з нітропрусидом натрію. До 5 мл 0,5%-го розчину нітропрусиду натрію додають 0,3 мл оцтового альдегіду і 0,2 мл піперидину. При струшуванні з’являється темно-синє забарвлення.
г) Одержання оцтового альдегіду окисленням етилового спирту оксидом купруму (ІІ). Змочують етиловим спиртом стінки сухої пробірки. Нагрівають спіраль з мідного дроту в полум’ї пальника до утворення на її поверхні чорного нальоту оксиду купруму (ІІ). Розжарену спіраль опускають в підготовлену пробірку. Цю операцію повторюють декілька разів. Оцтовий альдегід в невеликій концентрації пахне яблуками. Доводять наявність оцтового альдегіду реакцією з фуксиносірчистою кислотою.
Напишіть рівняння реакції окислення етилового спирту оксидом купруму (ІІ).
д) Одержання оцтового альдегіду окисленням етилового спирту двохромовокислим калієм. В пробірку насипають 0,5 г K2Cr2O7, приливають 2 мл 10%-го розчину сульфатної кислоти і поступово при струшуванні – 2 мл етилового спирту. Відбувається нагрівання суміші і зміна її забарвлення. Пробірку закривають пробкою з вигнутою газовідвідною трубкою, кінець якої опущений в пробірку-приймач з 2 мл води. Приймач знаходиться в стакані з крижаною водою і льодом. Обережно нагрівають пробірку з реакційною сумішшю і відганяють леткі продукти протягом 2-3 хвилин. Частину одержаного водного розчину, що містить оцтовий альдегід, використовують для реакції з фуксиносірчистою кислотою, другу частину – для реакції срібного дзеркала (дослід 33,а), третю частину – для реакції з гідроксидом купруму (ІІ) (дослід 33,б).
Напишіть рівняння реакції окислення етилового спирту в оцтовий альдегід двохромовокислим калієм в кислому середовищі. Підберіть коефіцієнти.
Дослід 30. Деякі властивості ацетону.
Реактиви: ацетон, 10%-й розчин NaOH, 10%-й розчин нітропрусиду натрію (свіже виготовлений), оцтова кислота, насичений розчин гідросульфіту натрію (NaHSO3), 10%-й розчин хлоридної кислоти, 10%-й розчин Na2CO3.
Обладнання: целулоїд, ацетатний шовк, предметні скельця, стакани (50-100 мл), мікроскоп, лід.
а) Властивості ацетону, як розчинника. В пробірки вносять по невеличкому шматочку целулоїду (фото- або кінострічки), ацетатного шовку і додають по 3-4 мл ацетону. Перемішуючи скляною паличкою, розчиняють зразки. В’язким розчином, одержаним при розчиненні плівки, змазують предметне скельце; після випаровування ацетону утворюється шар лаку. Змочують ацетоном кінці двох шматочків кінострічки, через 0,5-1 хвилину накладають їх один на одний і притискають. Після висихання ацетону шматочки стрічки склеюються.
б) Виявлення ацетону пробою Легаля. До 10 мл води додають 5-6 крапель свіжевиготовленого 10%-го розчину нітропрусиду натрію, 2-3 краплі ацетону і 3-4 краплі 10%-го розчину гідроксиду натрію З’являється темно-червоне забарвлення, що переходить в оранжеве. При додаванні по краплям оцтової кислоти розчин стає вишнево-червоним. Пробою Легаля користуються для клінічного виявлення ацетону в сечі.
в) Реакція ацетону з гідросульфітом натрію. В пробірку наливають 3 мл насиченого розчину гідросульфіту натрію і при енергійному струшуванні додають 1 мл ацетону. Суміш розігрівається. При охолодженні її в стакані з крижаною водою випадає осад. Якщо осад зразу не появляється, то викликають кристалізацію потиранням скляною паличкою о стінки пробірки. Переносять невелику кількість кристалів гідросульфітної сполуки ацетону на предметне скельце і розглядають їх під мікроскопом при збільшенні у 120 разів.
Напишіть рівняння реакції ацетону з гідросульфітом натрію і розгляньте її механізм (АN). Чи буде відбуватися реакція, якщо замість ацетону взяти 2-бутанон або 3-пентанон?
Відфільтровують кристали гідросульфітного похідного ацетону і переносять їх в дві пробірки. В одну пробірку приливають 1 мл 10%-го розчину хлоридної кислоти, а в другу - 1 мл 10%-го розчину Na2CO3. Злегка пробірки нагрівають і відмічають запах парів, що виділяються.
(Нюхати обережно ! )
Напишіть рівняння цих реакцій.
Дослід 31. Реакції заміщення карбонільного оксигену.
Реактиви: оцтовий альдегід, ацетон, гідрохлорид фенілгідразину (насичений розчин), ацетат натрію, 25%-й розчин амоніаку, 80-90%-й розчин етилового спирту, 20-40%-й розчин формальдегіду, 10%-й розчин сульфатної кислоти, 10%-й розчин гідроксиду натрію.
Обладнання: фарфорові чашки, азбестові сітки, хімічні лійки, водяні бані, стакани хімічні (50-100 мл), фільтрувальний папір, лід.
а) Одержання фенілгідразону оцтового альдегіду. В пробірку поміщають 0,5 мл насиченого розчину гідрохлориду фенілгідразину, додають невелику кількість кристалічного ацетату натрію і при струшуванні приливають 0,5 мл оцтового альдегіду. Випадають кристали фенілгідразону оцтового альдегіду.
Напишіть рівняння реакції. Для чого додають в реакційну суміш ацетат натрію?
