Качественная идентификация альдегидов
Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня мы с вами поговорим об альдегидах и их качественной идентификации.
Итак, альдегиды (дословно с лат. alcohol dehydrogenatus - спирт, лишённый водорода) - класс органических соединений, содержащих альдегидную группу т.е. -CHO-группу. На данный момент ИЮПАК определяет альдегиды как вещества, у которых карбонильная группа связана с одним атомом водорода и одной группой R т.е.:
Типичными представителями альдегидов являются: метаналь (муравьиный альдегид, формальдегид), этаналь (уксусный альдегид, ацетальдегид), пропаналь (альдегид пропионовой кислоты, пропионовый альдегид) и пр.
В природе многие вещества так же содержат альдегидную группу (например, альдозы и некоторые витамины).
Альдегиды достаточно легко окисляются в соответствующие карбоновые кислоты даже под действием достаточно слабых окислителей таких как гидроксид меди(II) и оксид серебра(I). Это свойство используется для качественной идентификации альдегидов.
1. Попробуем доказать, что формальдегид содержит альдегидную группу.
Для проведения опыта необходимо приготовить 2 раствора. Для приготовления первого раствора необходимо смешать 2-3 мл формалина с 40-50 мл 1-2% раствора гидроксида натрия и нагреть до 40-50 градусов Цельсия. Второй раствор представляет из себя 1-3% раствор сульфата меди(II) в воде.
Если теперь к первому раствору прилить 2-3 мл второго раствора, то хорошо видно, что в растворе изначально выпадает светло-голубой осадок гидроксида меди(II).
По мере протекания химических реакций раствор понемногу становится прозрачным, а на дно выпадает осадок оксида меди(I) кирпично-красного цвета. При нагревании процесс ускоряется и восстановление меди формальдегидом может протекать до металлической меди (но обычно всё же до оксида меди(I)).
Не трудно заметить, что одним из продуктов реакции является муравьиная кислота. Образовавшаяся муравьиная кислота так же взаимодействует с гидроксидом натрия и гидроксидом меди(II). В результате взаимодействия с гидроксидом меди(II) образуется формиат меди(II). Именно благодаря образованию формиата меди(II) после перемешивания раствор становится насыщенного сине-фиолетового цвета. Образование формиата меди(II) - побочная реакция.
При этом сама муравьиная кислота так же проявляется восстановительные свойства альдегидов и взаимодействует с гидроксидом меди(II).
Вживую это выглядит вот так:
Таким образом, в результате протекающих реакций формальдегид окислился до соответствующей карбоновой кислоты - муравьиной, а медь в степени окисления +2 восстановилась до меди в степени окисления +1 (либо 0 в зависимости от условий проведения опыта). Восстанавливающие свойства присущи альдегидам - формальдегид содержит альдегидную группу.
В классическом исполнении данный опыт называется «медное зеркало», он выполняется несколько иначе (в плане подготовительных операций), но суть та же самая. Реакция медного зеркала - качественная реакция на альдегиды.
2. Другой известной качественной реакцией на альдегиды является реакция серебряного зеркала - реакция восстановления серебра из аммиачного раствора оксида серебра (реактив Толленса).
Для проведения опыта необходимо приготовить реактив Толленса. Для этого необходимо 1-2 г нитрата серебра растворить в 20-30 мл воды. Далее необходимо к раствору прилить равное количество гидроксида натрия (1-2 г гидроксида натрия в 20-30 мл воды). Выпавший осадок оксида серебра аккуратно растворяют добавлением концентрированного раствора аммиака - образуется комплексное соединение — гидроксид диамминсеребра.
Если к полученному раствору прилить 0.5-1 мл формальдегида и тщательно перемешать, то на стенках химического стакана (колбы) начнёт осаждаться тонкий слой металлического серебра, образующий зеркальную поверхность. Итоговое уравнение реакции выглядит следующим образом:
При проведении опыта необходимо использовать исключительно дистиллированную воду, а так же реактивы чистоты не хуже ХЧ. При этом стенки химической посуды должны быть чистыми.
Перед проведением опыта всю посуду дополнительно необходимо тщательно промыть раствором хлорида олова и несколько раз ополоснуть дистиллированной водой. Присутствие даже небольших загрязнений приведёт к выпадению серебра в виде серого хлопьевидного осадка и/или неравномерности осаждения серебряного зеркала.
Для получения равномерного зеркального покрытия химический стакан (колбу, пробирку) можно опустить в горячую воду.
3. Таким же способом можно доказать присутствие альдегидной группы в глюкозе (или, скажем, ванилине). Докажем, что в глюкозе присутствует альдегидная группа в открытой форме, а в сахарозе - нет.
Для проведения опыта необходимо приготовить 2 раствора. В одном стакане необходимо растворить 5 г сахарозы (пищевого сахара) в 100-150 мл 1-2% раствора гидроксида натрия (правый стакан). Во втором стакане необходимо растворить 5 г глюкозы в 100-150 мл 1-2% раствора гидроксида натрия (левый стакан). Если теперь к полученным растворам прилить 1-3% раствор сульфата меди, то можно обнаружить образование сахарата меди(II) насыщенно-синего цвета. Принцип образования сахарата меди(II) представлен на рисунке ниже.
Если же немного подождать, то хорошо видно, что цвет левого раствора сначала изменится на зелёный, потом на жёлтый и в конечном итоге на красный. Желтый цвет раствора обусловлен образованием гидроксида меди(I). Красный цвет раствора обусловлен образованием оксида меди(I).
Для ускорения процесса растворы можно подогреть.
При этом цвет раствора в правом стакане не изменился. Данный опыт (изменение цвета раствора на жёлтый, а потом на красный) демонстрирует восстанавливающие свойства глюкозы (и наличие альдегидной группы в открытой форме). Глюкоза при этом окисляется до глюконовой кислоты. Сахароза при этом восстанавливающими свойствами не обладает (альдегидной группы в открытой форме нет).
Кроме того и глюкоза и сахароза содержат гидроксильные группы. Именно наличием гидроксильных групп обусловлено образование сахарата меди(II) насыщенно-синего цвета. То есть глюкоза и сахароза так же проявляют свойства многоатомных спиртов.
В реальности в растворе сначала образуется гидроксид меди(II) при взаимодействии сульфата меди(II) с гидроксидом натрия, а далее он взаимодействует с глюкозой и сахарозой в растворе с образованием комплексного соединения - сахарата меди(II).
Вживую это выглядит вот так:
А на этом на сегодня всё. Спасибо, что дочитали до конца!