Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Робота 7. Розкладання етандіової (оксалатної) кислоти


Етандіова (оксалатна, щавлева) кислота НООС–СООН – безбарвна кристалічна речовина, добре розчиняється у воді, плавиться при 189,5 °С, гігроскопічна, одна з найсильніших органічних кислот (К1= 5,9 • 10-2,
К2= 6,4•10-5). Солі та етери етандіової (оксалатної) кислоти називають оксалатами. Міститься в листках щавлю у вигляді кислої калієвої солі НООС–COOK. Кристалізується з двома молекулами води у вигляді призм С2Н204*2Н20. Синтетично добувають швидким нагріванням (при 350 °С) з форміату натрію. Широко використовують у хімічному синтезі. Кристали оксалату кальцію – складова частина сечових каменів (кристали мають вигляд поштових конвертів). Оксалатна кислота слабша за кислотними властивостями від багатьох сильних мінеральних кислот.

Хід роботи. В суху пробірку поміщають щипку оксалатної кислоти
(1–2г) і додають 1–2 мл концентрованої сульфатної кислоти. Пробірку закривають пробкою з газовідвідною трубкою. Кінець останньої занурюють у пробірку з гідроксидом барію або кальцію (баритовою або вапняною водою). Пробірку з оксалатною і сульфатною кислотами закріплюють ледь похило в штативі й обережно нагрівають на повільному вогні до рівномірного кипіння. Оксалатна кислота розкладається до вуглекислого газу та форміатної кислоти. При подальшому нагріванні відбувається розкладання до чадного газу й води. Для виявлення чадного газу газовідвідну трубку виймають із пробірки з баритовою (вапняною) водою і запалюють газову суміш, що виділяється з газовідвідної трубки, – вона горить синім полум'ям.

Хімізм. Розкладання оксалатної кислоти відбувається таким чином:

Вуглекислий газ, взаємодіючи з гідроксидом барію, утворює карбонати:

Ва(ОН)2 + С02 –›ВаС03↓+Н20.

При подальшому нагріванні форміатна кислота розкладається на оксид карбону (II) й воду:

Після запалювання оксиду карбону (II) утворюється вуглекислий газ:

2СО + 02 –› 2СО2

 

Робота 8. Приєднання брому до олеїнової кислоти

 

Олеїнова кислота С17Н33СООН, СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН – вища ненасичена жирна кислота, входить до складу майже всіх природних естерів гліцерину. Багаті на олеїнову кислоту олії – маслинова (80 % маси залишків ВЖК), мигдалева (77 %) і соняшникова (50–80 %). Олеїнова кислота – оліїста рідина, не розчиняється у воді, розчиняється в органічних розчинниках, кипить при 232 °С, густина d184 = 0,895. Добувають її гідролізом жирів і олій. Має всі властивості, характерні для кислот, а також ненасичених вуглеводнів. Використовується для виготовлення косметичних засобів, ліків (лінетолу – етилового етеру олеїнової кислоти), синтетичних каучуків, пластифікаторів тощо.

Хід роботи. У пробірку поміщають 4–5 крапель водної емульсії олеїнової кислоти, додають 3–4 краплі бромної води, ретельно перемішують. Бромна вода знебарвлюється.

Хімізм. При взаємодії з бромом (бромною водою) відбувається розривання подвійного зв'язку в радикалі олеїнової кислоти і утворюється тверда дибромстеаринова кислота:

 

 

СН3(СН2)7-СН=СН-(СН2)7СООН+Вг2 –›СН3(СН2)7СН(Вг)-СН(Вг)-(СН2)7-СООН

Олеїнова к-та Дибромстеаринова кислота

 

 

Робота 9. Перетворення олеїнової кислоти на елаїдинову («елаїдинова проба»)

 

Для ненасичених жирних кислот характерна просторова ізомерія, зумовлена наявністю в їхніх молекулах ненасичених зв'язків (подвійних і потрійних). Ненасичена вища жирна кислота з молекулярною формулою С17Н33СООН має два просторових ізомери – цисформу (олеїнова кислота, рідка за своїм агрегатним станом) і трансформу (елаїдинова кислота, тверда). Елаїдинова кислота – тверда речовина, плавиться при 43,7–46,5 °С, не розчиняється у воді, розчинна в етанолі, діетиловому етері, бензолі та хлороформі. Типова ненасичена кислота. Йодне число – 89,9. Входить до складу тригліцеридів, частково гідрованих жирів, використовується у виробництві маргаринів. У невеликих кількостях входить до складу сала жуйних тварин і жиру молока.