б) Одержання уротропіну і його гідроліз. В фарфорову чашку наливають 5 мл формаліну (20-40%-го) і при помішуванні скляною паличкою додають концентрований розчин амоніаку до появи запаху амоніаку. Випаровують воду з реакційного середовища спочатку при нагріванні чашки на азбестовій сітці, потім на водяній бані. Під час випаровування суміш помішують скляною паличкою. Одержаний таким чином уротропін очищають кристалізацією з 80-90%-го спирту. Для цього сухий залишок переносять з фарфорової чашки в пробірку, додають трошки спирту і нагрівають при струшуванні на водяній бані. Якщо осад розчиниться не повністю, додають ще трошки спирту. Гарячий спиртовий розчин уротропіну швидко фільтрують через складчатий фільтр. При охолодженні фільтрату з нього випадає осад очищеного уротропіну. Осад переносять на фільтрувальний папір, віджимають кристали від надлишку розчинника.
Напишіть рівняння реакції одержання уротропіну (гексаметилентетрамі-
ну) і його структурну формулу. Яке практичне значення має уротропін?
Вносять по 0,1-0,2 г уротропіну в дві пробірки. В одну пробірку додають 1 мл 10%-го розчину сульфатної кислоти, в другу 1 мл 10%-го розчину гідроксиду натрію. Нагрівають вміст пробірок до кипіння і по запаху ( Обережно! ) визначають речовини, що виділяються з реакційного середовища.
При гідролізі уротропіну в кислому середовищі виділяється формальдегід, а амоніак з сульфатною кислотою утворює сіль амонію:
(СН2)6N4 + 6H2O + 2H2SO4 = 6CH2=O + 2(NH4)2SO4
При гідролізі уротропіну в лужному середовищі виділяється амоніак.
Дослід 32. Реакція ацетону з бромом.
Реактиви: ацетон, 3%-й розчин брому в CCl4, 10%-й розчин гідроксиду натрію, розчин фуксиносірчистої кислоти, лакмусовий папір синій.
Обладнання: фільтрувальний папір.
Одержання бромацетону. (Тяга! ) В суху пробірку наливають 1 мл 3%-го розчину брому в CCl4 і додають декілька крапель ацетону. Пробірку злегка нагрівають, бромоводень, що виділяється, визначають по почервонінню вологого лакмусового папірця, який підносять до отвору пробірки. Коли рідина знебарвиться, змочують нею смушку фільтрувального паперу і після випаровування розчинника обережно нюхають: бромацетон має специфічний запах і сльозоточиву дію. Залишки бромацетону гідролізують розчином гідроксиду натрію.
Напишіть рівняння реакції одержання бромацетону. Чому атоми гідрогену в молекулі ацетону мають підвищену рухливість?
Дослід 33. Реакції окислення альдегідів.
Реактиви: формалін ( 40%-й розчин формальдегіду), 5%-й розчин формальдегіду, 1%-й розчин гідроксиду натрію, 2%-й розчин купрум (ІІ) сульфату, 10%-й розчин нітратної кислоти, 1%-й розчин аргентум нітрату, 5%-й розчин амоніаку (в крапельниці).
Обладнання: водяні бані, термометри.
а) Окислення формальдегіду аміачним розчином гідроксиду аргентуму (реактивом Толленса). Ця реакція має назву «реакція срібного дзеркала». Для проведення цієї реакції необхідно використовувати абсолютно чистий посуд. Для цього в пробірці спочатку обережно кип’ятять протягом 1-2 хвилин приблизно 5 мл 10%-го розчину гідроксиду натрію, потім ополіскують її дистильованою водою. В чистій пробірці готують реактив Толленса: до 2-3 мл 1%-го розчину аргентум нітрату додають по краплях при струшуванні 5%-й розчин амоніаку до тих пір, поки осад, що утворюється на початку, повністю не розчиниться. Надлишок амоніаку в розчині знижує чутливість реакції. До одержаного безбарвного розчину додають декілька крапель 5%-го розчину формальдегіду і нагрівають пробірку декілька хвилин на водяній бані при 60-70оС. На стінках пробірки поступово утворюється шар срібла у вигляді дзеркала (іноді срібло виділяється у вигляді темного рихлого осаду).
Напишіть рівняння реакцій: утворення реактиву Толленса і окислення ним формальдегіду до мурашиної кислоти. Підберіть коефіцієнти. Чому в цю реакцію не вступає ацетон (і інші кетони)?
б) Окислення формальдегіду гідроксидом купруму (ІІ). В пробірку наливають 2 мл 5%-го розчину формальдегіду, 2 мл 10%-го розчину NaOH і при струшуванні додають по краплях 2%-й розчин CuSO4 до появи зависі, що не зникає. Верхню частину рідини нагрівають до кипіння ( Не кип’ятити! ). Блакитне забарвлення змінюється на жовте (осад), а потім на червоне (осад). Ця реакція, як і реакція срібного дзеркала є якісною реакцією на альдегіди.
Які сполуки мають блакитний, жовтий і червоний колір? Напишіть рівняння реакції окислення формальдегіду гідроксидом купруму (ІІ) до мурашиної кислоти. Підберіть коефіцієнти.
Контрольні питання:
Лабораторна робота № 10
МОНОКАРБОНОВІ КИСЛОТИ ТА ЇХ ПОХІДНІ
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями монокарбонових кислот та їх похідних.
Завдання:
Дослід 34.Порівняння сили карбонових і мінеральних кислот.
Реактиви: .0,1 н. розчини кислот: мурашиної, оцтової, масляної, хлоридної (в крапельницях), універсальний індикаторний папір зі шкалою рН, форміат натрію.
На смушку індикаторного паперу наносять по краплі розчинів органічних кислот і хлоридної кислоти. За допомогою шкали визначають рН цих розчинів. Результати досліду записуються в Лабораторний журнал.
Дослід 35. Властивості мурашиної кислоти.
Реактиви: мурашина кислота, 10%-й розчин гідроксиду натрію, 1%-й розчин AgNO3, 5%-й розчин амоніака, концентрована сульфатна кислота, вапнякова вода, 5%-й розчин перманганату калію.
