Organicheskaia_khimiia

Реактивы: 10 г твёрдого жира (говяжий, свиной, бараний), 10 г жидкого жира (масло подсолнечное, касторовое, растительное), толуол, ацетон, петролейный эфир, диэтиловый эфир, гексан, этиловый спирт, концентрированная серная кислота, 0,5 н соляная кислота, соляная кислота (разб. 1:1), 0,1 н раствор гидроксида калия, 0,5 н спиртовой раствор гидроксида калия, 0,5 н раствор гидроксида натрия, 10 % раствор карбоната натрия, 1 % раствор осмиевой кислоты, 0,1 н раствор cудана III, гидросульфат калия (безводный), 0,2 н раствор нитрата серебра, 10 % водный раствор аммиак, 10 % растворÏолесÃÓфуксинсернистой кислоты, 0,2 н спиртовой раствор йода, 0,1 н раствор тиосульфата натрия, 1 % раствор крахмала, бромная вода, 35 % раствор гидроксида натрия.

Посуда и приборы: пробирки, колбочки для титрования, бюретки, держатель, спиртовка, водяная баня, кристаллизатор со льдом, стеклянная палочка, микрошпатели, часовые стекла, бюретки, аналитиче кие ве ы, чашечки для выпаривания.

Липиды (от гр ч. липос – жир) – низкомолекулярные органические соедин ния, практич ски нерастворимые в воде, которые могут быть изв ечены из клеток неполярными органическими раств рите ями (хлороформ, бензол, петролейный эфир).

Отличительным свойством липидов является их гидрофобн сть (лип фильн сть). Липиды представляют собой разнородные химические соединения. Классификация липидов. По они строению бывают простыми и сложными.

I. Простые липиды:

1) ацилглицеролы (жиры, триглицериды и т.п.); 2) воска.

II. Сложные липиды:

1)фосфолипиды

• глицерофосфолипиды (фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидилинозитол, фосфатидилглицерол, кардиолипин, плазмалоген);

101

• сфингофосфолипиды (сфингомиелин); 2) стероиды (холестерол, эргостерол, ланостерол, стигма-

стерол, экдистероиды); 3) гликолипиды (цереброзиды, ганглиозиды, сульфати-

ды).

Ацилглицеролы (нейтральные жиры, глицериды) наиболее распространенная группа липидов. Эти соединения являются сложными эфирами глицерина (глицерола) и жирных кислот. Если в глицерине этерифицирована одна гидроксиль-

ная группа, то образуется моноацилглицерол, если две – диацилглицеролÏолесÃÓ, три – триацилглицерол.

В природе наиболее часто встречаются триацилглицеролы. Поскольку в указанных соединениях не содержится ион-

ных групп, то их относят к нейтральным липидам.

Если все три кислотных остатка одинаковы, то такие липиды называют простыми, если одержат разные остатки, то

липид называют смешанным.

Жирные кислоты, входящие в о тав таких липидов определяют их физико-химич кие вой тва.

Наиболее часто образуют жиры монокарбоновые кислоты, содержащие от 12 до 20 атомов угл рода.

Большое чис непо ярных С - С и С - Н связей в углеводородн й цепи придает непо ярный характер всей молекуле. Неполярн сть высших жирных кислот является причиной плохой раств рим сти липидов в воде, а также придает гидрофобные св йства и бусловливает особую сборку липидов в биомембране.

Чем больше в составе жиров короткоцепочечных или ненасыщенных кислот, тем ниже температура плавления и выше растворимость. Животные жиры содержат значительное число насыщенных жирных кислот, поэтому они при н.у. являются твердыми. Растительные жиры, в состав которых входят ненасыщенные кислоты, являются жидкими – масла.

В жире человека, плавящемся при 15°С, содержится около 70 % ненасыщенных жирных кислот, поэтому жир находится в жидком состоянии при t = 36,6°C.

102

Для характеристики жира используют константы или жировые числа:

Кислотное число – масса КОН (мг), необходимая для нейтрализации свободных жирных кислот в 1 г жира.

Число омыления – это масса КОН (мг), необходимая для гидролиза нейтральных липидов (омыления) и нейтрализации всех жирных кислот (в том числе и свободных), содержащихся в 1 г жира. Чем выше число омыления, тем больше низкомолекулярных кислот входит в состав жира.

Йодное число – это масса йода (г), связываемая 100 г жираÏолесÃÓ. Йодное число характеризует степень ненасыщенности, так как присоединение йода происходит по месту разрыва кратных связей в остатке жирной кислоты. Чем больше йодное число, тем выше ненасыщенность жира.

Липиды широко применяют в медицине и технике. Из них получают основу для мазей, мыло ( оли жирных кислот), масляные краски, олифу и т.п.

