Файл: Органическая химия для з.о.2008. Селиверстова.pdf

Ацетиленовые углеводороды с концевой тройной связью (терминальные алкины) обладают С–Н-кислотностью, что и положено в основу их обнаружения. Терминальные алкины с комплексными солями тяжелых металлов образуют нерастворимые в воде соли.

R CCH + Cu(NH3)2OH R CCCu + 2NH3 + H2O

красно-бурый цвет

Ароматические углеводороды, несмотря на высокую ненасыщенность и благодаря наличию в бензольном кольце устойчивого секстета π-электронов, не дают качественных реакций на кратные связи (не обесцвечивают бромную воду, реактив Вагнера). Для аренов более характерны реакции электрофильного замещения (SЕ). Их обнаруживают по типичной SЕ-реакции нитрования. При действии нитрующей смеси (смеси концентрированных азотной и серной кислот) образуются нерастворимые в воде нитросоединения (тяжелая жидкость или осадок желтого цвета) с запахом горького миндаля.

NO2

Наличие алифатического углеводородного радикала в ароматическом кольце (боковой цепи) определяют реакцией жесткого окисления смесью калий-перманганата и серной кислоты. При этом независимо от длины боковой цепи окислению подвергается атом углерода,

16

связанный с бензольным кольцом, и гомологи бензола превращаются в ароматические карбоновые кислоты.

Окисление сопровождается исчезновением фиолетовой окраски раствора калий-перманганата.

Для галогенопроизводных благодаря повышенной полярности связи С–Нal характерны реакции нуклеофильного замещения (SN). По реакционной способности в реакциях нуклеофильного замещения галогенопроизводные относят к трем типам: с нормальной подвижностью галогена (галогенопроизводные алканов, непредельных и ароматических углеводородов с галогеном в β-положении к π-связи); с повышенной подвижностью галогена (галогенопроизводные непредельных и ароматических углеводородов с галогеном в α-положении к π- связи); и с пониженной подвижностью галогена в SN-реакциях (галогенопроизводные непредельных и ароматических углеводородов, у которых галоген непосредственно связан с атомом углерода кратной связи). Галогенопроизводные первых двух типов (с нормальной и повышенной подвижностью галогена в SN-реакциях) определяются по реакциям со спиртовым раствором нитрата серебра, в результате которых образуются осадки галогенидов серебра.

Галогенарены осадков с нитратом серебра не образуют.

17

Сl

+ AgNO3 спирт реакция не идет

Лабораторная работа № 3 Свойства углеводородов и галогенопроизводных

Порядок выполнения и образец оформления работы

1.Изучить ход предстоящих лабораторных экспериментов. Цифры в скобках после названия реактива соответствуют его номеру

влабораторном штативе. Перечень реактивов, используемых в лабораторном практикуме, приведен на стр. 60.

2.В лабораторном журнале оформить табл. 2.1, записав в столбец 3 требуемые физические свойства и уравнения реакций для соединений, указанных в столбце 2 табл. 2.1.

3.Ответить на контрольные вопросы к лабораторной работе

(устно).

4.Получить от преподавателя неизвестное вещество для идентификации и приступить к выполнению эксперимента. Опыты выполняются параллельно с известными представителями исследуемых классов соединений и неизвестным веществом. Номера опытов в столбце 1 табл. 2.1 соответствуют их описанию под тем же номером в лабораторной работе.

5.Наблюдаемые при выполнении работы результаты с известными веществами записывают в столбец 4, с неизвестным веществом

–в столбец 5 таблицы 2.1 сразу после проведения опыта.

6.После выполнения всех опытов сделать вывод о строении неизвестного вещества и написать уравнения реакций, подтверждающих строение.

7.Защитить лабораторную работу, выполнив контрольное задание (письменно).

Ход работы

Физические свойства.

