Лабораторна робота № 2

ТЕМА: Галогенопохідні

Основні теоретичні відомості.

Галогенопохідні вуглеводнів - продукт заміщення одного або кількох атомів гідрогену у молекулах вуглеводнів на атом або атоми галогенів. Загальна формула – С_nH_2n + Hal.

Залежно від природи радикала їх поділяють на ациклічні (аліфатичного ряду) і циклічні. Ациклічні галогенопохідні вуглеводів можуть бути похідними алканів, алкенів, алкінів, алкадієнів та полієнів, циклічні-циклопарафінів (поліметиленів, або нафтенів), аренів і терпенів.

За природою галогенів розрізняють - фтор-, хлор-, бром- і йодпохідні вуглеводнів.

За наявності у молекулі цих сполук, одинарних, подвійних або потрійних зв'язків розрізняють насичені й ненасичені галогенопохідні вуглеводнів.

Характеризуються рухливістю атома або атомів галогенів, що дає їм змогу обмінюватися на інші атоми або атомні групи (-ОН; -NH₂ -CN). Тобто, галогенопохідні здатні вступити в реакції нуклеофільного заміщення, що дає змогу добувати з них інших представників класів органічних сполук.

Зв'язок С-І розривається легше, ніж С-Br, а С-Вr - легше, ніж С- СІ, а С- СІ -легше, ніж С- F.

Хід роботи

ДОСЛІД 1. Добування йодоформу.

Обладнання та реактиви: пробірки, штативи, пальник, етанол, йод (крист.), дистильована вода, NaOH - 30%.

У пробірку наливають 10-20 крапель етанолу, додають кілька кристалів йоду і 2-3 мл дистильованої води. Суміш збовтують і додають 30% розчин NaOH до розчинення йоду та знебарвлення суміші. Суміш можна нагрівати 5-8 хвилин при температурі 60-70° С.

ХІМІЗМ:

Утворення йодоформу відбувається у кілька стадій:

а) взаємодія йоду з їдким натром:

I₂ + 2NaOH →NaI + NaOI + H₂O

б) окислення етанолу до ацетальдегіду (етаналю):

H O

/ //

CH₃ – C – H + 2NaOІ → CH₃ – C + 2NaІ + 2H₂O

\ \

OH H

етанол ацетальдегід

в) заміщення атомів гідрогену у радикалі альдегіду на йод:

O O

// //

CH₃ – C + 3І + 3NaOH → CІ₃ – C + 3NaІ + 3 H₂O

\ \

H H

ацетальдегід йoдаль

г) розщеплення йодалю лугом до молекул йодоформу і форміату натрію

O O

// //

CІ₃ – C + NaOH → CHІ₃ + H – C

\ \

H ONa

йодаль йодоформ форміат натрію

Сумарне рівняння:

CH₃ – CH₂OH + 4І₂ + 6NaOH →CHІ₃ + HCOONa + 5NaІ + 5H₂O

етанол йодоформ форміат

натрію

ВИСНОВОК: На дно пробірки випадають зелено-жовті кристали йодоформу - речовини зі специфічним запахом.

ДОСЛІД 2. Отримання етилброміду (брометану).

Обладнання та реактиви: пробірки, пробка з газовідвідною трубкою, пальник, етанол, лід, хімічний стакан, бромід калію (кристал.), дистильована вода, H₂SO₄.

У пробірку вливають 3 мл етанолу, додають 3 мл сульфатної кислоти, охолоджують. Додають 2 мл води, охолоджують, всипають 3 г броміду калію. Приєднують газовідвідну трубку. Кінець газовідвідної трубки занурюють в іншу пробірку, що містить 1 мл води з куском льоду і поміщають у хімічний стакан з водою та льодом. Реакційну суміш нагрівають до кипіння, кип'ятять 10-20 хвилин. Кип'ятіння припиняють, коли зникнуть кристали броміду калію, а до пробірки - приймальника перестануть потрапляти важкі краплі бромистого етилу. Вихід продукту реакції 1-1,5 мл.

ХІМІЗМ.

KBr + H₂SO₄ → HBr + KHSO₄

H H

| |

H₃C – C – OH + HBr → H₃C – C – Br + H₂O

| |

H H

етанол етилбромід

ВИСНОВОК: Етилбромід має вигляд масляної рідини, що важча за воду.