Обладнання: бані водяні, вигнуті газовідвідні трубки, піпетки.
а) Взаємодія мурашиної кислоти з аміачним розчином аргентум нітрату (реакція срібного дзеркала). В молекулі мурашиної кислоти є альдегідна група, тому виявити її в розчині можна реакціями, характерними для альдегідів, наприклад реакцією срібного дзеркала.
Готують в пробірці реактив Толленса. Для цього до 1-2 мл 1%-го розчину аргентум нітрату додають 1-2 краплі 10%-го розчину гідроксиду натрію, осад, що утворився розчиняють додаючи по краплям 5%-й розчин амоніаку. До одержаного прозорого розчину додають 0,5 мл розчину форміату натрію. Пробірку з реакційною сумішшю нагрівають декілька хвилин на водяній бані (60-70оС). Металеве срібло виділяється у вигляді нальоту на стінках пробірки або у вигляді темного осаду.
Напишіть рівняння реакції окислення форміату натрію реактивом Толленса.
б) Окислення мурашиної кислоти перманганатом калію. В пробірку наливають приблизно 0,5 г мурашиної кислоти або розчину її солі, 0,5 мл 10%-го розчину сульфатної кислоти і 1 мл 5%-го розчину KMnO4. Пробірку закривають газовідвідною трубкою, кінець якої опускають в другу пробірку з 2 мл вапнякової (або баритової) води і нагрівають реакційну суміш.
Які зміни в пробірках Ви спостерігаєте? Окислення мурашиної кислоти перманганатом калію в кислому середовищі відбувається за схемою:
5H-COOH + 2KMnO4 = 3H2SO4 = 5CO2 +K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
в) Розклад мурашиної кислоти при нагріванні з концентрованою сульфатною кислотою. ( Тяга! ) В суху пробірку наливають 1 мл мурашиної кислоти і 1 мл концентрованої сульфатної кислоти. Пробірку закривають пробкою з газовідвідною трубкою і обережно нагрівають. Мурашина кислота розкладається за схемою:
H-COOH = CO + H2O
Оксид карбону (ІІ) підпалюють біля отвору газовідвідної трубки, Зверніть увагу на характер полум’я. Після закінчення роботи пробірку з реакційною сумішшю необхідно охолодити, щоб припинити виділення отруйного СО.
Яка роль в цій реакції концентрованої сульфатної кислоти?
Дослід 36. Властивості оцтової кислоти і її солей.
Реактиви: оцтова кислота льодяна, 10%-й розчин оцтової кислоти, розчини індикаторів: метилового оранжевого, синього лакмусу, фенолфталеїну; 10%-й розчин ацетату натрію, 10%-й розчин карбонату натрію, 3%-й розчин FeCl3, оксид купруму (ІІ) (порошок), синій лакмусовий папір.
Обладнання: хімічні стакани (50-100 мл), лід.
а) Кристалізація оцтової кислоти. Оцтова кислота має температуру плавлення +16,6оС. При охолодженні вона кристалізується. Її кристали нагадують лід, тому безводну оцтову кислоту називають льодяною.
Пробірку з 1-2 мл льодяною оцтовою кислотою ставлять на декілька хвилин в стакан з льодом. Відмічають вигляд кристалів.
б) Кислотні властивості оцтової кислоти. В три пробірки наливають по 1 мл 10%-го розчину оцтової кислоти. В першу пробірку додають 1-2 краплі розчину метилоранжу, в другу – 1-2 краплі розчину синього лакмусу, в третю – 1-2 краплі спиртового розчину фенолфталеїну. Відмічають, в яких пробірках індикатори змінили забарвлення.
Результати спостережень заносять в Лабораторний журнал.
в) Взаємодія оцтової кислоти з карбонатом натрію. До 3-4 мл 10%-го розчину карбонату натрію приливають 2-3 мл льодяної оцтової кислоти.
Що Ви спостерігаєте? Напишіть рівняння реакції. Який висновок можна зробити про кислотні властивості оцтової і карбонатної кислот? Чи буде оцтова кислота взаємодіяти з розчинами Na2SO4 і NaCl?
г) Взаємодія оцтової кислоти з оксидом купруму (ІІ). В пробірку поміщають 0,2 г порошкоподібного CuO і приливають 2-3 мл оцтової кислоти. Потім пробірку обережно нагрівають і звертають увагу на колір розчину.
Напишіть рівняння реакції.
д) Утворення і гідроліз ацетату феруму (ІІІ). В пробірку наливають 2-3 краплі 10%-го розчину ацетату натрію і добавляють декілька крапель 3%-го розчину FeCl3. З’являється жовтувато-червоне забарвлення розчину внаслідок утворення розчинної комплексної солі – хлориду основного гексаацетату феруму (ІІІ) [Fe3(OH)2(CH3COO)6]Cl . При кип’ятінні розчину відбувається гідроліз комплексної солі (спрощено ацетату феруму) з утворенням основної солі – двозаміщеного ацетату феруму (ІІІ), яка випадає в осад червоно-бурого кольору.
Цю реакцію застосовують для видалення з розчинів іонів трьохвалентного феруму. Аналогічно реагують з FeCl3 мурашина і пропіонова кислоти.
Дослід 37.Одержання і властивості вищих насичених кислот та їх солей.
Реактиви: мило (стружки), 1%-й водний розчин мила, спиртовий розчин мила, 10%-й розчин сульфатної кислоти. 10%-й розчин хлоридної кислоти, 10%-й розчин оцтової кислоти, 5%-й розчин хлориду кальцію, 5%-й розчин ацетату плюмбуму, 5%-й розчин сульфату купруму (ІІ), 1%-й спиртовий розчин фенолфталеїну, 10%-й розчин
Обладнання: піпетки, годинникові скельця, хімічні стакани (50-100 мл).
