Методика проведения исследования:

ОПЫТ 1. СВОЙСТВА ФОРМАЛЬДЕГИДА.

ЦВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ:

Выполнение работы.

а) С фуксинсернистой кислотой. В пробирку помещают 2 капли раствора фуксинсернистой кислоты и добавляют 2 капли раствора формальдегида. Раствор постепенно окрашивается в фиолетовый цвет.

б) С резорцином. В пробирку наливают 10 капель раствора резорцина и 5 капель раствора формальдегида. Пипеткой осторожно по стенке добавляют 5-10 капель концентрированной серной кислоты. На границе двух жидкостей появляется малиновое кольцо.

в) С нитропруссидом натрия. К 5 каплям раствора нитропруссида натрия прибавляют 1-2 капли формальдегида и две капли пиперидина. При встряхивании появляется темно-синее окрашивание.

г) РЕАКЦИЯ " СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА".

В пробирку вводят 2 капли раствора нитрата серебра и прибавляют каплю раствора аммиака. Образующийся бурый осадок гидроксида серебра растворяют, добавляя избыток 1-2 капли раствора аммиака. Затем прибавляют каплю раствора формальдегида и медленно подогревают содержимое пробирки над пламенем горелки. При осторожном нагревании содержимое пробирки буреет и на стенках может выделиться серебро в виде блестящего зеркального налета. Альдегид окисляется до кислоты, которая образует аммониевую соль.

Химизм про­цесса:

A gNO₃ + NH₄OH AgOH + NH₄NO₃

2AgOH Ag₂O + H₂O

A g₂O + 4NH₄OH 2[Ag(NH₃)₂] OH + 3H₂O

HCOH + 2[Ag(NH₃)₂]OH → HCOONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + HO

Эта реакция является качественной реакцией на альдегиды.

д) ОКИСЛЕНИЕ ГИДРОКСИДОМ МЕДИ (II).

В пробирку помещают 4 капли раствора едкого натра, разбавляют его с 4 каплями воды и добавляют 2 капли раствора сульфата меди. К выпавшему осадку гидроксида меди (II) прибавляют 1 каплю раствора формальдегида и взбалтывают содержимое пробирки. Нагревают над пламенем горелки до кипения. В пробирке выделяется желтый осадок гидроксида меди (I) CuOH, переходящий в красный оксид меди (I) Cu₂O, а иногда на стенках пробирки выделяется даже металлическая медь. Химизм процесса:

C uSO₄ + 2 NaOH Cu(OH)₂ + Na ₂SO4

HCOH + 2Cu(OH)₂ → HCOOH + 2CuOH + H₂O

2CuOH → Cu₂O + H₂O

Эта реакция также является качественной реакцией на альдегиды.

е) САМООКИСЛЕНИЕ (САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ) ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ФОРМАЛЬДЕГИДА.

В пробирку помещают 2-3 капли раствора формальдегида и добавляют 1 каплю индикатора метилового красного. Раствор принимает красную окраску, что указывает на кислую реакцию.

Альдегиды очень легко окисляются. В водных растворах они могут окисляться в кислоту за счет кислорода другой молекулы альдегида, восстанавливая её в спирт - происходит реакция окислительного восстановления (дисмутация):

OH H

H – C = O + H – C – H → H – C = O + H – C – H

H OH OH OH

ж) ПОЛУЧЕНИЕ УРОТРОПИНА И ЕГО ГИДРОЛИЗ.

В пробирку помещают 1 каплю раствора фенолфталеина и 2 капли раствора аммиака. Раствор становится розовым; от прибавления 1 капли раствора формальдегида он обесцвечивается. Добавляют еще 2 капли NH₄OH - paствор становится розовым, но быстро обесцвечивается, так как аммиак вступает в реакцию с формальдегидом, образуя гексаметилентетрамин, или уротропин. Добавляют по каплям раствор аммиака до появления розового неисчезающего окрашивания, это указывает на то, что весь формальдегид прореагировал с аммиаком, и имеется избыток аммиака.

