Робота 7. Утворення реактиву Фелінга
Німецький хімік-органік Г. X. Фелінг у 1850 р. запропонував реактив для виявлення в рідинах моносахарів (реактив Фелінга). Реактив має темно-синє забарвлення. При нагріванні з відновними цукрами (в основному моно- і дисахаридами) або з альдегідами відбувається окисно-відновний процес і утворюється червоно-коричневий, чорний або жовтий (залежно від концентрації компонентів реакції) осад оксиду купруму (II). Реактив застосовують для якісного й кількісного аналізу альдегідів жирного ряду, моно- і дисахаридів.
Хід роботи. У пробірку наливають 2-3 мл 10 % розчину тартратної кислоти, додають кілька крапель 33 % розчину їдкого калію і потирають скляною паличкою по стінках пробірки до початку кристалізації. Потім до моменту розчинення осаду додають краплями 10 % розчин їдкого натру - осад розчиняється і утворюється розчин сегнетової солі. Беруть другу пробірку і вносять у неї 2-3 мл 4 % розчину сульфату купруму (II), потім додають 3 – 4 мл 10 % розчину їдкого натру – випадає блакитний драглистий осад гідроксиду купруму (II). Вміст обох пробірок змішують - утворюється купрум-тартратний комплекс – реактив Фелінга, прозора рідина темно-синього кольору.
Хімізм. Реактив Фелінга утворюється в результаті таких хімічних реакцій:
Реактив Фелінга
Робота 8. Окиснення середніх солей тартратної кислоти аміачним розчином гідроксиду аргентуму
Середні солі тартратної кислоти містять у своїх молекулах дві гідроксильні групи, які здатні окислюватися до кетогруп.
Хід роботи. У пробірку наливають 2-3 мл 3% розчину сегнетової солі й додають 1 мл аміачного розчину оксиду аргентуму. Нагрівають на водяному нагрівнику. На стінках пробірки відкладається металічне срібло.
Хімізм. Окиснення кислоти відбувається в кілька стадій. Спочатку утворюється оксид аргентуму: AgNO3 + NH4OH AgOH + NH4NO3
2 AgOH Ag2O + H2O
Далі оксид аргентуму вступає в реакцію окиснення із сегнетовою сіллю:
Робота 9. Добування цитрату кальцію
Солі та естери цитратної (лимонної) кислоти називають цитратами. Цитратна кислота – безбарвна кристалічна речовина, плавиться при 153 0С, добре розчиняється у воді (133 г в 100 мл води). Вперше добута з лимонного соку, з якого нині добувають її на Гавайських островах, у Сицилії, Каліфорнії, Греції. Вона міститься в багатьох плодах (у чистому вигляді та у вигляді солей): лимонах, аґрусі, апельсинах, винограді, малині, у листках тютюну, смородині. Синтетично її добувають з ацетону. Часто цитратну кислоту добувають біохімічним методом – лимоннокислим бродінням глюкози під дією ферментів плісеневих грибів (С.П. Костичев і В.С. Буткевич, 1935). Крім того, цитратну кислоту добувають з тютюну за методом О.О. Шмука (1942), де її вміст досягає 8% від загальної маси. Використовується в харчовій промисловості та побуті як смаковий і консервуючий засіб. Цитрат натрію застосовують як препарат, що запобігає згортанню крові. Цитратна кислота – важливий проміжний продукт обміну вуглеводів в організмі тварин і людини.
Хід роботи. В пробірку вносять 1мл 5% розчину цитратної кислоти і смужку лакмусового папірця. Потім краплями додають міцний розчин аміаку до досягнення нейтралізації. В суміш додають близько 1 мл 5% розчину хлориду кальцію і кип’ятять. Випадає осад цитрату кальцію.
Хімізм. У результаті хімічної реакції утворюється сіль – цитрат кальцію:
кислота Цитрат кальцію
Робота 10. Розкладання цитратної кислоти сульфатною кислотою
Цитратна кислота – порівняно слабка кислота: К1 = 8,4 10-4, К2 = 17 10-5 і К3 = 4,1 10-6 (при 18 0С).Вона легко розкладається сильними мінеральними кислотами, зокрема сульфатною.
Хід роботи. У пробірку вносять 2-3 г цитратної кислоти і додають 4-5 мл концентрованої сульфатної кислоти. Пробірку закривають пробкою з газовідвідною трубкою і обережно нагрівають на полум’ї газового пальника. Виділяється оксид карбону(II). До кінця газовідвідної трубки підносять сірник і запалюють – з’являється голубе полум’я. Потім виділяється вуглекислий газ. Його через газовідвідну трубку пропускають у пробірку з баритовою водою – випадає осад карбонату барію. Газовідвідну трубку переносять у пробірку, куди налито 2-3 мл розчину Люголя і добавлено кілька крапель гідроксиду натрію (до зникнення жовто-бурого забарвлення). Випадає жовтий осад йодоформу – речовини з характерним неприємним запахом.
Хімізм. При нагріванні з концентрованою сульфатною кислотою цитратна кислота спочатку розкладається на форміатну і ацетондикарбонову кислоти:
Цитратна Форміатна Ацетондикарбонова
кислота кислота кислота
Форміатна кислота розкладається на оксид карбонату (II) та воду:
НСООН CO + H2O
Під час горіння оксиду карбону (II) утворюється вуглекислий газ:
2 СO + O2 2 СO2.
Ацетондикарбонова кислота далі розкладається на ацетон і вуглекислий газ:
При пропусканні вуглекислого газу крізь баритову воду утворюється карбонат барію:
Ва(ОН)2 + СO2 ВаСO3 + Н2O.
При пропусканні пари ацетону крізь розчин Люголя під дією гідроксиду натрію утворюється йодоформ.
Контрольні запитання і завдання
1. Які органічні речовини називають гідроксикислотами? Як їх класифікують? Що таке атомність і основність гідроксикислот?
2. Напишіть структурні формули відомих вам гідроксикислот, визначте їх атомність і основність, дайте коротку характеристику.
3. Напишіть рівняння основних способів синтетичного добування гідроксикислот.
4. Перерахуйте головні фізичні властивості гідроксикислот.
5. Що таке оптична ізомерія? Чим вона зумовлена? Напишіть структурні формули оптичних ізомерів лактатної, тартратної та цитратної кислот.
6. Дайте коротку характеристику хімічних властивостей гідроксикислот. Наведіть рівняння основних хімічних реакцій, що характерні для гідроксикислот.
7. Як можна розрізнити за хімічними властивостями α-, β-, γ-, σ-гідроксикислоти? Наведіть приклади хімічних реакцій.
8. Які існують способи розділення рацематів на оптично активні антиподи? Проілюструйте відповідними прикладами.
9. Які з гідроксикислот є продуктами проміжного обміну в організмі тварин і людини? Напишіть їхні структурні формули.
10. Які з гідроксикислот та їх похідних використовують як лікарські засоби в медицині та ветеринарії? Напишіть їхні структурні формули і дайте коротку характеристику.