4433

11

ми налить 100 мл этилового спирта, закрыть еѐ пробкой с обратным холодильником, представляющим собой длинную прямую стеклянную трубку, и поставить в водяную баню. После 5-минутного кипячения содержимое охладить и слить раствор в стакан через марлю (следует обратить внимание на то, что листья в колбе обесцветились). В пробирку налить 4—5 мл спиртовой вытяжки хлорофилла и столько же бензина. Закрыв отверстие пробирки, жидкость энергично взболтать и дать ей отстояться. Жидкость в пробирке разделится на 2 слоя: верхний бензиновый (бензин легче спирта), зеленого цвета от присутствия в нем хлорофилла, нижний — спиртовой, желтого цвета от присутствия в нем ксантофилла. Второй желтый пигмент каротин перейдет в бензиновый слой, но не будет виден из-за интенсивно зеленой окраски хлорофилла. Если разделение пигментов идет плохо, то в пробирку следует добавить несколько капель воды, жидкость хорошо взболтать и снова дать отстояться. По окончании опыта зарисовать картину распределения пигментов.

Лабораторная работа № 3 ПОЛУЧЕНИЕ СОЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ОКСИКИСЛОТ И ИЗУЧЕ-

НИЕ ИХ СВОЙСТВ

Цель работы: ознакомиться с основными физико-химическими свойствами оксикислот и метод их количественного определения.

Теоретическая часть

Биологически активными веществами органической природы, содержащими функциональные группы нескольких видов, являются оксикислоты. Это соединения со смешанными функциями, содержащие одновременно спиртовую (гидроксильную) и карбоксильную группы. Например, молочная, яблочная, лимонная и др. кислоты. Химические свойства таких соединений складываются не только из реакций, характерных для каждого типа функциональных групп, но и реакций особых, зависящих от взаимного расположения спиртовой и кислотной групп.

Присутствие в молекулах оксикислот асимметрического атома углерода и, следовательно, асимметрия всей молекулы является причиной пространственной

12

изомерии в ряду оксикислот. Асимметрическими атомами углерода являются такие, у которых все четыре заместителя различны. Вследствие этого, конфигурации асимметричных молекул (D- и L- оптические антиподы - стереоизомеры) отличаются и число стереоизомеров растет при увеличении числа асимметричных атомов углерода.

Обратите внимание на сходство химических свойств и различную физиологическую активность этих веществ, играющих важную роль в жизненных процессах. Многие реакции в живых организмах протекают лишь с участием веществ с определенной пространственной конфигурацией. Поэтому организм усваивает или вырабатывает в процессе жизнедеятельности вещества, являющиеся оптическими изомерами.

Реактивы и оборудование

1.растворы винной кислоты,

2.фенолфталеин;

3.раствор гидроксида натрия;

4.раствор серной кислоты;

5.раствор гидроксида меди (II);

6.раствор глюкозы;

7.воронка, пробирки, пипетки, химический стакан,

8.фильтровальная бумага;

9.круговой поляриметр СМ.

Экспериментальная часть Опыт 1. Образование кислой и средней калиевых солей винной ки-

слоты

К 1 мл водного раствора винной кислоты добавляют каплю раствора фенолфталеина и приливают по каплям раствор едкого калия при постоянном перемешивании. Довольно быстро, еще при кислой реакции смеси, выпадает обильный кристаллический осадок. При дальнейшем введении щелочи осадок постепенно растворяется и при достижении щелочной реакции исчезает.

Раствор разделяют на две части и одну оставляют для опыта № 2. Ко второй части раствора добавляют по каплям разбавленную серную кислоту. При этом снова выделяется осадок или муть, исчезающие при дальнейшем добавлении кислоты.

13

Многие соли винной кислоты (тартраты) хорошо растворимы в воде, но кислая калиевая соль малорастворима.

Напишите реакции образования кислой и средней соли винной кислоты. Какие реакции происходят при добавлении к средней калиевой соли винной кислоты серной кислоты? Запишите уравнения этих реакций.

Опыт 2. Взаимодействие виннокислой соли с гидроксидом меди

Осаждают в пробирке голубой гидроксид меди, действуя на 0,5 мл сульфата меди небольшим избытком раствора щелочи. Затем добавляют раствор средней виннокислой соли (из опыта № 1). Гидроксид меди растворяется и образуется прозрачная темно-синяя жидкость.

Химизм реакции

Благодаря наличию в молекуле виннокислой соли двух соседних гидроксильных групп с относительно подвижными атомами водорода, эта соль образует с гидроксидом меди в щелочной среде растворимые комплексные соединения типа алкоголятов многоатомных спиртов.

Эти соединения, содержащие двухвалентную медь, легко окисляют многие альдегиды и сахара с выделением в осадок меди (+1), а частично даже металлической меди, что используется для количественного определения сахаров.

Для этой цели наиболее часто применяется смешанная калиевонатриевая соль винной кислоты, из которой по реакции с гидроксидом меди (+2) получают реактив, называемый фелинговой жидкостью. Напишите уравнение данной реакции.

14

Опыт 3. Определение удельного оптического вращения плоскости поляризации растворов оптически активных веществ

Органические соединения, имеющие асимметрический атом углерода, обладают оптической активностью, т. е. способны вращать плоскость поляризованного света. Для измерения угла вращения плоскости поляризации оптически активными прозрачными растворами или жидкостями пользуются прибором, называемым поляриметром.

