Контрольні запитання і завдання

до самостійної роботи

1. Дайте визначення термінів: <діазосполуки> і <азосполуки>. Чим вони подібні і чим відрізняються одні від одного? Яке їх значення?

2. Що таке реакція діазотування? Напишіть рівняння хімічної реакції діазотування n – толуїдину і n – нітроаніліну.

3. Напишіть хімізм стадій (діазотування, азосполучення) добування індикатора метилового оранжевого: (CH₃)₂N – C₆H₄ – N = N – C₆H₄SO₃Na.

4. На які атоми і групи атомів може замінюватися діазо група, якщо реакція супроводжується виділенням азоту?

40

5. Напишіть рівняння хімічної реакції діазотування аніліну і наступного азосполучення добутого продукту з фенолом, аніліном, диметиланіліном, дифеніламіном. Назвіть продукти реакції.

6. Що таке хромофорні і ауксохромні групи в молекулах барвника? Назвіть і напишіть основні з них.

7. Які азобарвники, що використовуються в лабораторній практиці, вам відомі? Напишіть їхні структурні формули.

41

Лабораторна робота №14

Тема: Фталеїни та хінони

Основні теоретичні відомості:

Фталеїни – продукти конденсації фталевого ангідриду з фенолами.

Представником групи фталеїнів являється фенолфталеїн – індикатор.

Фенолфталеїн отримують шляхом конденсації фталевого ангідриду з фенолом у присутності концентрованої сульфатної кислоти. При цьому з кожної молекули фталевого ангідриду реагують дві молекули фенолу. За відсутності лугів фенолфталеїн – безбарвна речовина. При додаванні до фенолфталеїну лугів, наприклад NaОН, відбувається розрив п’ятичленного кільця в молекулі з утворенням спочатку безбарвного динатрієвого похідного, від якого потім відщепляється молекула води. При цьому в молекулі динатрієвої солі фенолфталеїну відбувається утворення хіноїдного ядра, що супроводжується появою яскраво– червоного забарвлення.

Хінони – похідні бензену, що містять в ядрі два атоми оксигену – складової частини хіноїдного угрупування. n – хінон (n – бензо хінон) С₆Н₄О₂ – кристалічна речовина жовто – золотистого кольору, погано розчинна у воді, добре – в органічних розчинниках, плавиться при 116ºС. Вперше хінон одержано при окисненні хінної кислоти. У наш час хінон одержують за допомогою окиснення гідрохінону. В промисловому масштабі хінон одержують шляхом окиснення аніліну.

Антрахінон (9,10 – антрахінон) С₁₄Н₈О₂ – кристалічна речовина жовтого кольору, плавиться при 286ºС, практично не розчиняється у воді та етанолі, розчинна у гарячому толуені, аніліні. Одержують з антрацену, складової частини кам’яновугільної смоли.

42

Хід роботи:

ДОСЛІД 1. Добування та реакції n – хінону.

Обладнання та реактиви: гідрохінон, біхромат калію (у порошку), сульфіт натрію, концентрована та розбавлена сульфатна кислота, насичений водний розчин хінону, розчин йодиду калію, розчин розбавленого лугу, пробірки, кип’ятильні камінці, штативи.

У невелику колбу з відвідною трубкою і приєднаною до неї широкою холодильною трубкою поміщають 1 г гідрохінону, 3 г біхромату калію і 20 мл води. Суміш буріє, темніє і сильно загуска внаслідок виділення кристалів хінгідрону. Додають в колбу 1 мл концентрованою сульфатної кислоти, вносять кип’ятильний камінець і нагрівають суміш до енергійного кипіння, збираючи відгін у пробірку. Спочатку з’являються жовта пара хінону, потім швидко відганяється декілька мілілітрів його водного розчину, а в холодильній трубці накопичуються яскраво-жовті кристали. Коли їх кількість перестане збільшуватись, перегонку зупиняють, розбирають прилад, виштовхуючи кристали з трубки і віджимають у фільтрувальному папері.

Водний розчин використовують для наступних дослідів.

A. Декілька кристалів сульфіту натрію розчиняють в 1 мл води і розчин підкислюють розбавленою сульфатною кислотою. Частину цієї рідини повільно, краплями, при сильному збовтуванні добавляють до 2-Змл насиченого водного розчину хінону до зникнення осаду, що утворюється спочатку.

Б. До отриманого в досліді А безкольорового розчину додають трохи водного розчину хінону і відмічають зміни.

B. До 1-2 мл розчину хінону додають трохи розчину йодиду калію, а потім 1-2 краплі розбавленої сульфатної кислоти.

Г. До 1-2мл розчину хінону додають рівний об'єм розбавленого розчину лугу. Рідина відразу буріє. Через декілька хвилин суміш підкислюють. Виділяється коричневий осад.

43

Хімізм:

ОН О

│ ║

[О]

-Н₂О

│ ║

ОН О

гідрохінон n – хінон

ВИСНОВКИ: Хінон вступає в реакції приєднання за подвійними зв'язками С=С або С=О. Відновлення хінону оксидом сульфуру (ІV) в момент виділення приводить знову до утворення гідрохінону; при подальшому відновленні хінгідрон розчиняється повністю, переходячи у гідрохінон. Хінон витисняє йод з йодиду калію у кислому середовищі, тому що являється сильним окислювачем.