Несколько капель полученного раствора переносят на предметное стекло и осторожно выпаривают воду над пламенем горелки. Нa стекле остаются кристаллы уротропина, они сладковатого вкуса и не имеют запаха.

К оставшемуся в пробирке раствору уротропина добавляют каплю соляной кислоты и кипятят при встряхивании. Ощущается запах формальдегида. В пробирку добавляют 2 капли раствора фуксинсернистой кислоты. Появляется розовое окрашивание, указывающее на присутствие формальдегида.

Химизм процесса:

4 NH₃ + 6CH₂O C₆H₁₂N₄ + 6H₂O

уротропин

Реакция образования уротропина обратима, но гидролиз уротропина проходит только под влиянием катализатора - соляной кислоты, которая связывает образующийся при гидролизе аммиак.

ОПЫТ 2. ПОЛУЧЕНИЕ АЦЕТАЛЬДЕГИДА И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО СВОЙСТВ.

Выполнение работы.

а) ПОЛУЧЕНИЕ УКСУСНОГО АЛЬДЕГИДА.

В пробирку насыпают 0,5 г K₂Cr₂O₇, приливают 10 капель 10 % серной кислоты и постепенно при встряхивании - 10 капель этилового спирта. Происходит разогревание смеси и изменение её окраски.

Пробирку закрывают пробкой с газоотводной изогнутой трубкой, конец которой опущен в пробирку-приемник с 2 мл воды. Приемник находится в стакане в ледяной водой. Осторожно нагревают пробирку в реакционной смесью и отгоняют летучие продукта в течение 2-3 мин. Часть полученного водного раствора, содержащего уксусный альдегид, используют для последующих реакций.

Химизм процесса:

3CH₃-CH₂OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ 3CH₃-C=O + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O

H

б) РЕАКЦИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АЛЬДЕГИДАМИ ФЕЛИНГОВОЙ ЖИДКОСТИ.

В пробирку наливают 10 капель реактива Фелинга и добавляют 3-4 капли уксусного альдегида. Реакционную смесь нагревают. При этом раствор сначала окрашивается в зеленый, а затем в желтый цвет и, наконец, выпадает осадок закиси меди красного цвета.

Химизм процесса:

COONa

+ 2CHO Cu

CHO

COOK

COONa

+ 2CHOH

CHOH

COOK

в) ПОЛУЧЕНИЕ ФЕНИЛГИДРАЗОНА УКСУНОГО АЛЬДЕГИДА.

В пробирку помещают 5 капель солянокислого фенилгидразина и добавляют несколько кристаллов уксуснокислого натрия. Затем при встряхивании прибавляют 4 капли уксусного альдегида. Выпадают кристаллы фенилгидразона.

Химизм процесса:

C₆H₅NH-NH₂*HCl + CH₃COONa C₆H₅-NH-NH₂ + CH₃COOH + NaCl

C H₃-C= O + H₂ N-NH-C₆H₅ CH₃-CH=N-NH-C₆H₅ + H₂O

Фенилгидразон уксусного альдегида

H

г) ПОЛУЧЕНИЕ АЦЕТАЛЬДЕГИДА ИЗ АЦЕТИЛЕНА (по реакции КУЧЕРОВА).

Ацетилен получают действием воды на карбид кальция. В пробирку или маленькую колбочку помещают несколько маленьких кусочков карби­да кальция и закрывают её пробкой с двумя отверстиями, в одно из ко­торых вставлена капельная воронка, а в другое - изогнутая газоотводная трубка с оттянутым концом для подвода ацетилена в «реактор».

«Реактор»-пробирку с газоотводной трубкой также закрывают пробкой, через которую почти до дна проходит трубка, подводящая ацетилен. Летучие продукты реакции уходят из реактора по отводной трубке в маленькую пробирку, охлаждаемую водой со снегом.