а) Гідроліз натрієвих солей вищих жирних кислот (гідроліз мила). В суху пробірку наливають 1 мл спиртового розчину мила і додають декілька крапель спиртового розчину фенолфталеїну. Потім безбарвну суміш обережно (по стінці) приливають в пробірку з водою. На межі розділу шарів води і мила з’являється кільце малинового кольору.
Чому з’явилося забарвлення? Напишіть рівняння реакції гідролізу мила.
б) Виділення вищих жирних кислот з мила. В стакані розчиняють 1 г мильної стружки в 10 мл дистильованої води. Одержаний розчин розливають в чотири пробірки. В одну з них приливають 2 мл 10%-го розчину сульфатної кислоти.
Що Ви спостерігаєте? Напишіть рівняння реакції.
Суміш нагрівають майже до кипіння. Розплавлені жирні кислоти спливають у вигляді шару, який твердіє при охолодженні. Які вищі насичені кислоти входять до складу мила?
в) Утворення нерозчинних солей вищих жирних кислот. До другої частини мильного розчину, одержаного в досліді 37,б, додають 1 мл 5%-го розчину хлориду кальцію, до третій частини – 1 мл 5%-го розчину ацетату плюмбуму, до четвертої частини – 1 мл 5%-го розчину сульфату купруму (ІІ).
Що відбувається? Напишіть рівняння реакцій. Свинцеві мила застосовують в медицині під назвою «свинцевий пластир».
Пробірку з осадом мідного мила (світло-блакитного кольору) нагрівають до початку кипіння, при цьому мідне мило спливає у вигляді смарагдово-зеленого кільця. Якщо в розчині знаходиться надлишок натрієвого мила, то зелене кільце не утворюється. В цьому випадку додають ще трошки 5%-го розчину сульфату купруму і знову суміш нагрівають до кипіння.
г) Висолювання мила. В пробірку наливають 2-3 мл водного розчину мила, підігрівають його і потім вносять при перемішуванні скляною паличкою сухий хлорид натрію до одержання насиченого розчину. По мірі насичення розчину хлоридом натрію розчинність мила зменшується, розчин починає мутніти і потім натрієве мило спливає над прозорою рідиною. Цей процес має назву висолювання і часто застосовується в лабораторній практиці і в промисловості для виділення органічних речовин з водних розчинів.
Дослід 38. Одержання і гідроліз похідних карбонових кислот.
Реактиви: етиловий спирт, льодяна оцтова кислота, концентрована сульфатна кислота, 10%-й розчин сульфатної кислоти, 10%-й розчин гідроксиду натрію, 30%-й розчин гідроксиду натрію, насичений розчин хлориду натрію, етилацетат, ацетамід, червоний і синій лакмусовий папір.
Обладнання: водяні бані, термометри, зворотні холодильники до пробірок.
а) Реакція етерифікації. Одержання етилацетату (оцтовоетилового естеру). Каталізаторами реакції етерифікації служать мінеральні кислоти (сульфатна, хлоридна). В сухій пробірці змішують 2 мл етилового спирту, 2 мл льодяної оцтової кислоти і 1 краплю концентрованої сульфатної кислоти. Пробірку закривають пробкою з повітряним зворотним холодильником. Суміш в пробірці перемішують струшуванням і нагрівають 8-10 хвилин на водяній бані (65-70оС). (Реакційна суміш не повинна кипіти!) Потім пробірку охолоджують і приливають 3-4 мл насиченого розчину хлориду натрію (висолювання!). Етилацетат спливає у вигляді безкольорової рідини з приємним запахом.
Напишіть рівняння реакції утворення етилацетату і розгляньте її механізм. Яка роль в цій реакції сульфатної кислоти?
б) Гідроліз етилацетату. В три пробірки наливають по 3 мл етилацетату. В одну з них додають 1 мл води, в другу – 1 мл 10%-го розчину сульфатної кислоти, в третю – 1 мл 30%-го розчину гідроксиду натрію. Всі пробірки закривають пробками з зворотними холодильниками. Реакційні суміші перемішують струшуванням, і поміщають пробірки на 5-10 хвилин у водяну баню (65-75оС).
Після закінчення досліду порівнюють, наскільки зменшився об’єм етилацетату в кожній пробірці, і роблять висновок щодо швидкості гідролізу його в нейтральному, кислому і лужному середовищах.
Напишіть рівняння реакції гідролізу етилацетату. Чому гідроліз в лужному середовищі – реакція необоротня?
в) Гідроліз ацетаміду. ( Тяга! ) Розчиняють 0,5 г ацетаміду в 5 мл води, по краплі одержаного розчину наносять на смушки синього і червоного лакмусового паперу. Чи змінюється забарвлення індикаторів? Розчин ацетаміду ділять на дві частини. До однієї частини додають 3 мл 10%-го розчину NaOH, до другої – 3 мл 10%-го розчину H2SO4 і нагрівають суміші в обох пробірках до кипіння. Визначають речовини, що виділяються по запаху ( Обережно! ) і за допомогою вологого лакмусового паперу.
Напишіть рівняння реакції гідролізу ацетаміду в лужному і кислому середовищах.
Дослід 39. Властивості олеїнової кислоти.
Реактиви: олеїнова кислота, 1%-й розчин перманганату калію, 10%-й розчин карбонату натрію, бромна вода (насичений розчин).
а) Реакція олеїнової кислоти з бромною водою. В пробірку наливають 2 мл води і вносять біля 0,5 г олеїнової кислоти. Суміш добре перемішують.
Що відбувається? Напишіть рівняння реакції.
б) Окислення олеїнової кислоти перманганатом калію. В пробірку наливають 1 мл 1%-го розчину перманганату калію, 1 мл 10%-го розчину карбонату натрію і 0,5 мл олеїнової кислоти. Суміш енергійно перемішують. Відмічають зміни, що відбуваються з реакційною сумішшю.