Опыт 1. Растворимо ть жиров

А. В четыре пробирки пом щают по небольшому кусочку твердого жира (свиного, говяжь го и т.п.) и приливают по 1 мл: в первую – воды, во вторую – этанола, в третью – толуола, в четвёртую – ацетона. Если жир не растворяется, пробирку п мещают в в дяную баню на несколько минут.

Б. В четыре пр бирки помещают по 0,5 мл растительного масла (п дс лнечн го, оливкового, кукурузного и т.п.) и приливают по 1 мл: в первую – воды, во вторую – этанола, в третью – толуола, в четвёртую – ацетона. Если масло не растворяется, пробирку помещают в водяную баню на несколько минут.

Вопросы и задания

1. Сделайте вывод растворимости жиров на холоде и при нагревании.

2. Сравните растворимость жиров в воде и в органических растворителях.

103

Опыт 2. Гидролиз жиров

А. В две пробирки помещают по небольшому кусочку жира и приливают в первую пробирку 1 мл раствора щелочи (NaOH разб.), а во вторую – 1 мл соляной кислоты (разб. 1:1). Пробирки встряхивают. Если изменений не наблюдается, помещают пробирки в водяную баню на 5 мин.

Б. В две пробирки поместите по 0,5 мл растительного масла и прилейте в первую пробирку 1-2 мл раствора щелочи (NaOH разб.), а во вторую – 1-2 мл соляной кислоты (разб.

1:1). Пробирки встряхивают. Если изменений не наблюдается, помещаютÏолесÃÓпробирки в водяную баню на 5 мин.

Вопросы и задания

1. Предложите схемы гидролиза жиров: кислотного, щелочного.

2. Сделайте вывод о возможном гидролизе жиров на холоде и при нагревании.

Опыт 3. Выделение жира из молока

К 6 мл цельного молока прибавляют 2 мл 10 % раствора Na2CO3, хорошо перем шивают и 5 мл эфира, взбалтывают.

Эфирный ой пом щают в чаш чку для выпаривания и ставят на водяную баню (под тягой). После испарения эфира остается слив чн мас – мо очный жир белого или желтоватого цвета.

Вопр сы и задания

Напишите ф рмулу м лочного жира.

Опыт 4. Качественные реакции на жиры

А. На часовое стекло помещают каплю исследуемого жира и добавляют 1 каплю 1 % раствора осмиевой кислоты. Смесь окрашивается в черный цвет.

Б. На часовое стекло помещают 1 каплю жира и прибавляют 1 каплю cудана III. Смесь окрашивается в красный цвет.

Вопросы и задания

Что понимают под качественными реакциями?

104

Опыт 5. Обнаружение глицерина в жирах (акролеиновая проба)

В пробирку вносят 2-3 капли жира, 0,1 г безводного KHSO4 и нагревают на спиртовке (под тягой) до появления белых густых паров. В пары вносят бумажку, смоченную аммиачным раствором нитрата серебра или раствором фуксинсернистой кислоты. Бумажка с раствором солей серебра темнеет, а с раствором фуксинсернистой кислоты становится яр- ко-розовой.

Акролеиновая проба проводится для обнаружения в липидахÏолесÃÓглицерина. При нагревании в присутствии водоотнимающих средств (KHSO4, MgSO4, борная кислота) из глицерина образуется непредельный альдегид – акролеин (пропеналь).

Вопросы и задания

1. Составьте схему превращения глицерина в акролеин.

Опыт 6. Опр д ние н на ыщенности кислот в составе жира

В пробирку пом щают 2-3 капли жира и 8 капель бромной воды. Пробирку встряхивают. Бромная вода обесцвечивается.

В пр сы и задания

1. Напишите схему реакции между олеиновой кислотой и бром м. Наз вите пр дукт реакции.

2. П чему для ненасыщенных кислот характерны реакции присоединения?

Опыт 7. Определение йодного числа

В предварительно взвешенную сухую колбу для титрования помещают 3-4 капли жира. Колбу повторно взвешиваю на аналитических весах. По разности весов рассчитывают массу навески жира. В колбу добавляют 25 мл спирта (при плохой растворимости слегка подогревают на водяной бане). Затем в колбу вносят 12,5 мл 0,2 н спиртового раствора йода (из бюретки), 100 мл воды и перемешивают 5 мин. Содержи-

105

мое колбы титруют 0,1 н раствора тиосульфата натрия до появления слабо - желтого окрашивания. Для более точного определения в колбу приливают 1 мл раствора крахмала и титрование заканчивают до исчезновения синего окрашивания.

Опыт повторяют – контроль, но без жира. Расчет йодного числа проводят по формуле:

Й.ч. = (V2 – V1) ×0,0127×100/ m,

V1 – объем (мл) раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование пробы масла; 0,0127 – титр тиосульфата по йоду; m – навеска масла (г).