В «реактор» помещают 0,1 г оксида ртути, 2 мл воды и 1 мл серной кислоты. Разогревшуюся смесь встряхивают, при этом большая часть оксида ртути растворяется с образованием сульфата ртути:

HgO + H₂SO₄ HgSO₄ + H₂O

После растворения оксида ртути “реактор” со смесью закрываю пробкой с трубкой, подводящей ацетилен, и помещают в водяную баню или в стакан с горячей водой (температура около 80-90⁰С поддерживается на протяжении всего опыта).

В пробирку (колбочку) с карбидом медленно, по каплям, добавляют из капельной воронки воду. Создается ток газообразного ацетилена, интенсивность выделения которого должна быть такой, чтобы можно было считать пузырьки газа, проходящего через "реактор". Образовавший ацетилен, проходя в реакционной пробирке через раствор сернокислой ртути (катализатор), присоединяет воду с образованием уксусного альдегида. Через 8-10 минут прекращают пропускание ацетилена и разбирают прибор. Жидкость в приемнике имеет характерный запах уксусного альдегида.

Х

Hg²⁺ + H₂SO₄

имизм процесса:

CH CH + H-OH

CH₂=CH-OH

Виниловый спирт

CH₃-C=O

H

Уксусный альдегид

Проверяют образование уксусного альдегида цветной реакцией с фуксинсернистой кислотой.

д) АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ.

Помещают в пробирку 3 капли уксусного альдегида и 3 капли раство­ра едкого натра. Осторожно нагревают содержимое пробирки над пламенем горелки. Жидкость постепенно темнеет и буреет, появляется резкий за­пах.

Молекулы альдегидов могут соединяться друг с другом, образуя новые углеродные связи; происходит взаимодействие карбонильной группы одной молекулы альдегида с α-водородом метиловой группы другой молекулы. α -водород под влиянием соседней карбонильной группы способен отщепляться в виде протона. Эта реакция проходит под действием щелочей и образуется карбанион:

H

H

H

-C-CH⁺=O + OH^- CH₂-CH=O + H₂O

О

H⁺

бразующийся карбанион реагирует с карбонильной группой другой молекулы альдегида (по схеме нуклеофильного присоединения):

C H₃-CH⁺ + :CH₂—CH=O CH₃-CH-CH₂-CH=O

алкоголят-ион

Эта реакция называется альдольной конденсацией (реакция А. П. Бородина). При нагревании реакционной смеси продукт дегидратируется:

Образующийся непредельный кротоновый альдегид (бутен-2-аль) имеет характерный резкий запах. При высокой концентрации щелочи процесс уплотнения идет дальше и образуются высокомолекулярные окрашенные смолистые продукты.

ОПЫТ 3. ПОЛУЧЕНИЕ АКРОЛЕИНА ИЗ ГЛИЦЕРИНА.

Выполнение работы.

Помещают в пробирку 2-3 кристаллика гидросульфата калия и добав­ляют 2 капли глицерина. Закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой и нагревают на пламени горелки. Глицерин разлагается, дока­зательством чего является побурение жидкости и появление тяжелых паров. Не прекращая нагревание пробирки со смесью, опускают конец газоотводной трубки в заранее приготовленную пробирку с 2 каплями раствора фуксинсернистой кислоты. Появляется фиолетовое окрашивание. Образование акролеина обнаруживается также по появлению резкого запаха.

Химизм процесса:

CH₂OH-CHOH-CH₂OH CH₂=C=CHOH CH₂=CH-C=O + H₂O

глицерин пропандиенол акролеин

При дегридатации трехатомного спирта - глицерина - в присутствии гидросуль-фата калия должен был бы образовываться непредельный спирт с двумя двойными связями - пропандиенол. Однако практически получается альдегид, так как в момент образования пропандиенол изомеризуется в альдегид - акролеин, который является простейшим непредельным альдегидом.