Напишіть рівняння реакції і підберіть коефіцієнти.
Які висновки можна зробити на підставі результатів дослідів 39,а,б?
Дослід 40. Жири і олії.
Реактиви: етиловий спирт, CCl4, CHCl3, бензен, бензин, насіння соняшнику, соняшникова олія.
Обладнання: фільтрувальний папір, піпетки, капілярні трубки.
а) Екстрагування олії з насіння соняшника. Змішують 2 г насіння соняшника з піском і ретельно розтирають в ступці, Подрібнене насіння переносять в пробірку, приливають 3-4 мл хлороформу (або чотирьох- хлористого карбону) і перемішують вміст пробірки скляною паличкою. Пробірку закривають пробкою з зворотним холодильником і нагрівають на водяній бані (75-80оС) протягом 10 хвилин. Після охолодження відфільтровують небагато розчину і наносять декілька крапель його на фільтрувальний папір. Після випаровування розчинника на папері залишається пляма олії.
б) Екстрагування рослинної олії на папері. На листок фільтрувального паперу розміром 3,5 х 3,5 см наносять капіляром краплю соняшникової олії так, щоб утворилась пляма діаметром 5-6 мм. Готують таким чином чотири зразки. До центру олійної плями торкаються капіляром, що містить досліджуємий розчинник (діетиловий етер, бензин, бензен, етанол). Розчинник додають в такій кількості, щоб утворилась пляма діаметром близько 20 мм. Після випаровування діетилового етеру, бензину,і бензену
в центрі утворюються кола обезжиреного паперу, а по периферії – концентричні кільця олії. Після випаровування етанолу пляма олії залишається без змін.
Поясніть результати досліду.
Лабораторна робота № 11
ДИКАРБОНОВІ КИСЛОТИ ТА ЇХ ПОХІДНІ.
ГІДРОКСИ- І АМІНОКИСЛОТИ
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями дикарбонових кислот та їх похідних, а також гідрокси- та амінокислот..
Завдання:
Дослід 41.Порівняння сили карбонових і мінеральних кислот.
Реактиви: 0,1 н. розчини кислот (в крапельницях) : щавлевої, малонової, янтарної, глутарової,, адипінової, оцтової і хлоридної; універсальний індикаторний папір зі шкалою рН.
На смушку індикаторного паперу наносять по краплі 0,1 н. розчинів кислот: оцтової, щавлевої, малонової, янтарної, глутарової, адипінової і хлоридної. За допомогою шкали визначають рН розчинів кислот. Результати досліду записують в Лабораторний журнал.
Дослід 42. Одержання і властивості щавлевої кислоти.
Реактиви: форміат натрію, щавлева кислота кристалічна, насичений розчин щавлевої кислоти, 1 н. розчин щавлевої кислоти, 1 н. розчин гідроксиду калію, 10%-й розчин хлоридної кислоти, 10%-й розчин оцтової кислоти, 10%-й розчин сульфатної кислоти, концентрована сульфатна кислота, 10%-й розчин хлориду кальцію, 1%-й розчин перманганату калію, вапнякова (або баритова) вода – насичений розчин, 10%-й розчин ацетату плюмбуму, 10%-й розчин сульфату купруму, 10%-й розчин оксалату амонію.
Обладнання: вигнуті газовідвідні трубки, газовідвідні трубки з відтягнутими кінцями, бюретки, хімічні лійки, фільтри.
а) Одержання оксалату натрію (щавлевокислого натрію) з форміату натрію. В суху пробірку поміщають 1-1,5 г форміату натрію і нагрівають її полум’ям пальника. Кристали солі плавляться. Після видалення кристалізаційної води форміат натрію стає твердим. В цей момент пробірку закривають газовідвідною трубкою з відтягнутим кінцем і нагрівання продовжують. Сіль розкладається з виділенням газоподібного водню, який підпалюють біля отвору газовідвідної трубки. Нагрівання продовжують до припинення виділення водню.
Напишіть рівняння реакції термічного розкладу форміату натрію.
Щавлеву кислоту, що утворилась в пробірці виявляють таким чином: після охолодження пробірки її вміст розчиняють в 3-4 мл води, розчин фільтрують і до фільтрату додають по краплям 10%-й розчин CaCl2. випадає осад оксалату кальцію.
Напишіть рівняння реакції його утворення. Осад оксалату кальцію поділяють на дві частини: до першої частини приливають 10%-й розчин хлоридної кислоти, до другої – 10%-й розчин оцтової кислоти. В якій з пробірок осад оксалату кальцію розчинився? Напишіть рівняння реакції.
В пробірці розчиняють невелику кількість форміату натрію і додають 10%-й розчин хлориду кальцію. Чи випадає осад?
б) Калієві солі щавлевої кислоти. В пробірку наливають з бюретки 2 мл 1 н. розчину щавлевої кислоти, з іншої бюретки додають 1 мл 1 н. розчину гідроксиду калію. Випадає осад кислої солі щавлевої кислоти. (Значна кількість такої солі міститься в щавлі). При подальшому додаванні розчину КОН осад розчиняється.
Напишіть рівняння реакцій утворення калієвих солей (кислої і середньої) щавлевої кислоти.
в) Одержання оксалатів кальцію, плюмбуму і купруму (ІІ). В три пробірки наливають по 1 мл 10%-х розчинів хлориду кальцію, ацетату плюмбуму, сульфату купруму і в кожну з них додають 10%-й розчин оксалату амонію. В усіх пробірках утворюється осад.
Напишіть рівняння реакцій.