В лужному розчині з хінону утворюються високомолекулярні аморфні продукти кислотного характеру, що за властивостями близькі до гумінових кислот ґрунтів.

ДОСЛІД 2: Добування хінгідрону

Обладнання та реактиви: хінон; гідрохінон; етиловий спирт; хімічні стакани; фільтрувальний папір; пробірки; штативи.

У невеликий стакан поміщують 0,5 г гідрохінону, приливають З0 мл води і злегка нагрівають до розчинення кристалів. Окремо у пробірці розчиняють 0,5 г хінону в 8 – 9 мл спирту і вливають цей розчин в стакан з

теплим розчином гідрохінону. Стакан ставлять у холодну воду на 10-15 хв, після чого відфільтровують зелено-чорні кристали хінгідрону і віджимають їх у фільтрувальному папері насухо.

44

Хімізм:

О ОН О … ОН

О ОН О … ОН

хінон гідрохінон хінгідрон

ВИСНОВКИ: Коли в реакційній суміші є надлишок гідрохінону, хінон утворює з ним сполуку хінгідрон, що легко розпадається на свої компоненти. Хінгідрон інтенсивно забарвлений, майже не має запаху і малорозчинний у воді.

ДОСЛІД 3: Добування фталеїнів

Обладнання та реактиви: фталевий ангідрид або о-фталева кислота; фенол; резорцин; α- і β - нафтоли; концентрована та розбавлена сульфатна кислота; розчин лугу; пробірки; штативи.

Дослід проводять одночасно з різними фенолами.

Поміщають у пробірку 0,05-0,1 г порошку фталевого ангідриду (або фталевої кислоти) і приблизно вдвічі більшу кількість досліджуваного фенолу.

Змочують суміш 1 - 2 краплями концентрованої сульфатної кислоти і обережно нагрівають пробірку в полум'ї пальника. Нагрівання припиняють, коли з суміші, що розплавилась, почнуть виділятися пухирці.

Дають пробірці охолонути, приливають до неї 5 - 7мл води і струшують. Частину отриманого кислого водного розчину відливають в іншу

45

пробірку і додають до нього по краплям спочатку розчин лугу до зміни забарвлення реакційної суміші, а потім розбавлену кислоту до повернення первинного забарвлення (або до знебарвлення).

46

ВИСНОВКИ: Фталевий ангідрид отримують при нагріванні о-фталевої кислоти. Він здатен вступати в реакції конденсації з багатьма фенолами, утворюючи похідні трифенілметану. Фенол з фталевим ангідридом утворює фенолфталеїн (використовується як індикатор і в медицині), а резорцин з фталевим ангідридом -флуоресцеїн. Деякі фталеїни у нейтральному та кислому середовищі безбарвні (фенолфталеїн), інші забарвленні (флуоресцеїн). Особливо характерна для безбарвних фталеїнів поява в розчинах лугів червоного, зеленого або синього забарвлення, що обумовленне хіноїдною структурою солі, яка утворюється.

Флуоресцеїн в лужному розчині проявляє інтенсивну зелену флуоресценію. α - нафтолфталеїн в лужному розчині має синьо-фіолетове забарвлення, а β - нафтолфталеїн дає синьо-зелену флуоресценцію.

ДОСЛІД 4: Лужні солі фенолфталеїну.

Обладнання та реактиви: фенолфталеїн (1% спиртовий розчин); розбавлений розчин лугу; розчин сульфатної кислоти; пробірки; штативи.

До 2-З мл води додають 2 краплі спиртового розчину фенолфталеїну; відбувається слабке помутніння розчину. При введенні 1 краплі розбавленого розчину лугу помутніння зникає і рідина забарвлюється у малиновий колір. Якщо додати ще 0,5 – 1 мл розчину лугу, то суміш поступово знову знебарвлюється.

До отриманої безбарвної сильно лужної рідини додають по краплям сульфатну кислоту. Розчин забарвлюється у малиновий колір і потім знову знебарвлюється.

47

Х імізм:

фенолфталеїн безбарвний

фенолфталеїн, забарвлений безбарвний

У червоний колір

48

Висновки: Лактонне кільце молекули фенолфталеїну в лужному розчині легко гідролізується. При цьому утворюється n, n – діокситрифенілкарбінол – о – карбонова кислота, що дає сіль, причому іонізуються атоми гідрогену карбоксилу і одного з фенольних гідроксилів. А від іншого фенольного гідроксилу і спиртового гідроксилу відщеплюється молекула води.

Утворений при цьому в розчині двозарядний аніон має хіноїдну будову і надає розчину інтенсивне малинове забарвлення. При надлишку лугу іонізується і нейтралізується також і другий фенольний гідроксил, що виключає можливість утворення хіноїдної структури. Тому тризарядний аніон три заміщеної солі фенолфталеїн безбарвний.

Контрольні запитання і завдання :

до самостійної роботи

1. Які органічні речовини називаються фталеїнами?

2. Які органічні речовини називаються хінонами?

3. Напишіть хімічну реакцію утворення фенолфталеїну.

4. Як використовується фенолфталеїн?

5. Яке забарвлення набуває фенолфталеїн в залежності від рН розчину?

6. Напишіть хімічну реакцію утворення n – бензохінону та о – бензохінону.

49