Хід роботи. У пробірку поміщають 1–2 г олеїнової кислоти (можна олії), додають 1 мл концентрованої нітратної кислоти та вносять у суміш кілька кусочків мідного дроту (0,1–0,2 г) як каталізатор. Пробірку закривають корком і обережно нагрівають у витяжній шафі, періодично випускаючи вийманням корка утворені під час нагрівання гази. Через певний час, після припинення виділення піни, нагрівання припиняють. Пробірку щільно закривають корком і ставлять у штатив у тій самій витяжній шафі. Під дією оксидів нітрогену й купруму, що утворилися під час нагрівання, рідка олеїнова кислота перетворюється на тверду елаїдинову кислоту.

Хімізм. Під час проведення хімічної реакції відбувається перехід цисформи (олеїнової кислоти) в трансформу (елаїдинову кислоту), що й позначається на їхніх фізичних властивостях:

 

Робота 10. Окиснення олеїнової кислоти (за Вагнером)

 

Олеїнова кислота С17Н33СООН – безбарвна оліїста рідина без запаху та смаку. У своїй молекулі містить один подвійний зв'язок і, як ненасичені вуглеводні етиленового й ацетиленового рядів, легко вступає в реакцію окиснення розчином перманганату калію за місцем розривання такого зв'язку.

Хід роботи. У пробірку наливають кілька крапель олеїнової кислоти або олії, додають 1–2 мл 0,1 % розчину КМn04 і кілька крапель слабкого розчину гідрогенкарбонату натрію (для створення слаболужного середовища і емульгування олії). Вміст пробірки енергійно збовтують. Рожеве забарвлення поступово зникає. Утворюється бурий осад Мn02.

Хімізм. Під час окиснення олеїнової кислоти розчином перманганату калію в лужному середовищі олеїнова кислота перетворюється на діоксистеаринову кислоту:

ЗСН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СООН + 2КМn04 + 4Н20 –›
ЗСН3-(СН2) 7-СНОН-СНОН-(СН2)7СООН + 2КОН + 2Мn02.

 

Робота 11. Добування бензойної кислоти з толуолу

Бензойна кислота С6Н5СООН – кристалічна речовина, плавиться при 122,3 °С, легко сублімується. Пара бензойної кислоти виявляє подразнювальну дію на слизові оболонки дихальних шляхів. Естери та солі бензойної кислоти називають бензоатами. Вони входять до складу ефірних олій (наприклад, гвоздикової).

Бензойну кислоту добувають з толуолу окисненням киснем повітря або нітратною чи хроматною кислотами. Використовують як антисептик у вигляді мазей, як консервант, фунгіцид, у виробництві барвників, лікарських засобів, пахучих речовин, алкідних смол тощо.

Хід роботи. У пробірку наливають 2–3 мл толуолу, додають такий самий об'єм 5 % розчину перманганату калію і кілька крапель 10 % розчину сульфатної кислоти для створення кислого середовища. Суміш збовтують і нагрівають. Після нагрівання фільтрують крізь змочений фільтр і охолоджують. Після охолодження на дні пробірки випадають кристали бензойної кислоти.

Хімізм. При окисненні толуолу спочатку утворюється проміжна сполука – трьохатомний спирт, який потім перетворюється на бензойну кислоту:

С6Н5-СН3 + ЗО –› С6Н5-C(OH)3 –›С6Н5-СООН + H2O.

 

Робота 12. Добування бензойної кислоти з суміші суб­лімацією

Бензойна кислота, добута технічним способом, як правило, містить домішки. Для добування бензойної кислоти в чистому вигляді використовують метод сублімації.

Хід роботи. У фарфорову чашку вносять 2 – 5 г суміші бензойної кислоти з вугіллям, поміщають на газову плитку, накриту азбестовою сіткою, і нагрівають. Бензойна кислота сублімується, що можна спостерігати на стінках лійки, якою прикривають фарфорову чашку. Кристали бензойної кислоти мають вигляд прозорих голок.

Хімізм. Сублімація – фізичне явище. Тут немає хімічних реакцій.