г) Розклад щавлевої кислоти при нагріванні. В суху пробірку вносять приблизно 1 г кристалічної щавлевої кислоти. Пробірку закривають пробкою з вигнутою газовідвідною трубкою і закріпляють в штативі. Кінець газовідвідної трубки опускають в пробірку з вапняковою (або баритовою) водою. При нагріванні щавлева кислота розкладається з виділенням СО2, який виявляють по помутнінню вапнякової води.
Напишіть рівняння реакцій: розкладу щавлевої кислоти при нагріванні, взаємодії оксиду карбону (IV) з вапняковою водою.
д) Розклад щавлевої кислоти при нагріванні з концентрованою сульфатною кислотою. ( Тяга! ) В суху пробірку поміщають приблизно 1 г щавлевої кислоти і 1-2 мл концентрованої сульфатної кислоти. Пробірку закривають пробкою з газовідвідною трубкою, кінець якої опускають в другу пробірку, що містить 2-3 мл вапнякової води. Реакційну суміш обережно нагрівають, щавлева кислота розкладається, вапнякова вода мутніє. Після цього виймають газовідвідну трубки з пробірки з вапняковою водою і біля отвору її підпалюють іншу газоподібну речовину – СО. Оксид карбону (ІІ) горить характерним полум’ям – блакитними спалахами.
Напишіть рівняння реакцій: розкладу щавлевої кислоти при нагріванні її з концентрованою сульфатною кислотою, взаємодії СО2 з вапняковою водою і горіння СО.
е) Окислення щавлевої кислоти перманганатом калію. В пробірку наливають 3-4 мл 1%-го розчину перманганату калію, 1-2 мл 10%-го розчину сульфатної кислоти і 1 мл насиченого розчину щавлевої кислоти. Пробірку з’єднують з газовідвідною трубкою, кінець якої опускають в пробірку з вапняковою водою. Реакційну суміш обережно нагрівають.
Як змінюється забарвлення реакційної суміші і що відбувається в пробірці з вапняковою водою? Напишіть рівняння реакції окислення щавлевої кислоти перманганатом калію в кислому середовищі і підберіть коефіцієнти.
Дослід 43.Малонова кислота і малоновий естер.
Реактиви: малонова кислота, малоновий естер, вапнякова вода (насичений розчин), натрій (металевий).
Обладнання: вигнуті газовідвідні трубки, фільтрувальний папір, пінцети, скальпелі.
а) Декарбоксилування малонової кислоти. В суху пробірку вносять приблизно 0,5 г малонової кислоти. Пробірку закривають пробкою з вигнутою газовідвідною трубкою, кінець якої опускають в пробірку з вапняковою водою. Під час нагрівання малонова кислота декарбоксилується, оксид карбону (IV), який утворюється при цьому виявляється реакцією з вапняковою водою.
Напишіть рівняння реакції термічного розкладу малонової кислоти. Яке практичне значення має здатність малонової кислоти декарбоксилуватися при нагріванні?
б) Одержання натріймалонового естеру. В суху пробірку наливають 1 мл малонового естеру і вносять невеликий шматочок (величиною з сірникову головку) металевого натрію, очищеного від оксидної корки і віджатого від гасу фільтрувальним папером. Пробірку обережно нагрівають. Починається енергійна реакція з виділенням водню. В кінці реакції натріймалоновий естер випадає у вигляді білого осаду.
Напишіть рівняння реакції утворення натріймалонового естеру. Як пояснюється висока рухливість атомів гідрогену в групі -СН2- малонового естеру?
Дослід 44. Якісне визначення сили кислот.
Реактиви: 0,1 н. розчини кислот: сульфатної, мурашиної, оцтової, щавлевої, винної, лимонної, 0,5%-й розчин індикатору метилового оранжевого, цинк (гранульований).
а) Реакція кислот з металевим цинком. В 6 пробірок наливають по 2 мл 0,1 н. розчинів кислот: сульфатної, мурашиної, оцтової, щавлевої, винної і лимонної. Вносять в кожну пробірку по одній гранулі цинку приблизно однакової величини. Розташовують пробірки в штативі у порядку зменшення інтенсивності реакції з цинком.
Спостереження записують в Лабораторний журнал.
б) Реакція розчинів кислот з метиловим оранжевим. Повторюють дослід 44,а, але замість цинку в кожну пробірку додають по 2 краплі індикатору метилового оранжевого.
Зверніть увагу на забарвлення розчинів. Порівняйте це з інтенсивністю реакції з металевим цинком. Чи співпадають ці ряди?
Дослід 45. Властивості молочної кислоти.
Реактиви: молочна кислота, концентрована сульфатна кислота, розведена сульфатна кислота (1:2), фуксиносірчиста кислота, 1%-й розчин FeCl3, 1%-й розчин фенолу, оцтова кислота, 1%-й розчин перманганату калію, молочна сироватка.
Обладнання: вигнуті газовідвідні трубки, газовідвідні трубки з відтягнутим кінцем, стакани хімічні (50-100 мл), кип’ятильники.
а) Реакція молочної кислоти з хлоридом феруму (ІІІ). До 3-4 мл 1%-го розчину фенолу додають декілька крапель 1%-го розчину хлориду феруму (ІІІ). Розчин стає фіолетовим. Його поділяють на три частини. До першої частини розчину приливають 0,5 мл молочної кислоти, до другої частини – 0,5 мл оцтової кислоти і до третьої частини – 0,5 мл молочної сироватки. В пробірках з молочною кислотою і сироваткою з’являється характерне для -гідроксикислот зеленувате-жовте забарвлення. В пробірці з оцтовою кислотою такого забарвлення немає
Напишіть рівняння реакції утворення лактату феруму (ІІІ).
б) Розклад молочної (-гідроксипропіонової) кислоти при нагріванні з концентрованою сульфатною кислотою. ( Тяга! ) В пробірці, що закрита пробкою з газовідвідною трубкою з відтягнутим кінцем, нагрівають до кипіння суміш з 0,5 мл молочної кислоти і 1 мл концентрованої сульфатної кислоти. Для рівномірного кипіння в реакційну суміш вносять кип’ятильники (2-3 шматочки битого фарфора). Газ, що виділяється підпалюють біля отвору газовідвідної трубки.
