Laboritöö nr 5
Omadusedsüsivesikuid
Katse 1. Hõbedase peegli reaktsioon on taastumisreaktsioon hõbedane ammoniaagi lahusest hõbeoksiid (Tollensi reaktiiv).
Vesilahuses ammoniaak hõbeoksiid lahustub, moodustades kompleksühendi - diamiinhõbe(I)hüdroksiidi OH
kui millele lisada aldehüüd toimub redoksreaktsioon, mille käigus moodustub metallist hõbe:
Kui reaktsioon viiakse läbi puhaste ja siledate seintega anumas, sadestub hõbe õhukese kile kujul, moodustades peegelpinna.
Väikseima saastumise korral eraldub hõbe halli lahtise sette kujul.
"Hõbepeegli" reaktsiooni saab kasutada aldehüüdide kvalitatiivse reaktsioonina. Seega saab "hõbepeegli" reaktsiooni kasutada eristavaks reaktsiooniks glükoos Ja fruktoos. Glükoos on aldoos (sisaldab avatud kujul aldehüüdrühma) ja fruktoos on ketoos (sisaldab ketorühma avatud kujul). Seetõttu annab glükoos “hõbepeegli” reaktsiooni, kuid fruktoos mitte. Aga kui lahuses on leeliseline keskkond, siis ketoosid isomeriseeruvad aldoosideks ja annavad positiivseid reaktsioone ka ammoniaagilahusega. hõbeoksiid (Tollensi reaktiiv).
Glükoosi kvalitatiivne reaktsioon hõbeoksiidi ammoniaagilahusega. Aldehüüdrühma olemasolu glükoosis saab tõestada hõbeoksiidi ammoniaagilahusega. Lisage hõbeoksiidi ammoniaagilahusele glükoosilahus ja kuumutage segu veevannis. Peagi hakkab kolvi seintele ladestuma metallist hõbedat. Seda reaktsiooni nimetatakse hõbepeegli reaktsiooniks. Seda kasutatakse kvaliteetse ühendina aldehüüdide avastamiseks. Glükoosi aldehüüdrühm oksüdeeritakse karboksüülrühmaks. Glükoos muudetakse glükoonhappeks.
CH 2 TEMA – (SNON) 4 – SLEEP +Ag 2 O= CH 2 TEMA – (SNON) 4 – COOH + 2Ag↓
Töö järjekord.
2 ml valatakse kahte katseklaasi. hõbeoksiidi ammoniaagilahus. Lisage ühele neist 2 ml. 1% glükoosilahus, teine - fruktoos. Mõlemad katseklaasid keevad.
Hõbeoksiidhüdraadi ammoniaagilahus saadakse hõbenitraadi reageerimisel naatriumhüdroksiidi ja ammooniumhüdroksiidiga:
AgNO3+ NaOH → AgOH↓+ NaNO3,
AgOH + 2 NH4 OH → [ Ag(NH3)2] OH + H2O,
ammoniaagi lahus
OH + 3 H2 → Ag2O + 4 NH4 OH.
Meetodi põhimõte. Katseklaasi seintele tekib metallilise hõbeda eraldumise tulemusena glükoosiga peegel.
Töö kujundus: Kirjutage vihikusse järeldus, reaktsiooni käik ja võrrandid.
Katse 3. Kvalitatiivne reaktsioon fruktoosile
Meetodi põhimõte. Fruktoosi sisaldava proovi kuumutamisel juuresolekul resortsinool Ja vesinikkloriidhape kuni 80 o C ilmub mõne aja pärast fruktoosiga katseklaasi erkpunane värvus.
Fruktoosi sisaldava proovi kuumutamisel juuresolekul resortsinool Ja vesinikkloriidhape ilmub kirsipunane värv. Proov on kasutatav ka muu tuvastamiseks ketoos. Aldose samadel tingimustel suhtlevad nad aeglasemalt ja annavad kahvaturoosa värvi või ei suhtle üldse. Avatud F. F. Selivanov aastal 1887. Kasutatakse uriini analüüsiks. Test on positiivne metaboolse või transpordiga seotud fruktosuuria suhtes. Puuviljade ja mee toidukoormuse korral on test positiivne 13% juhtudest. Chem. valem fruktoos – C6H12O6
Fruktoosi tsükliline valem
Atsükliline vorm 
fruktoos
Värvitud ühendus
R- jäägid
hüdroksümetüülfurfuraal
Töö järjekord.