 

Робота 13. Добування фенолфталеїну (пургену)

 

Фенолфталеїн – безбарвна кристалічна речовина без смаку й запаху, плавиться при 259–263 °С, важко розчиняється у воді, етанолі та діетиловому етері, легко сублімується при нагріванні – утворюються кристали у вигляді голок. Фенолфталеїн – кислотно-основний індикатор (у нейтральному й кислому середовищах – безбарвна речовина, в лужному середовищі має малиново-червоне забарвлення, що дає можливість визначати рН від 8,2 до 10). У медицині й ветеринарії фенолфталеїн використовують як проносне – пурген (Laxa-tivum).

Хід роботи. У пробірку поміщають 0,5 г бензол-1,2-дикарбонової (фталевої) кислоти й нагрівають на газовому пальнику. На стінках пробірки випадають кристали фталевого ангідриду. Після охолодження в пробірку додають 0,2 г кристалічного фенолу і 0,2 – 0,9 мл концентрованої сульфатної кислоти. Суміш нагрівають на газовому пальнику впродовж
5–6 хв (бажано все це робити у витяжній шафі). Пробірку охолоджують. Добавляють 2–3 мл етанолу – фенолфталеїн розчиняється. Беруть другу пробірку і наливають у неї 2–3 мл 10 % розчину їдкого натру. Потім туди вносять кілька крапель добутого розчину фенолфталеїну – виникає малиново-червоне забарвлення. Якщо до розчину додати кілька крапель сульфатної або хлоридної кислоти, відбувається нейтралізація, і розчин знову стає безбарвним.

Хімізм. Після нагрівання о-фталевої кислоти утворюється фталевий ангідрид:

На наступному етапі після добавляння до фталевого ангідриду фенолу за наявності сульфатної кислоти під час нагрівання утворюється фенолфталеїн:

У лужному середовищі відбувається перебудова молекули фенолфталеїну – виникає його натрієва сіль, утворюється хіноїдне ядро (хромофорна група), що за наявності ауксохромної групи (–ОН) і зумовлює малиново-червоне забарвлення:

Якщо до суміші додати розчин кислоти, відбувається нейтралізація середовища, у разі значної її кількості виникає кисле середовище, руйнується хіноїдна структура молекули і утворюється фенолфталеїн, типовий для цих умов:

 

´ Контрольні запитання і завдання

1. Напишіть перші десять – п'ятнадцять представників гомологічного ряду насичених одноосновних жирних кислот.

2. Напишіть рівняння реакцій добування бутанової (масляної) кислоти:
а) з відповідного спирту; б) з відповідного нітрилу; в) з магній-галогеналкілу;
г) з альдегіду.

3. Напишіть структурні формули всіх ізомерних кислот складу С5Н10О2. Назвіть їх за історичною та міжнародною номенклатурою.

4. Напишіть схему хімічних реакцій добування пропанової (пропіонової) кислоти з етилхлориду й ціаніду калію.

5. Дайте коротку характеристику лабораторних і промислових способів добування одно- і двохосновних насичених карбонових кислот.

6. Дайте характеристику основних фізичних і хімічних властивостей одно- та двохосновних насичених карбонових кислот.

7. Які з одно- і двохосновних насичених карбонових кислот мають значення для народного господарства, медицини, ветеринарії та життєдіяльності тваринного й рослинного організму? Напишіть їхні структурні формули та дайте коротку характеристику.

8. Напишіть структурні формули пропенової (акрилової), транс-2-бутенової (кротонової), олеїнової, лінолевої та ліноленової кислот. Якими властивостями вони відрізняються від відповідних одноосновних насичених карбонових кислот? Проілюструйте це хімічними реакціями.

9. Напишіть структурні формули ізомерних карбонових кислот складу С4Н608. Яка з цих кислот має геометричні ізомери? Напишіть і назвіть їх.

10. Напишіть рівняння хімічних реакцій, за допомогою яких добувають пропенову (акрилову) і 2-метил-2-пропенову (метакрилову) кислоти. Яке вони мають значення? Що таке плексиглас і яка будова його молекул?

11. Які ненасичені одно- і двохосновні карбонові кислоти мають значення для життєдіяльності тваринного організму, медичної та ветеринарної практики? Напишіть їхні структурні формули і дайте їх коротку характеристику.

12. Напишіть структурні формули таких кислот: бензойної, толуїлових і фталевих. Як їх добувають? Яке значення вони мають?