При нагріванні молочної кислоти з сульфатною відбувається її розклад з утворенням ацетальдегіду і мурашиної кислоти, яка в умовах реакції сама розкладається на воду і оксид карбону (ІІ) :
Які речовини утворяться при нагріванні з сульфатною кислотою -гідроксимасляної кислоти?
в) Окислення молочної кислоти перманганатом калію в кислому середовищі. В пробірку наливають 0,5 мл молочної кислоти, 0,5 мл розведеної сульфатної кислоти (1:2) і 1-2 мл 1%-го розчину перманганату калію. Суміш обережно нагрівають.
Що відбувається з реакційною сумішшю? (Обережно нюхають вміст пробірки). Напишіть рівняння реакції розкладу молочної кислоти при нагріванні з розведеною сульфатною кислотою (при цьому мурашина кислота не розкладається!) і рівняння реакції окислення мурашиної кислоти перманганатом калію в кислому середовищі.
Дослід 46. Властивості винної кислоти.
Реактиви: 10%-й розчин винної кислоти, 5%-й розчин винної кислоти, 1 н. розчин винної кислоти, 1 н. розчин гідроксиду калію, 10%-й розчин сульфатної кислоти, 5%-й розчин сульфату купруму, 15%-й розчин гідроксиду натрію, 35%-й розчин сегнетової солі ( змішаної натрієво-калієвої солі винної кислоти), 5%-й розчин хлориду кальцію, 10%-й розчин амоніаку, лакмусовий папір (червоний).
Обладнання: бюретки.
а) Утворення калієвих солей винної кислоти. Наливають в пробірку з бюретки 2 мл 1 н. розчину винної кислоти і з іншої бюретки додають 1 мл 1 н. розчину гідроксиду калію. При струшуванні випадає дрібнокристалічний осад білого кольору. Якщо осад не випадає, стінки пробірки потирають скляною паличкою. Потім продовжують додавати з бюретки 1 н. розчин КОН до повного розчинення осаду (при струшуванні). Напишіть рівняння реакцій і поясніть дослід.
Половину одержаного розчину відливають в пробірку і додають до нього по краплям 10%-й розчин сульфатної кислоти. Знову з’являється осад, який зникає при додаванні надлишку сульфатної кислоти. Напишіть рівняння реакції.
б) Взаємодія солі винної кислоти з гідроксидом купруму (ІІ). До 1 мл 35%-го розчину сегнетової солі (змішаної натрієво-калієвої солі винної кислоти) додають 1 мл 15%-го розчину гідроксиду натрію і при струшуванні по краплям додають 5%-й розчин сульфату купруму (ІІ). Від кожної краплі спочатку утворюється осад блакитного кольору – Cu(OH)2,
при струшуванні він розчиняється. Утворюється інтенсивно забарвлений розчин василькового кольору. Лужний розчин комплексної сполуки двовалентного купруму з сіллю винної кислоти називають фелінговою
рідиною. Її широко використовують для якісного і кількісного аналізу відновлюючих цукрів:
Дослід 47. Властивості лимонної кислоти.
Реактиви: лимонна кислота (кристалічна), 5%-й розчин лимонної кислоти, 5%-й розчин хлориду кальцію, 10%-й розчин амоніаку, концентрована сульфатна кислота, вапнякова (або баритова) вода (насичений розчин), розчин йоду в йодиді калію, 10%-й розчин гідроксиду натрію, лакмусовий папір (червоний).
Обладнання: вигнуті газовідвідні трубки.
а) Одержання цитрату кальцію. Наливають в пробірку 1 мл 5%-го розчину лимонної кислоти і додають по краплях 10%-й розчин амоніаку до нейтральної реакції по лакмусу. Після цього приливають 1 мл 5%-го розчину хлориду кальцію і обережно нагрівають реакційну суміш до кипіння. Випадає осад цитрату кальцію. Ця сіль в гарячій воді розчиняється важче, ніж в холодній: при кип’ятінні розчину вона випадає в осад, а при охолодженні знову розчиняється.
Напишіть рівняння реакції утворення цитрату кальцію (середньої солі).
б) Розклад лимонної кислоти при нагріванні з концентрованою сульфатною кислотою.( Тяга! ) В суху пробірку з вигнутою газовідвідною трубкою поміщають приблизно 1 г кристалічної лимонної кислоти, приливають 2 мл концентрованої сульфатної кислоти, потім укріплюють пробірку в штативі. Обережно нагрівають реакційну суміш. Підпалюють біля отвору газовідвідної трубки оксид карбону (ІІ), що виділяється. Він горить характерним полум’ям з блакитним відтінком. Потім опускають кінець газовідвідної трубки в пробірку з вапняковою водою і по помутнінню її визначають оксид карбону (IV). Після цього опускають кінець газовідвідної трубки в пробірку, де знаходиться завчасно підготовлений розчин йоду (до 2 мл розчину йоду в йодиді калію по краплях додають 10%-й розчин гідроксиду натрію до майже повного знебарвлення розчину йоду). Утворюється осад йодоформу, що має специфічний запах.
Лимонна кислота при нагріванні з концентрованою H2SO4 утворює ацетондикарбонову кислоту, СО і Н2О:
Ацетондикарбонова
кислота
Ацетондикарбонова кислота при нагріванні декарбоксилується з утворенням ацетону і СО2:
Ацетон
Ацетон в лужному середовищі реагує з йодом, утворюючі йодоформ:
Трийодацетон Йодоформ
Лабораторна робота № 12
КЕТОКИСЛОТИ. АЦЕТООЦТОВИЙ ЕСТЕР
ТЕРПЕНИ
Мета: ознайомити студентів з основними властивостями кетокислот та ацетооцтового естеру, терпенів.