ДОСЛІД 3. Відщеплення галогену дією нітрату срібла у спиртовому розчині.

Обладнання та реактиви: пробірки, штативи, галогенопохідні, нітрат аргентуму (насичений 4% розчин в етиловому спирті).

До 1-2 мл розчину нітрату аргентуму додають 1 краплю досліджуваного галогенопохідного. Якщо протягом 1-2 хвилин осад галогеніду аргентуму не виділяється, то розчин нагрівають до кипіння та охолоджують.

ХІМІЗМ.

R – Hal + AgONO₂ → Ag – Hal + RONO₂

алкілгалогенід галогенід алкіл нітрат

аргентуму

ВИСНОВОК: Утворення галогеніду аргентуму супроводжується випаданням осаду.

ДОСЛІД 4. Взаємодія хлороформу та чотирьоххлористого вуглецю з лугом.

Обладнання та реактиви: пробірки, штативи, пальник, хімічні стакани, хлороформ, чотирьоххлористий вуглець, розбавлений розчин лугу, нітратної кислоти, розчин нітрату срібла, концентрований водний аміак, розчин перманганату калію.

У пробірці № 1 проводять лужний гідроліз хлороформу. Для цього поміщають у пробірку декілька крапель хлороформу і 2-3 мл розбавленого розчину лугу, нагрівають суміш 1-2 хвилини до початку кипіння. Пробірку охолоджують у воді.

У пробірці № 2 проводять лужний гідроліз чотирьоххлористого вуглецю. У пробірці змішують декілька крапель чотирьоххлористого вуглецю і 1-2 мл розбавленого лугу, суміш нагрівають 1-2 хвилини до початку кипіння. Пробірку охолоджують у воді.

Гідролізати № 1 і № 2 ділять на три частини. З гідролізатами, що отримані у пробірці № 1 і № 2 окремо проводять наступні реакції:

I. До порції гідролізату доливають розбавлену нітратну кислоту до кислої реакції і декілька крапель розчину нітрату аргентуму.

II. До 1 мл розчину нітрату аргентуму (в окремій пробірці) додають концентрований водний аміак по краплям до розчинення осаду окису срібла, що утворюється. Отриманий розчин доливають до другої порції гідролізату.

III. До третьої порції гідролізату додають декілька крапель розчину перманганату калію.

Cl OH O O

/ / // //

HC – Cl HC – OH →HC HC

\ \ \ \

Cl OH OH ONa

Хлороформ мурашина натрієва сіль

кислота мурашиної кислоти

або - CHCl₃ + 4NaOH → 3NaCl + 2H₂O + HCOONa

ХІМІЗМ. Гідроліз хлороформу у лужному середовищі проходить швидко і при цьому утворюється соль мурашиної кислоти.

ВИСНОВКИ: У лужному середовищі хлороформ гідролізується, а чотирьоххлористий вуглець - ні. Це підтверджується якісними реакціями І, II, III.

Реакція І з гідролізатом №1 супроводжується випаданням осаду хлориду аргентуму. У реакції II з гідролізатом № 1 мурашина кислота, що одночасно є і альдегідом, окислюється до карбонатної кислоти, відновлюючи оксид аргентуму в аміачному розчині до металічного срібла.

У реакції III з гідролізатом № 1 відбувається окислення мурашиної кислоти. Початкове почорніння рідини відповідає моменту одночасної присутності іонів MnO₄^- (фіолетово-червоне забарвлення) і MnO₄^2- (зелене забарвлення), і тому розчин поглинає промені світла всієї області видимого спектра.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

до самостійної роботи

1. Напишіть формули ізомерів С₅H₁₁Cl і дайте їм назви за раціональною номенклатурою та номенклатурною IUPAK

2. Як можна добути 2-хлорпентан і 1,2 - дихлорпентан?

3. Напишіть схему рівнянь хімічних реакцій заміщення гідроксильної групи на галоген під час перетворення пропанолу на пропілхлорид.

4. Напишіть схему рівнянь хімічних реакцій перетворення первинного пропілхлориду на вторинний пропілхлорид.

5. Дайте коротку характеристику основних фізичних і хімічних властивостей галогенопохідних вуглеводнів.