13. Напишіть можливі схеми хімічних реакцій добування бензойної та фталевих кислот.

14. Напишіть структурні формули всіх ізомерних ароматичних кис­лот складу С6Н802 і назвіть їх.

15. Які з ароматичних кислот мають значення для промисловості та синтезу лікарських засобів? Напишіть їхні структурні формули і дайте коротку характеристику фізичних і хімічних властивостей.

16. Напишіть схему хімічних реакцій добування бензойної кислоти та бензилового спирту з бензальдегіду за способом Канніццаро і запропонуйте способи виділення цих продуктів із суміші у чистому вигляді.

17. Напишіть можливі схеми хімічних реакцій добування бензойної кислоти з бензоїлхлориду (три способи), бензальдегіду, бензилбензоату й бензилнітрилу.

18. Назвіть лікарські препарати – похідні ароматичних карбонових кислот.

 

Фенолокислоти

¨Фенолокислоти – похідні ароматичних вуглеводнів, у молекулах яких атоми гідрогену бензольного ядра заміщені на карбоксильні (–СООН) і гідроксильні (–ОН) групи. Їх іноді розглядаюсь як ароматичні кислоти, в молекулах яких атом гідрогену бензольного ядра заміщений на гідроксильні групи. Фенолокислоти одночасно мають властивості карбонових кислот і фенолів. Крім того, для них характерні властивості, зумовлені наявністю в молекулі обох видів функціональних груп і бензольного ядра.

Фенолокислоти дуже поширені у природі, тому їх можна добути з природної сировини. Нерідко для добування фенолокислот користуються синтетичними способами. Зокрема, 2-оксибензойну (саліцилову) кислоту добувають з феноляту натрію і вуглекислого газу в автоклавах при 180 °С з наступною обробкою продукту реакції хлоридною кислотою (метод Кольбе):

C6H5ONa + С02 180 С С6Н4(ONa)COOH;
С6Н4(ONa)COOH + НС1 → С6Н4(ОН)СООН + NaCl.

Окремі фенолокислоти та їх похідні використовують як медикаменти (саліцилова кислота, саліцилат натрію, метил-саліцилат, ацетилсаліцилова кислота, або аспірин, феніловий естер саліцилової кислоти, або салол, танін тощо).

Лабораторні роботи

 

Робота 1. Розкладання саліцилової кислоти при нагріванні

 

2-Оксибензойна (саліцилова) кислота – типова фенолокислота, її іноді називають оксибензойною кислотою НОС6Н4СООН. Солі й естери саліцилової кислоти – саліцилати. Вперше була добута з естерів, що містяться в тканинах деяких рослин, – гаультерової ефірної олії (Gaulteria procumber). Саліцилова кислота – тверда кристалічна речовина. Має бактерицидну дію. Її солі та естери широко використовують у медицині й ветеринарії як лікарські препарати. Плавиться при 159 °С, погано розчиняється в холодній воді, краще - в гарячій, добре – в етанолі, діетиловому етері, хлороформі.

Саліцилова кислота має властивості кислот і фенолів. З кислотами вона реагує як фенол, зі спиртами й фенолами – як кислота. Саліцилова кислота при обережному нагріванні сублімується, при сильному – розкладається на фенол і вуглекислий газ, що значною мірою зумовлює її бактерицидну дію.

Хід роботи. В суху пробірку з газовідвідною трубкою поміщають 0,1–0,2 г саліцилової кислоти. Кінець газовідвідної трубки занурюють у пробірку з баритовою водою. Першу пробірку нагрівають – утворюється фенол (його визначають за запахом) і вуглекислий газ (у пробірці з баритовою водою з'являється каламуть).

Хімізм. При нагріванні саліцилова кислота розкладається на фенол і вуглекислий газ:

Помутніння баритової води зумовлене утворенням карбонату барію:

Ва(ОН)2 +С02 → ВаС03 ↓ + Н20

 

Робота 2. Добування саліцилату натрію та його розкладання

 

Саліцилат натрію – кристалічна речовина, добре розчиняється у воді й органічних розчинниках, використовується в медицині і ветеринарії як протиревматичний і жарознижувальний засіб, сировина для добування інших лікарських засобів.