2 ml valatakse kahte katseklaasi: ühte - 1% glükoosilahus, teise - 1% fruktoosilahus. Mõlemasse katseklaasi lisatakse 2 ml Selivanovi reaktiivi: 0,05 g resortsinooli lahustatakse 100 ml 20% vesinikkloriidhappes. Mõlemad katseklaasid kuumutatakse ettevaatlikult 80 o C-ni (enne keetmist). Ilmub punane värv.
Järeldused: katse tulemused ja reaktsioonivõrrand kirjutatakse vihikusse.
Jätkame keemiakatsetuste teemat, sest loodame, et need meeldivad teile kindlasti. Seekord toome teie tähelepanu alla veel ühe põneva kogemuse, mille käigus saame hõbedase peegli.
Alustame video vaatamisega
Meil on vaja:
- mahutavus;
- hõbenitraat;
- kuum vesi;
- ammoniaagilahus 10%;
- glükoos;
- alkoholipõleti
Alustame hõbenitraadiga. Võtke seda umbes gramm ja lahjendage väikeses koguses kuumas vees.
Seejärel lisage saadud lahusele naatriumhüdroksiid. Selle reaktsiooni käigus moodustub hõbeoksiid, mis sadestub.
Seejärel lisage hõbeoksiidi sademele 10-protsendiline ammoniaagilahus. Ammoniaagilahust tuleb lisada, kuni sade lahustub.
Selle reaktsiooni käigus moodustub hõbedane ammoniaak. Lisage saadud lahusele 5 grammi glükoosi.
Nüüd peate saadud segu kuumutama. Selleks süüdake alkoholipõleti ja asetage sellele klaas, nii et segu järk-järgult soojeneb. Selle reaktsiooni käigus eraldub väga suur kogus ammoniaaki, mistõttu tuleb see reaktsioon läbi viia kas kapoti all või väljas. Reaktsiooni käigus võib tekkida ka hõbenitrit, mis on väga ohtlik aine, mistõttu tuleb nõud pärast reaktsiooni põhjalikult pesta.
Mõne aja pärast hakkab klaasi seintele tasapisi ladestuma õhuke hõbedakiht. Reaktsioon lõppes ligikaudu 15 minutit pärast kuumutamise algust.
Ühtlasema hõbedakihi saamiseks tuleb panna klaas seguga suurde anumasse, valada anumasse kuum vesi ja asetada piiritusepõletile. Nii jaotub temperatuur ühtlaselt ja tulemus on tõhusam.
Kas on vaja mõista, mis on hõbepeegli reaktsioon? Hõbepeegli reaktsioon on metallilise hõbeda redutseerimine hõbeoksiidi ammoniaagilahusest.
Ag2O + 4NH4OH ↔ 2OH + H2O
Hõbeoksiid ammoniaagi vesilahuses lahustub ja moodustub keeruline hõbedaühend - hõbediamiinhüdroksiid (I) OH.
Hõbeda kompleksühendile mis tahes aldehüüdi (formaldehüüdi) lisamisel tekib oksüdatsiooni-redutseerimisreaktsiooni tulemusena metalliline hõbe. Reaktsiooni tulemusena tekib klaasist katseklaasi seintele ilus hõbedane peegelkate või peegel.
R-CH=O + 2OH → 2Ag ↓ + R-COONH4 + 3NH3 + H2O
Igast keemiaõpikust võib lugeda, et hõbepeegli reaktsiooni saab kasutada aldehüüdide tuvastamiseks. Näiteks glükoos annab "hõbepeegli" reaktsiooni, kuid fruktoos mitte. Siiski on palju kemikaale, mis, nagu aldehüüdid, võivad reageerida hõbepeegliga.