Завдання:
Дослід 48. Одержання піровиноградної кислоти окисленням молочної кислоти.
Реактиви: 5%-й розчин молочної кислоти, 1%-й розчин перманганату калію, 10%-й розчин карбонату натрію, 10%-й розчин NaOH, оцтова кислота, гідросульфіт натрію (NaHSO3), 10%-й розчин нітропрусиду натрію, лакмусовий папір (червоний).
Обладнання: фільтрувальний папір, хімічні лійки.
В пробірку наливають 2 мл 5%-го розчину молочної кислоти і додають по краплях при струшуванні 10%-й розчин карбонату натрію до нейтральної реакції по лакмусу. Потім приливають 1 мл 1%-го розчину перманганату калію і суміш нагрівають до кипіння. В умовах досліду молочна кислота окислюється до піровиноградної кислоти.
Напишіть рівняння реакції.
Вміст пробірки фільтрують і в фільтраті виявляють піровиноградну кислоту якісними реакціями на карбонільну групу (з гідросульфітом натрію і з нітропрусидом натрію, див.дослід 30,б,в )
Дослід 49.Властивості ацетооцтового естеру.
Реактиви: ацетооцтовий естер (свіжоперегнаний), 2%-й розчин гідроксиду натрію, 10%-й розчин хлоридної кислоти, натрій металевий, бромна вода (насичений розчин), 2%-й розчин FeCl3, 10%-й розчин сульфатної кислоти, вапнякова (або баритова) вода (насичений розчин),індикаторний папір конго червоного.
Обладнання: фільтрувальний папір, пінцети, скальпелі, стакани хімічні (50-100 мл), лід, вигнуті газовідвідні трубки.
а) Реакція ацетооцтового естеру з розчином гідроксиду натрію. В пробірку наливають 1 мл ацетооцтового естеру і по краплях при струшуванні додають 2%-й розчин гідроксиду натрію до повного розчинення ацетооцтового естеру.
Напишіть схему таутомерних перетворень ацетооцтового естеру і рівняння реакцій його з гідроксидом натрію. Яка форма ацетооцтового естеру – кетонна чи енольна – вступає в реакцію з гідроксидом натрію?
До одержаного прозорого розчину приливають 10%-й розчин хлоридної кислоти до кислої реакції по конго червоному. Ацетооцтовий естер виділяється у вигляді маслянистого шару.
Напишіть рівняння реакції.
б) Одержання натрійацетооцтового естеру. В суху пробірку наливають 1 мл свіжоперегнаного ацетооцтового естеру і вкидають в нього невеликий шматочок (величиною з сірникову головку) металевого натрію, очищеного від оксидної плівки і віджатого від гасу фільтрувальним папером. Коли весь натрій прореагує, пробірку охолоджують в стакані з крижаною водою. Натрійацетооцтовий естер випадає в осад.
Напишіть рівняння реакції утворення натрійацетооцтового естеру.
в) Реакція ацетооцтового естеру з хлоридом феруму (ІІІ) і бромом (кето-енольна таутомерія ацетооцтового естеру). Розчиняють 1-2 краплі ацетооцтового естеру в 2 мл води і додають 1 краплю 2%-го розчину FeCl3. Поступово з’являється фіолетове забарвлення, обумовлене утворенням комплексної солі феруму з енольною формою ацетооцтового естеру. При додаванні декількох крапель бромної води забарвлення розчину зникає, але через декілька секунд знову з’являється. При повторному додаванні бромної води воно знову зникає.
Поясніть дослід. Напишіть рівняння реакції ацетооцтового естеру з бромом.
Дослід 50.Властивості -пінену (скипидару).
Реактиви: скипидар (свіжоперегнаний). 1%-й розчин перманганату калію, 5%-й розчин карбонату натрію, 1%-ні розчини йодиду калію і крохмалю (свіжоприготовлений), бромна вода (насичений розчин), етиловий спирт, концентрована хлоридна кислота, 50%-й розчин нітриту натрія.
Обладнання: стакани хімічні (100-200 мл), лід.
До терпенів відносяться вуглеводні складу С10Н16. Розрізняють терпени ациклічні, моно- і біциклічні; вони містять відповідно три, два і один подвійні зв’язки. Тому терпени дають реакції, характерні для ненасичених вуглеводнів. Одним з найбільш доступних терпенів є -пінен, який складає основу скипидару:
-пінен
а) Реакція -пінену (скипидару) з бромною водою. В пробірку наливають 0,5 мл скипидару і додають по краплям при струшуванні бромну воду.
Що Ви спостерігаєте? Напишіть рівняння реакції -пінену з бромом.
б) Окислення -пінену (скипидару) водним розчином перманганату калію (реакція Є.Є.Вагнера). В пробірку наливають 1 мл 1%-го розчину KMnO4, додають 1 мл 5%-го розчину Na2CO3 і при струшуванні додають 0,5 мл скипидару.
Які зміни відбуваються в реакційній суміші? Напишіть рівняння реакції окислення -пінену водним розчином перманганату калію в лужному середовищі при кімнатній температурі.
в) Окислення -пінену киснем повітря. В пробірку наливають 1,5 мл 1%-го розчину КІ, 1-2 краплі крохмального клейстеру і 0,5 мл скипидару. Вміст пробірки струшують, потім ставлять в штатив. Поступово з’являється синє забарвлення. При окисленні -пінену киснем повітря спочатку утворюється пероксид пінену; потім від пероксиду відщеплюється один атом оксигену і приєднується до молекули кисню з утворенням озону. Деяка кількість пероксиду терпену окислює йодид калію, внаслідок чого утворюється вільний йод, який дає з крохмалем синє забарвлення.