Вданной работе используется круговой поляриметр СМ.

Вполяриметре применен принцип уравнивания яркостей разделенного на три части поля зрения. Свет от матовой электрической лампы, пройдя через конденсор и поляризатор, средней частью пучка проходит через кварцевую пластинку, оранжевое защитное стекло и анализатор, а двумя крайними частями пучка – только через оранжевое защитное стекло и анализатор. Вид поля зрения прибора представлен на рис. 2.

Уравнивание тройного поля зрения производится путем вращения анализатора вокруг горизонтальной оси. Если между анализатором и поляризатором ввести трубку с оптически активным раствором, то равенство яркостей всех частей поля зрения, т. е. фотометрическое равенство, нарушается. Оно может быть восстановлено поворотом анализатора на угол, равный углу поворота плоскости поляризации раствором. Разность двух отсчетов, соответствующих фотометрическому равновесию поля с оптически активным раствором и без него, определяет угол вращения плоскости поляризации данным раствором.

Значение угла оптического вращения зависит как от природы самого вещества, так и от его концентрации в растворе.

Если Р граммов вещества, растворенного в П граммах растворителя, и плотность раствора обозначить n, то

С – концентрация, т. е. количество вещества, содержащегося в 100 см3 раствора. Наполним этим раствором трубку длиной L дециметров, тогда угол оптического вращения будет равен

17

Рис. 3. Начальное положение нониуса после установки поля зрения на равную затемненность при введенной трубке для жидкости без раствора

2. Определение угла вращения плоскости поляризации и расчет удельного оптического вращения оптически активных веществ

По указанию преподавателя выбираете раствор оптически активного вещества с известной концентрацией.

Перед началом измерений трубку растворов (рис.1) и покровные стекла промывают дистиллированной водой, последние протирают салфеткой или фильтровальной бумагой. С одной стороны на трубку кладут покровное стекло, резиновую прокладку и заворачивают накидной гайкой. Во избежание появления натяжений в покровных стеклах, влияющих на правильность отсчета, гайки нельзя заворачивать туго.

В трубку вставляют воронку и заливают исследуемый раствор. Вынув воронку, заполняют трубку доверху и накладывают покровное стекло с боку, сдвигая часть жидкости таким образом, чтобы в трубке не было пузырьков воздуха. Если в трубке остался небольшой пузырек воздуха, то его перемещают в распирающуюся часть трубки, где он не будет мешать определению. Трубку помещают в соединительную трубу 16 (рис. 1) и закрывают шторкой.

Поворотом анализатора устанавливают тройное поле на равномерную затемненность (рис.3) и определяют, на сколько полных градусов повернуть нуль нониуса по отношению к лимбу, затем по штриху нониуса, совпадающему с градусным штрихом лимба отсчитывают доли градуса. К числу градусов, взятых по лимбу, прибавляют отсчет по нониусу и определяют угол поворота.

18

Таких определений делают пять и берут среднее значение из них. Из полученного среднего значения угла поворота вычитают поправку на ноль, обязательно учитывая знак поправки.

П р и м е р. При определении начального положения при пустой трубке для растворов прибор показал +0,1о (рис3), а после ввода наполненной трубки 3,65о (рис.4), тогда угол оптического вращения равен 3,65-0,1=3,65о

Рис.4. Конечное положение нониуса после установки на равное затемнение тройного поля при наполненной трубке

После определения угла оптического вращения рассчитывают удельное оптическое вращение по формуле

где α – угол вращения плоскости поляризации; L – длина трубки для растворов в дм (на трубке дана длина в см); С – концентрация раствора в г в 100 см3.

Опыт 4. Определение концентрации раствора глюкозы по углу оптического вращения

Поскольку угол оптического вращения зависит от концентрации раствора, то, зная удельное оптическое вращение вещества, можно определить его концентрацию.

Из формулы (3) следует, что

19

Выбирая трубки различной длины и зная удельное оптическое вращение вещества, можно сделать его равным единице.

Длина прилагаемой к прибору трубки взята из расчета К= 1 для глюкозы

200

(L= 1,90 дм, [ ] D = 52,60 ). Тогда концентрация раствора в г/в 100 мл будет равна углу вращения плоскости поляризации.

Для других веществ необходимо кроме длины трубы знать удельное оптическое вращение, приведенное в табл. 1.

По указанию преподавателя выбираете раствор оптически активного вещества. Определить угол оптического вращения, как указано в опыте 3. Зная удельное оптическое вращение вещества, определенное в опыте 3 или используя табл. 1 по формуле (4), определяете концентрацию раствора глюкозы.

В лабораторную тетрадь записываете данные определений угла оптического вращения и расчет концентрации раствора.

Лабораторная работа № 4

ВЫДЕЛЕНИЕ АЛКАЛОИДОВ ИЗ ЧАЙНОГО ЛИСТА И КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АЛКАЛОИДЫ

Цель работы:

овладеть навыками выделения алкалоидов из чайного листа и провести их качественное определение с помощью общеалкалоидных осадительных реактивов и специфической мурексиновой пробы на пуриновые алкалоиды.