Качественные реакции и пробы проводят с представителями органических веществ, которые принадлежат к следующим классам: алкан – гексан (11), алкен – гекс-1-ен (12), алкин – гекс-1-ин (13), арен

– метилбензол (14), галогенопроизводное – 2-бромпропан (15). Все

18

исследуемые вещества представляют собой бесцветные жидкости со специфическим запахом. Значения Ткип, nD20 выписывают из справочника, растворимость в воде и относительная плотность определяют экспериментально.

1. Определение растворимости в воде и относительной плотности (d). В пробирку помещают 2–3 капли анализируемого вещества (поочередно 11–15 и неизвестное вещество), добавляют 10 капель воды (1) и смесь встряхивают. Если получается гетерогенная (неоднородная) смесь, то это значит, что органическое вещество нерастворимо в воде. После расслоения жидкостей определяют, где находится органический слой: если над водой – d < 1; под водой – d > 1.

2.Проба на горючесть и свечение пламени. Опыт выполняют в вытяжном шкафу! В металлическую ложечку помещают 2–3 капли вещества (поочередно 11–15 и неизвестное вещество) и сжигают в пламени спиртовки. В таблицу записывают цвет пламени, характер горения: светло-желтое, желтое, оранжевое, сгорает быстро, самопроизвольно, с трудом, с образованием сажи. Так как внешний вид пламени зависит от соотношения С- и Н-атомов в молекуле, необходимо рассчитать содержание С в веществе (в %) и занести в табл. 2.1 опыт 2.

3.Проба Бейльштейна на галоген (Cl, Br, I). Медную проволоку в виде спирали прокаливают в пламени до покраснения. Пламя при этом не должно иметь побочной окраски. После охлаждения поверхность проволоки покрывается черным медь(ІІ)- оксидом. На спираль наносят каплю (или несколько кристаллов) испытуемого вещества (12, 15 и неизвестное вещество) и сжигают в верхней части пламени. После каждого опыта спираль следует помыть водой и снова прокалить.

4.Открытие кратной связи реакцией с бромной водой. В

пробирку наливают 5–7 капель бромной воды (2), добавляют 2–3 капли исследуемого вещества, и смесь интенсивно встряхивают. При отсутствии алифатической кратной связи бром может переходить из водного в органический слой, но желтая окраска остается.

5.Открытие кратной связи реакцией мягкого окисления

(реакция Вагнера). К 4–5 каплям анализируемого вещества добавляют 4–5 капель 5%-ного раствора соды (4), а затем постепенно по каплям при встряхивании доливают 1%-ный раствор калийперманганата (3).

19

6.Открытие концевой тройной связи. В пробирку помещают

3капли гекс-1-ина (13) и по каплям доливают бесцветный аммиачный раствор медь(І)-хлорида Cu(NH3)2Cl.

7.Открытие аренов (ароматического кольца) реакцией нитрования. Реакция проводится в вытяжном шкафу! В сухую пробирку наливают 3 капли концентрированной азотной кислоты и 9 капель серной. К полученной нитрующей смеси добавляют 1 каплю метилбензола (14), и после встряхивания пробирку осторожно нагревают до кипения. После охлаждения в пробирку доливают 10 мл холодной воды для разбавления кислот. Что образуется на дне пробирки? Осторожно анализируют запах полученной смеси.

8.Открытие боковой цепи в аренах. Наличие алифатической цепи в аренах определяется реакцией жесткого окисления в кислой среде при нагревании.

В пробирку наливают 5 капель воды (1), 1 каплю калийперманганата (3), 4 капли 20%-ной серной кислоты (30), 1 каплю метилбензола (14) и кипятильный камешек. Содержимое пробирки при встряхивании осторожно кипятят в пламени горелки до окончания реакции. Наблюдения записывают в таблицу.

9.Открытие галогена в алифатической цепи. В сухую

пробирку помещают 10 капель 4%-ного спиртового раствора серебронитрата (27) и добавляют 1 каплю 2-бромпропана (15). Если на протяжении 1 мин не наблюдается образование осадка, смесь осторожно нагревают до кипения и охлаждают. Для неизвестного вещества этот опыт проводят только в случае положительной пробы Бейльштейна на наличие галогена (опыт 3).

20