Kuidas saab hõbepeegli reaktsiooni praktikas läbi viia?
Esmapilgul tundub, et hõbepeegli reaktsiooni läbiviimine on väga lihtne, kuid see pole täiesti tõsi. Kõik tundus lihtne, võite võtta mõne aldehüüdiga ammoniaagilahuse, see võib olla formaldehüüdi või glükoosi lahus ja viia läbi hõbepeegli reaktsioon. See on aga lihtne ja primitiivne lähenemine mõistmaks, mis on hõbepeegli reaktsioon? See reaktsioon võib põhjustada pettumust. Klaasile oodatud peegelkatte asemel võib tekkida must või pruun hõbeda suspensioon lahuses.Tavaliselt lõpeb reaktsioon nii lihtsal viisil enamikul juhtudel ebaõnnestumisega. Isegi kui neil õnnestub peegel luua, on see väga madala kvaliteediga. Hõbedane kiht osutub hapraks ja ebaühtlaseks. Miks see juhtub? Sellise ebaõnnestunud reaktsiooni põhjuseid on palju. Nendest võib eristada kahte peamist põhjust: reaktsiooniks vajalike tingimuste mittetäitmine või hõbedamiseks halvasti ettevalmistatud klaaspind.
Reaktsiooni tulemusena moodustub positiivselt laetud hõbeda ioon, mis ühinedes aldehüüdrühmaga moodustavad tillukesi või kolloidseid hõbedaosakesi. Sellised pisikesed osakesed võivad kleepuda tihedalt klaasi pinnale või jääda lahusesse hõbedase suspensioonina.
Selleks, et kolloidhõbedaosakesed kindlalt klaasi külge kinnituksid ning moodustaksid tugeva ja ühtlase hõbedakihi ehk peegli, tuleb enne hõbetamist enne klaasi pind rasvatustada. Klaasi pind peaks olema mitte ainult täiesti puhas, vaid ka võimalikult sile.
Klaasi peamine saasteaine on rasv, mis tuleb eemaldada. Rasva eemaldamiseks kasutage leeliselahust, kuuma kroomisegu ja seejärel pestakse klaasi mitu korda destilleeritud veega. Kui leelist pole, võite viimase abinõuna kasutada tavalist sünteetilist nõudepesuvahendit. Pärast rasvaärastuse eemaldamist on kasulik klaasi loputada tina(II)kloriidi ja destilleeritud vee lahusega.
Kõik lahused tuleb valmistada destilleeritud veega. Kui destilleeritud vett pole saadaval, võite viimase võimalusena kasutada vihmavett. Metallhõbeda vähendamiseks hõbepeegli reaktsioonis kasutatakse sageli redutseerivaid aineid: formaldehüüdi või glükoosi. Nende kahe aine valik sõltub keemilise reaktsiooni kasutamise eesmärgist.
Hõbepeegli reaktsioon formaldehüüdi abil
Katse demonstreerimiseks võib formaldehüüdi osalusel läbi viia hõbepeegli reaktsiooni. Kui teil on vaja valmistada kvaliteetset, vastupidava ja ühtlase pinnaga peeglit, on parem kasutada glükoosi.Hõbedaseks klaasiks on parem võtta hõbe, mis sisaldab hõbesoola - hõbenitraati. Ammoniaagi ja leelise lahused lisatakse hõbenitraadile. Hõbeda sadestumine klaasile peab toimuma leeliselises lahuses. Sel juhul ei tohiks leeliselahust olla liiga palju, kuna selle liig on samuti ebasoovitav. Sõltuvalt tehnikast viiakse hõbepeegli reaktsioon läbi toatemperatuuril või kuumutamisel.
Kui lahus muutub pruuniks, tähendab see, et lahusesse on moodustunud väikesed kolloidsed hõbedaosakesed. Hiljem tekib klaasi pinnale vähendatud hõbedast õhuke peegelkate. Hõbedase peegli reaktsiooni läbiviimine on väga lihtne, kuid kvaliteetse peegli saamine võib olla väga keeruline. Kvaliteetse hõbedase katte - hõbedase peegli saamiseks peate kulutama palju tööd ning olema ettevaatlik ja väga püsiv.