Для доказательства непредельности акролеина, не прекращая подогревания пробирки со смесью, опускают конец газоотводной трубки в пробирку с 1 каплей раствора перманганата калия и 2 каплями воды, а потом в пробирку с 2 каплями бромной воды. Обесцвечивание растворов перманганата калия и бромной воды указывает нa наличие у акролеина свойств непредельных углеводородов.

ОПЫТ 4. СВОЙСТВА БЕНЗОЙНОГО АЛЬДЕГИДА.

Выполнение работы.

а) РЕАКЦИЯ " СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА"

В пробирку вводят 2 капли раствора нитрата серебра и прибавляют 1 каплю раствора аммиака. Образующийся бурый осадок гидроксида серебра растворяют, добавляя избыток 1-2 капли раствора аммиака. Затем прибавляют 1 каплю бензойного альдегида и осторожно нагревают содержимое пробирки над пламенем горелки - на стенках пробирки отлагается металлическое серебро.

Химизм процесса:

C ₆H₅-C=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH C₆H₅-COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ +H₂O

H

б) ОКИСЛЕНИЕ ГИДРОКСИДОМ МЕДИ.

Помещают в пробирку 3 капли раствора едкого натра, разбавляют его 3 каплями воды и добавляют 2 капли раствора сульфата меди. К выпавшему осадку гидроксида меди (II) Cu(OH)₂ прибавляют 1 каплю бензальдегида, взбалтывают содержимое пробирки и осторожно нагревают над пламенем горелки. Выделяется желтый осадок гидроксида меди (I) CuOH, переходящий в красный оксид меди (I) Cu₂O.

Химизм процесса:

C ₆H₅-C=O + 2Cu(OH)₂ C₆H₅-C=O + 2CuOH +H₂O

Н

OH

2 CuOH Cu₂O + H₂O

в) ОКИСЛЕНИЕ КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА.

Помещают на предметное стекло каплю бензойного альдегида и оставляют на воздухе. Через некоторое время появляются кристаллы бензойной кислоты, трудно растворимые в холодной воде.

Химизм процесса:

Ароматические альдегиды окисляются еще легче, чем альдегиды жирного ряда, образуя соответствующие ароматические кислоты. Например, бензойный альдегид легче окисляется до бензойной кислоты не только окислителями, но и кислородом воздуха, особенно на свету. В качестве промежуточного продукта образуется перекисное соединение - надкислота.

г) ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БЕНЗАЛЬДЕГИДА СО ЩЕЛОЧЬЮ (Реакция Канниццаро).

В пробирку помещают 5 капель бензойного альдегида и добавляют при встряхивании 3 капли раствора щелочи. Из раствора выпадают кристаллы бензоата калия.

Для ароматических альдегидов характерна реакция, заключающаяся в том, что под действием концентрированной щелочи две молекулы альдегида вступают друг с другом в окислительно-восстановительное взаимодействие: одна молекула окисляется в кислоту, другая восстанавливается в спирт. Эта реакция является частным случаем реакции сложноэфирной конденсации. Очевидно, вначале из двух молекул альдегида образуется сложный эфир, который в этих условиях под действием щелочи сразу же гидролизуется.

Химизм процесса:

2 C₆H₅-C=O + KOH C₆H₅-C-OK + C₆H₅-CH₂OH

H O бензиловый спирт

бензоат калия

Так как реакция протекает в щелочной среде, бензойная кислота получается в виде соли C₆H₅COOK.

Содержимое пробирки переносят в центрифужную пробирку и центригфугируют около 5 мин. Прозрачный раствор, содержащий бензиловый спирт, сливают в микрохимическую пробирку, добавляют 1 каплю серной кислоты и 2 капли раствора дихромата калия. Осторожно нагревают до кипения. Бензиловый спирт при этом окисляется, образуя бензойный альдегид и затем бензойную кислоту.

Химизм процесса:

C ₆H₅-CH₂OH C₆H₅-C=O C₆H₅-C=O