Альдегиды. Карбоновые кислоты. Сложные эфиры

Оборудование: пробирки, фарфоровая чашка, колба, стеклянная трубка, прибор для получения уксусного альдегида гидратацией ацетилена, прибор для окисления парафина, полиэтиленовая пленка.

Реактивы: этиловый спирт, бензол, глицерин, медный купорос, гидроксид натрия, нитрат серебра, водный раствор аммиака, формалин, фуксинсернистая кислота, оксид меди, медная проволока, карбид кальция, концентриро­ванная серная кислота, парафин, глина, пропитанная раствором перманга­ната калия, бромная вода, керосин, уксусная кислота, раствор фенолфталеина, стеариновая кислота, обезвоженный ацетат натрия, обезвоженный медный купорос.

Альдегиды

Опыт 1. Характерные реакции на альдегиды

а) В чистую пробирку наливают 4-5 мл 2-процентного раствора нитрата серебра, добавляют 2-3 капли раствора гидроксида натрия. Образующийся осадок оксида серебра растворяют добавлением нескольких капель 5-8-процентного водного раствора аммиака. К полученному аммиачному раствору оксида серебра приливают несколько капель формалина или уксусного альдегида. При осторожном нагревании на стенках пробирки откладывается зеркальный налет серебра. Опыт считается удовлетворитель­ным, когда не получается зеркала, а серебро выпадает в виде черного мелко раздробленного порошка серебра (обычно в не­достаточно чистой посуде).

Аммиачный раствор реагирует с альдегидом. Оксид се­ребра неустойчив и окисляет альдегид в кислоту.

б) В пробирку наливают 2-3 капли разбавленного раствора медного купороса и столько же раствора гидроксида натрия. При добавлении альдегида и нагревании гидроксид меди (II) восстанавливается в оксид меди (I) (осадок красного цвета).

в) Для обнаружения следов альдегидов можно использовать чувствительную реакцию с фуксинсернистой кислотой. В про­бирку с фуксинсернистой кислотой добавляют несколько капель разбавленного раствора альдегида, сразу же появляется розо­вая окраска.

Опыт 2.Получение уксусного альдегида окислением этило­вого спирта оксидом меди(рис. 3)

Впробирку наливают 1 мл этилового спирта, который засыпают чистым речным песком. Песок поглощает спирт, а пробирку можно укрепить горизон­тально.

Рядом с песком насы­пают немного оксида меди (II). Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опускают в пробирку-приемник с небольшим количеством воды, которую опуска­ют в сосуд с водой. В начале опыта сильно накаливают ок­сид меди. Пламя время от вре­мени переносят на песок, про­питанный спиртом. Пары спир­та, проходя над нагретым оксидом меди (II), окисляют­ся в уксусный альдегид, кото­рый поглощается водой. Оксид меди восстанавливается в медь, в пробирке с водой ощущается характерный запах уксусного альдегида. Полученный раствор уксусного альдегида разделяют на две порции. С одной из них проделывают реакцию серебряного зеркала или реакцию с гидроксидом меди (II). Другую порцию раствора уксусного альдеги­да испытывают лакмусовой бумажкой. Альдегид имеет нейтральную реакцию. В него до­бавляют 1-2 капли слабого раствора перманганата калия, который обесцвечивается, так как он окисляет уксусный альдегид в уксус­ную кислоту. В этом можно убедиться, если в полученный раствор добавить нейтральный лакмус, который краснеет.

Рисунок 3. Прибор для полуения уксусного альдегида.

Опыт показывает генетическую связь спиртов с альдегидами и карбоновыми кислотами.

Опыт 3. Окисление этилового спирта при помощи медной спиральки.

Недостаток предыдущего опыта заключается в том, что он не показывает экзотермичности процесса окисления спирта в альдегид. Это можно показать на следующем опыте (рис. 4). На фитиль спиртовки надевают спираль из медной проволо­ки. Готовят ее так: один провод из медного электропровода на­матывают на стеклянную трубку так, чтобы витки плотно при­мыкали друг к другу.

Рисунок 4. Окисление этилового спирта при помощи медной спиральки.

Спиртовку поджигают. Надо выждать, пока верхняя часть спирали сильно накалится. Затем спиртовку накрывают колпачком. Как только пламя погаснет, колпачок снимают. Верхняя часть спиральки остается раскаленной, так как поступающие из фитиля пары спирта проходят над раска­ленной спиралькой, покрытой оксидом меди (II), который и окисляет спирт в уксусный альдегид, а восстановившаяся медь все время окисляется кислородом воздуха. От спиртовки ощущается запах уксусного альдегида.

Для успеха опыта верхняя часть спирали должна находиться в более горячей части пламени и состоять из плотных витков. На спираль нельзя дуть, иначе раскаливание ее сразу прекра­тится.

Можно при помощи качественных реакций показать выделе­ние альдегида. Для этого в аммиачный раствор оксида серебра опускают тонкую стеклянную трубку так, чтобы в ее кончике ос­талась капля раствора. Этот конец трубки держат почти верти­кально близко над спиралью. Раствор быстро приобретает чер­ную окраску (выпадает серебро). Трубку можно еще 2-З раза опустить в аммиачный раствор оксида серебра и снова подер­жать над спиралью. Если трубка была очень чистой, то на ней остаются блестящие следы серебра. Если конец трубки опустить в гидроксид меди (II), то он восстанавливается, превращаясь в красный осадок оксида меди (I).