Katsetamiseks võite lihtsalt hõbedase klaasklaasi, et eelnevalt tutvuda ja teada saada, milline on hõbedase peegli reaktsioon? Selle reaktsiooni demonstreerimisel võib tulemuseks olla mitte eriti hea kvaliteediga peegel.
Reaktsiooni läbiviimiseks vajame: puhast klaaskolbi mahuga 50–100 ml, ammoniaagilahust kontsentratsiooniga 2,5–4 protsenti, 2-protsendilist hõbenitraadi lahust ja formaldehüüdi lahust.
Enne hõbetamist valmistame kolvi keemiliseks reaktsiooniks ette. Puhastame kolbi mehaanilistest lisanditest pintsli ja seebiga pühkides ning seejärel loputame kolbi destilleeritud veega. Seejärel loputame seda kroomiseguga ja seejärel uuesti destilleeritud veega.
Valage 2-protsendiline lahus veerandisse kolvist, seejärel lisage sellele lahusele järk-järgult ammoniaagilahus. Ammoniaagilahus valmistatakse nii, et võetakse 25-protsendiline ammoniaagilahus ja lahjendatakse destilleeritud veega 8–10 korda. Hõbenitraadile lisame järk-järgult ammoniaagilahust, kuni väljalangev sade lahustub täielikult selle ülejäägis. Tekkinud lahusele lisage piki seina järk-järgult formaliini lahust - 0,5 - 1 ml. Asetage klaaskolb kuuma või isegi paremini keeva veega anumasse. Varsti hakkab see kolvile moodustuma, mis moodustab kena hõbedase peegli.
Selle tehnika peamiseks puuduseks on see, et hõbenitraadi lahusele tuleb lisada mitte ainult ammoniaagilahust, vaid ka leelist (see võib olla naatriumhüdroksiid - NaOH või kaaliumhüdroksiid - KOH). Kvaliteetse peegelkatte saamiseks peate esmalt lisama ammoniaaki ja seejärel leelist.
Hõbepeegli reaktsiooni lihtsalt demonstreerimiseks võite teha vastupidist: esmalt lisage hõbenitraadile leelist, kuni pruuni sademe moodustumine peatub (Ag2O), ja seejärel lisage ammoniaagilahust, kuni sade on täielikult lahustunud:
2Ag+ + 2OH- = Ag2O + H2O
Ag2O + 4NH3 + H2O = 2OH
Selle tehnika teostamisel võib tekkida valge sade, tõenäoliselt on see meteenamiin (või heksametüleentetramiin):
6CH2O + 4NH3 = (CH2)6N4 + 6H2O
Valge sademe tekkimine on halb märk ega aita kaasa kvaliteetse peegli saamisele.
Eriti tuleb märkida, et hõbedase peegli reaktsioon peab tingimata toimuma leeliselises keskkonnas, mitte happelises. Happelises keskkonnas toimub hõbepeegli reaktsioon ilma hõbedase katte moodustumiseta. Mõnikord juhtub, et reaktiivide segamisel muutub sööde äkki happeliseks. Reaktsioonisegule tuleb lisada üleliigne leelis ja klaasist katseklaasi seintele tekib kohe hõbedane peegel.
Hõbepeegli reaktsioon glükoosi abil
Hõbepeegli reaktsiooni glükoosi abil saab läbi viia mitte ainult keemilise reaktsiooni demonstreerimiseks, vaid ka kvaliteetse hõbepeegli või juhtiva pinna saamiseks.Kõik teavad hästi, et hõbepeegli reaktsioon on metallilise hõbeda redutseerimise keemiline protsess hõbeoksiidi ammoniaagilahusest (Tollensi reaktiiv).
Hõbepeeglite reaktsioon on hõbepeeglite tootmise aluseks. Vältimaks metallilise hõbeda (Ag) oksüdeerumist ja musta (Ag2S) moodustumist, st tuhmumist ja kriimustamist, kaetakse see kaitsva lakiga. Peegli hõbetamiseks peate valmistama kaks värskelt valmistatud lahust (A ja B).
