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.