Карбоновые кислоты

Опыт 1. Окисление пара­фина.

а) Для опыта собирают прибор (рис. 104). В большую пробирку кладут 3-4 г парафина и примерно полпробирки катализатора (глина, пропитанная раствором перманганата калия). Затем закрывают пробкой с двумя отверстиями. В одном из них проходит труб­ка, соединенная с резиновой грушей, а в другом - газоотводная трубка, которая опу­шена в пробирку для собира­ния продуктов окисления па­рафина.

В начале опыта расплавляют парафин на спиртовке или газовой горелке. Затем сильно раскаляют катализатор и грушей энергично продувают воздух. Следить за тем, чтобы парафин все время был расплавленным и непрерывно испарялся.

Пары парафина, смешанные с кислородом воздуха, прохо­дят над катализатором и окисляются. Реакция эта экзотермическая, но для начала требует лишь слабого нагревания (например, на спиртовке). Через несколько минут в пробирке-приемнике собирается желтоватая жидкость, постепенно застывающая на воздухе.

В полученных продуктах можно обнаружить кислоты и аль­дегиды. Кончиком стеклянной трубки или палочки перенести на влажную синюю лакмусовую бумажку или в раствор лакмуса немного полученного продукта - окраска индикатора изменяется (краснеет). Альдегиды можно обнаружить двумя приемами. В пробирку с 2-3 мл фуксинсернистой кислоты положить немного продуктов окисления парафина. При сильном встряхива­нии появляется фиолетовое окрашивание. Можно проделать ре­акцию с гидроксидом меди. В пробирку прилейте несколько капель раствора медного купороса и избыток щелочи. При на­гревании жидкость окрашивается в желтоватый или кирпично-красный цвет. При остывании продукты восстановления гидроксида меди (II) адсорбируются окисленным парафином и за­стывают в верхней части раствора.

Непредельность полученного продукта обнаруживают на опыте с перманганатом калия или бромной водой.

б) Окисление парафина мо­жно показать и в более упро­щенном виде, без собирания продуктов окисления. Для это­го в пробирку с парафином и катализатором вставляют стек­лянную трубку, соединенную с резиновой грушей (рис. 5).

Рисунок 5. Окисление парафина.

После нагревания парафина и катализатора сильно продува­ют воздух. Влажная синяя лак­мусовая бумажка у отверстия пробирки краснеет, это указы­вает на образование кислот.

Опыт 2. Окисление керо­сина

Керосин окисляют в том же приборе и с тем же катализатором, что и парафин. Про­дукты окисления керосина поглощают водой в пробирке-приемнике. Карбоновые кислоты (с помощью индикатора) можно обнаружить только при сильном нагревании катализатора. Од­новременно, хотя и в незначительных количествах, образуются альдегиды, которые обнаруживают по изменению окраски жидкости при встряхивании продуктов окисления керосина с фуксинсернистой кислотой.

Опыт 3. Основность уксусной кислоты

В небольшую кол­бу или химический стакан приливают 10 мл 1 н. раствора ук­сусной кислоты с 2-3 каплями раствора фенолфталеина. К уксусной кислоте из бюретки постепенно приливают 1 н. рас­твор гидроксида натрия до тех пор, пока жидкость окрасится в малиновый цвет. Отмечают, что для нейтрализации 10 мл раствора уксусной кислоты пошло 10 мл щелочи той же кон­центрации.

А из этого следует, что на каждую молекулу кислоты требу­ется для нейтрализации одна молекула гидроксида натрия, от­сюда - уксусная кислота является одноосновной

Опыт 4. Стеариновая кислота имеет все общие свойства кислот

В пробирку наливают 5-6 мл воды, к которой добавляют 2-4 капли 0,1 н. раствора гидроксида натрия, 2-3 капли спиртового раствора фенолфталеина и немного стеариновой кислоты. При встряхивании пробирки малиновая ок­раска фенолфталеина не исчезает. При ее нагревании стеари­новая кислот плавится, после помешивания нейтрализует щелочь, и малиновая окраска фенолфталеина исчезает.

Сложные эфиры. Жиры

Опыт 1.Реакция этерификации

В пробирку кладут около 2 г обезвоженного ацетата натрия, приливают 1 мл этилового спирта и столько же серной кислоты. Пробирку со смесью нагревают. Ацетат натрия с концентриро­ванной серной кислотой дает уксусную кислоту, которая всту­пает в реакцию со спиртом, образуется уксусноэтиловый эфир (реакция ускоряется в присутствии концентрированной серной кислоты). В пробирке-приемнике собирается эфир, в нем есть смесь спирта и кислоты.

Опыт 2.Образование воды при реакции этерификации

Для обнаружения воды можно воспользоваться описанием предыдущего опыта. Пробирку со смесью этилового спирта, обезвоженного ацетата натрия и серной кислоты закрывают кусочком полиэтиленового мешочка, в котором концом иголки делают много отверстий. В мешочек следует положить немного обезвоженного медного купороса (рис. 6).

Рисунок 6. Обнаружение воды при помощи реакции этерификации

Если смесь в про­бирке нагревать в течение 4 мин, то вода, образующаяся при этерификации, присоединится ксульфату меди, который синеет.