Lahendus – A
100 ml destilleeritud vees lahustage 6 grammi hõbenitraati (AgNO3), lisage sellele lahusele ammoniaagi vesilahus, kuni algselt moodustunud sade lahustub. Seejärel lisage saadud lahusele leelist - 70 ml 3-protsendilist naatriumhüdroksiidi (NaOH) lahust ja valage uuesti ammoniaagi vesilahust, kuni lahus on täiesti selge (ilma liigseta). Saadud lahus lahjendatakse destilleeritud veega 500 ml-ni.Lahendus - B
25 ml destilleeritud vees lahustage 1,3 grammi glükoosi (saadud lahusele lisatakse üks tilk kontsentreeritud lämmastikhapet - HNO3) ja keetke saadud lahust kaks minutit. Seejärel jahutage lahus ja lahjendage sama koguse alkoholiga.Lahendused: A ja B segada vahetult enne kasutamist vahekorras 10:1. Pärast lahuste segamist tekib klaasile 30 minuti jooksul paks hõbedane kile.
Enne peegli hõbetamist peate klaasi hästi puhastama. See on väga oluline ja vajalik tingimus. Kvaliteetse peegelkatte saamiseks ei saa seda tingimust tähelepanuta jätta. Klaaspind puhastatakse kuuma seguga - HNO3 + K2Cr2O7, seejärel loputatakse klaas destilleeritud vees ja töödeldakse alkoholiga.
Paksema hõbedakihi saamiseks korratakse hõbetatud klaasi pinnatöötlust värskelt valmistatud lahuste portsjonitega veel üks või kaks korda. Seejärel pestakse vee ja alkoholiga, moodustub hõbedane sade.
Hõbepeegli reaktsioon sahharoosi abil
Hõbepeegli reaktsiooni saab läbi viia (kui formaldehüüdi või glükoosi pole) sahharoosi osalusel. Enne reaktsiooni hüdrolüüsitakse sahharoos väävel- ja lämmastikhappega, mis on lahjendatud kontsentratsioonini 10%. Suhkru vesilahusele lisatakse happelahust vahekorras: 10 ml hapet 100 grammi suhkru kohta. Keeda saadud lahust 15-20 minutit. Hüdrolüüsil muutub sahharoos glükoosi ja fruktoosi seguks.Hõbepeegli reaktsioon tärklise abil
Tärklise kasutamine reaktsioonis glükoosi asemel põhjustab ebaõnnestumist. See juhtub seetõttu, et tärklis ei muutu hüdrolüüsi tulemusena täielikult glükoosiks. Selle tärklise osalise hüdrolüüsiga moodustuvad dekstriinid - polüsahhariidid, mis, nagu tärklis, koosnevad erinevalt tärklisest madalama molekulmassiga glükoosiühikutest. Dekstriinidel on ahelate lõpus aldehüüdrühmad, mis vähendavad hõbeda iooni, kuid see tekitab loodetud peegelkatte asemel musta kolloidse hõbeda lahuse. Metallhõbe ei setti klaasi pinnale ilmselt seetõttu, et dekstriinide pikad lineaarsed molekulid stabiliseerivad kolloidhõbeda lahust. Teisisõnu täidavad need molekulid kaitsva kolloidi funktsiooni. Hõbeda musta kolloidlahuse moodustumise vältimiseks on vajalik tärklise täielik hüdrolüüs.Eksperiment klaasile peeglikatte moodustamise kauni efektiga on väga visuaalne. See reaktsioon nõuab kogemust ja kannatlikkust. Sellest artiklist saate teada seadmete vajaliku ja spetsiifilise ettevalmistamise kohta ning näete ka seda, milliste reaktsioonivõrranditega see protsess toimub.
Hõbepeegli reaktsiooni olemus on metallilise hõbeda moodustumine redoksreaktsiooni tulemusena hõbeoksiidi ammoniaagilahuse interaktsiooni käigus aldehüüdide juuresolekul.