Хід роботи. У пробірку поміщають 0,1–0,3 г саліцилової кислоти і краплями додають 5–10% розчин їдкого натру. Утворюється саліцилат натрію, добре розчинний у воді. До добутого розчину краплями додають концентровану хлоридну кислоту. Сіль розкладається – виділяються конгломерати важкорозчинної у воді саліцилової кислоти.

Хімізм. Саліцилат натрію утворюється при взаємодії саліцилової кислоти та їдкого натру:

Після додавання до розчину хлоридної кислоти сіль розкладається:

 

Робота 3. Добування ацетилсаліцилової кислоти (аспірину)

 

Ацетилсаліцилова кислота – біла кристалічна речовина, плавиться при 133-138 °С, мало розчинна у воді (1:300), більше – в етанолі й діетиловому етері (1:20). На відміну від саліцилової кислоти не дає кольорової реакції з FeCl3 (не має фенольного гідроксилу). Застосовується в медицині й ветеринарії як жарознижувальний, протизапальний, антиревматичний і антиневралгічний засіб. У тканинах організму відбувається поступовий гідроліз ацетилсаліцилової до саліцилової і ацетатної кислот, що лежить в основі механізму дії медикаменту.

Хід роботи. У пробірку поміщають 1 г саліцилової кислоти, 1,6 мл ацетатного ангідриду і 5 мл бензолу. Пробірку закривають пробкою з газовідвідною трубкою і нагрівають на водяному нагрівнику протягом години. Суміш виливають у стакан з водою. Добуті кристали фільтрують і двічі промивають бензолом (по 5 мл кожна порція). Ацетилсаліцилову кислоту висушують фільтрувальним папером і переносять у суху чисту пробірку, яку щільно закривають пробкою (ацетилсаліцилова кислота гігроскопічна і після поглинання води розкладається на саліцилову й ацетатну кислоти).

Хімізм. Ацетилсаліцилова кислота утворюється за такою хімічною реакцією:

 

Робота 4. Кольорова реакція на наявність у субстра­тах саліцилової кислоти

 

Саліцилову кислоту широко використовують для виробництва лікарських засобів (наприклад, ацетилсаліцилової кислоти, фенілсаліцилату), протравних барвників, фунгіцидів (наприклад, саліциланіліду), пахучих речовин (метилсаліцилату, бензилсаліцилату), антисептиків у харчовій промисловості, при консервуванні, як реагент для колориметричного визначення в розчинах феруму й купруму, як кислотно-основний індикатор при люмінесцентному аналізі (при рН=2,5....4,6 та за наявності кислоти з'являється синя люмінесценція) тощо.

Нерідко виникає необхідність у виявленні наявності саліцилової кислоти в консервованих продуктах.

Хід роботи. У пробірку поміщають 0,1– 0,3 г саліцилової кислоти, додають 4-5 мл води і кілька крапель 1 % розчину хлориду феруму (III). Виникає фіолетове забарвлення. На відміну від фенолу, воно може з'явитися і в спиртовому розчині кислоти.

Хімізм. Забарвлення виникає в результаті утворення комплексних солей при взаємодії фенольних груп шести молекул фенолокислоти з молекулою FeCl3 (див. Феноли).

 

Робота 5. Кольорова реакція салолу із хлоридом фе­руму (III)

Фенілсаліцилат, або салол (мусол)НОС6Н4(СО)ОС6Н5, – кристалічна речовина, вперше синтезована російським ученим М.В. Ненцьким (1897). Плавиться при 49,5 °С, погано розчиняється у воді (1:6700), краще – в ацетоні, етанолі, хлороформі, бензолі, діетиловому етері. Добувають пропусканням РС13 крізь сплав саліцилової кислоти з фенолом при 120 °С. Через погану розчинність у воді не дає кольорової реакції з FeCl3 , хоча має вільну фенольну групу.

Використовується в медицині й ветеринарії як дезінфекційний засіб при лікуванні деяких кишкових захворювань, а також при суглобовому ревматизмі.

Хід роботи. У пробірку вносять 1–2 кристалики салолу, 2–3 краплі етанолу і 1–2 краплі 1 % розчину хлориду феруму (III). З'являється фіолетове забарвлення, характерне для наявності в бензольному ядрі фенольної групи.

Хімізм. Забарвлення зумовлене утворенням між молекулами салолу й хлориду феруму (III) забарвлених у фіолетовий колір комплексних сполук (див. Феноли).

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-06-08

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.