гдеÏолесÃÓ: Й.ч. – йодное число; V2 – объем (мл) раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование контроля;

Опыт 8. Определение ки лотного чи ла

В предварительно взв ш нную ухую колбу для титрования помещают 2 г жира. Колбу повторно взвешиваю на аналитических весах. По разности рассчитывают массу навески жира. В ко бочку добав яют 10-15 мл смеси спирта с эфиром (1:1), 1-2 кап и фено фталеина и титруют 0,1 н раствор КОН до п яв ения с або-розового окрашивания. Окраска после взбалтывания не до жна исчезать в течение 1 мин.

Кисл тн число рассчитывают по формуле:

К.ч. = V ×T/ m,

где: К.ч. – кислотное число; V – объем (мл) спиртового раствора КОН, пошедшего на титрование (мл); Т – титр 0,1 н раствора КОН; m – масса навески жира, г.

Опыт 9. Омыление жиров

В фарфоровую чашечку помещают 1 мл касторового масла или другого жира и 5 капель 35 % раствора гидроксида натрия. Тщательно размешивают смесь стеклянной палочкой

106

до получения однородной эмульсии и ставят на песчаную баню. Продолжают тщательно размешивать смесь до получения однородной прозрачной слегка желтоватой жидкости. Затем добавляют 2 мл дистиллированной воды и вновь нагревают, тщательно перемешивая до полного удаления воды. В результате получают кусочек твердого белого мыла.

Вопросы и задания

1. Дайте определение мылам.

2. Чем отличаются жидкие мыла от твёрдых?

3. В чём отличия мылов от синтетических моющих средствÏолесÃÓ?

Опыт 10. Определение числа омыления

В две колбочки помещают: 1 г жира (навеска на аналитических весах) и по 2 мл воды. Затем в обе колбочки добавляют по 15 мл 0,5 н спиртового ра твора КОН. Колбочки закрывают пробками, соединенными обратными холодильниками, и кипятят на водяной бане 30 минут. После охлаждения в колбочки прибавляют по 15 мл воды, 3-4 капли раствора фенолфталеина и титруют 0,5 н раствором соляной кислоты до исчезновения розового окрашивания.

Расчет чис а омы ения проводят по формуле:

Ч. . = (V2 – V1) × 28 / m,

где: Ч. . – число мыления; V2 – объем (мл) раствора соляной кислоты, израсходованного на титрование контроля; V1 – объем (мл) раствора соляной кислоты, израсходованного на титрование пробы масла; m – навеска масла (г); 28 – масса КОН в 1 мл спиртового раствора.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение жирам и проведите их классифика-

цию.

2.Укажите функции жиров в организме животных и рас-

тений.

107

3.Приведите схемы качественных реакций, доказывающих непредельный характер высших жирных кислот.

4.Какие реакции лежат в основе омыления жира?

5.Какие числа характеризуют состав и строение жиров?

6.Приведите схему получения синтетических моющих средств.

ÏолесÃÓ

108

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Форма протокола рабочего (лабораторного) журнала

При выполнении лабораторных работ студент должен вести рабочий (лабораторный) журнал, который предназначен для всех наблюдений за ходом эксперимента и полученных результатов. Записи в журнале выполняются в виде протокола или в процессе выполнения работы, или сразу же после ее

окончания. Рекомендуется единая форма протокола, который следует располагать на развернутом листе тетради.

обобщенияÏолесÃÓ, сделанный на основе опыта, свидетельствует о сознательном и глубоком усвоении учебного материала. Полностью заполнив протокол, студент отвечает на 1-2 вопроса по выполненной экспериментальной работе.

Графы 1-4 заполняют при подготовке к занятию, а графы 5 и 6 – после выполнения опыта. Особое внимание обращает-

ся на заполнение 6-й графы.

Отчеты ко всем проделанным лабораторным работам оформляются вместе (в одной тетради) последовательно. Первый лист тетради - титульный лист оформляется, как показано в Приложении 1. Каждая лабораторная работа начинается с ее номера и названия и оформляется с нового листа.

109

В отчете по каждой лабораторной работе обязательно пишется:

1.Краткое теоретическое введение (описывается объект исследования и применяемые методы);

2.Практическая часть (номер и название опыта; методика опыта со всеми ее изменениями, если таковые имеются; полученные результаты или наблюдения, уравнение реакции, если проводилось какое-либо взаимодействие). В уравнении реакций необходимо называть исходные и конечные соеди-

нения. В некоторых случаях описывается механизм. При необходимостиÏолесÃÓв практической части зарисовывают схему установки или прибора данного опыта;

3.Выводы проделанной работе (анализируются полученные результаты).

При защите отчета студенту необходимо объяснить полученные результаты, сделать выводы, ответить на вопросы, представленные в конце каждой работы в лабораторном практикуме, а также отв тить на дополнительные вопросы.

110