"Silver Mirror" (katseklaas vasakul)Vastupidava hõbedakihi loomiseks vajate:
- klaaskolb mahuga kuni 100 ml;
- ammoniaagilahus (2,5-4%);
- hõbenitraat (2%);
- formaldehüüdi vesilahus (40%).
Selle asemel võite võtta valmis Tollensi reaktiivi - hõbeoksiidi ammoniaagilahuse. Selle loomiseks peate 10 tilga veele lisama 1 grammi hõbenitraati (kui vedelikku hoitakse pikka aega, peate selle asetama pimedasse kohta või tumedate seintega klaasnõusse). Vahetult enne katset tuleb lahus (umbes 3 ml) segada vahekorras 1:1 naatriumhüdroksiidi 10% vesilahusega. Hõbe võib sadestuda, seetõttu lahjendatakse seda aeglaselt ammoniaagilahuse lisamisega. Soovitame teha veel ühe suurejoonelise katse ammoniaagilahusega ja printida “keemiline foto”.
Reaktsioon viiakse läbi toatemperatuuril. Eduka finaali eelduseks on klaasnõu täiesti puhtad ja siledad seinad. Kui seintel on vähimadki saasteainete osakesed, muutub katse tulemusena saadud sete lahtiseks musta või tumehalli värvi kihiks.
Kolvi puhastamiseks peate kasutama erinevat tüüpi leeliselahuseid. Nii et töötlemiseks võite võtta lahuse, mis tuleb pärast puhastamist destilleeritud veega maha pesta. Puhastusvahendi kolbi on vaja mitu korda loputada.
Miks on laeva puhtus nii oluline?
Fakt on see, et katse lõpus moodustunud kolloidhõbedaosakesed peavad klaasi pinnale kindlalt kinni jääma. Selle pinnal ei tohiks olla rasva ega mehaanilisi osakesi. vesi ei sisalda sooli ja sobib ideaalselt kolvi lõplikuks puhastamiseks. Seda saab valmistada kodus, kuid lihtsam on osta valmis vedelikku.
Hõbepeegli reaktsioonivõrrand:
Ag₂O + 4 NH₃·Н₂О ⇄ 2ОН + 3Н₂О,
kus OH on diamiinhõbehüdroksiid, mis saadakse metalloksiidi lahustamisel ammoniaagi vesilahuses.
Diamiin hõbeda kompleksmolekul
Tähtis! Reaktsioon toimib madalal ammoniaagi kontsentratsioonil - jälgige hoolikalt proportsioone!
Reaktsiooni viimane etapp kulgeb järgmiselt:
R (mis tahes aldehüüd)-CH=O + 2OH → 2Ag (sadestunud hõbekolloid) ↓ + R-COONH₂ + 3NH₃ + H2O
Parem on läbi viia reaktsiooni teine etapp, kuumutades kolbi ettevaatlikult põleti leegi kohal - see suurendab katse õnnestumise tõenäosust.
Mida võib näidata hõbedase peegli reaktsioon?
See huvitav keemiline reaktsioon ei näita mitte ainult aine teatud olekuid – seda saab kasutada aldehüüdide kvalitatiivseks määramiseks. See tähendab, et selline reaktsioon lahendab küsimuse: kas lahuses on aldehüüdrühm või mitte.
Aldehüüdide üldine struktuurivalem
Näiteks saate sarnase protsessi käigus teada saada, kas lahus sisaldab glükoosi või fruktoosi. Glükoos annab positiivse tulemuse - saate "hõbepeegli", kuid fruktoos sisaldab ketoonirühma ja hõbeda sademe saamine on võimatu. Analüüsi läbiviimiseks on vaja formaldehüüdilahuse asemel lisada 10% glükoosilahust. Vaatame, miks ja kuidas lahustunud hõbe tahkeks sademeks muutub:
2OH + 3H2O + C6H12O6 (glükoos) = 2Ag↓+ 4NH3∙H2O + C6H12O7 (tekib glükoonhape).
