Материал: 2928

20

Следует отметить, что, хотя карбоновые кислоты слабее неорганических типа HCI, H2SO4 и др., работа с ними (особенно с ледяной уксусной) требует соблюдения правил по технике безопасности при работе с кислотами. Производные кислот, особенно сложные эфиры, обладают характерным запахом, легко воспламеняются, работа с ними должна проводиться в вытяжном шкафу.

Опыт 21. Свойства уксусной кислоты

а) Налейте в пробирку (закрепленную в штативе) 2-3 мл уксусной кислоты и поместите в нее немного магния. Подожгите выделяющийся газ. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

б) Насыпьте в чистую пробирку немного окиси меди и прилейте уксусной кислоты. Нагрейте пробирку. Каков цвет раствора? Составьте уравнение реакции.

в) В пробирку с раствором углекислого натрия прилейте 2-3 мл уксусной кислоты. Что происходит? Почему идет реакция уксусной кислоты с солями угольной кислоты? Будет ли реагировать уксусная кислота с солями серной и соляной кислот? Составьте уравнения реакций взаимодействия уксусной кислоты с карбонатом натрия.

Свойства муравьиной кислоты

Опыт 22. Окисление муравьиной кислоты оксидом серебра

В пробирку с газоотводной трубкой налейте 1-2 мл азотнокислого серебра и добавьте по каплям разбавленный раствор аммиака до растворения образовавшегося осадка. Затем прилейте немного муравьиной кислоты. Приготовьте вторую пробирку с известковой водой. Закройте пробирку с муравьиной кислотой пробкой с газоотводной трубкой и нагрейте ее. Газоотводная трубка должна быть при этом погружена в известковую воду.

Что происходит в пробирках? Почему? Напишите уравнения реакции взаимодействия гидроксида аммония с азотнокислым серебром, окисления муравьиной кислоты и взаимодействия двуокиси углерода с гидроксидом кальция.

21

Опыт 23. Образование уксуснокислого железа

В одну пробирку налейте 2-3 мл уксусной кислоты, в другую 2-3 мл уксуснокислого натрия и прибавьте в каждую пробирку по несколько капель раствора хлорного железа. В пробирке с уксуснокислым натрием появляется темно-красное окрашивание, характерное для уксуснокислого железа. Почему не появляется темно-красное окрашивание в пробирке с уксусной кислотой? Напишите уравнения реакций.

Опыт 24. Окисление щавелевой кислоты

В пробирку поместите несколько кристаллов щавелевой кислоты, добавьте 0,5 мл 10 %-го раствора серной кислоты и 0,5 мл раствора KMnO4. Осторожно нагрейте смесь до начала кипения, при этом окрашенная перманганатом жидкость обесцвечивается. Что происходит со щавелевой кислотой? Подберите коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции по методу электронного баланса:

СООН

+ KMnO4 + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O.

СООН

Лабораторная работа № 7

ОКСИКИСЛОТЫ. ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ

Кислородосодержащие соединения, с которыми вы ознакомились в предыдущих работах, содержат функциональные группы одного типа. В данной работе предстоит изучить особенности соединений, в которых присутствуют несколько различных функциональных групп. Такие вещества называются соединениями со смешанными функциями. Например, в оксикислотах (молочной, яблочной, лимонной) одновременно содержатся спиртовая и карбоксильная группы. Обратите внимание, что химические свойства таких соединений складываются не только из реакций, характерных для каждого типа функциональных групп, но и реакций особых. Последние зависят от взаимного расположения спиртовой и кислотной групп.

В ряду оксикислот проявляется пространственная изомерия, причиной которой является присутствие в молекулах асимметрического атома углерода и,

22

следовательно, асимметрия всей молекулы. Научитесь определять асимметрические атомы углерода, в которых все четыре заместителя различны. Необходимо также правильно определять число стереоизомеров, усвоить различия в конфигурации D- и L- оптических антиподов. 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.

Опыт 25. Образование кислой и средней калиевых солей винной кислоты

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 № 26. Ко второй части раствора добавляют по каплям разбавленную серную кислоту. При этом снова выделяется осадок или муть, исчезающие при дальнейшем добавлении кислоты.

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 26. 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 № 25). 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 об-

23

разует 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.

Опыт 27. 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. 3.

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

24

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

где α – определяемый угол оптического вращения; С – концентрация раствора;

200

[α] D – удельное вращение, т. е. угол поворота плоскости поляризации (в градусах) слоя раствора в один дециметр при концентрации 100 г вещества в 100 см3 раствора при температуре 20 оС и для света с длиной волны линии натрия.

Удельное вращение является важной характеристикой оптически активного вещества, измеряя его значения, можно судить о чистоте того или иного вещества.

Так как угол оптического вращения зависит от концентрации вещества, то с помощью поляриметра можно определить концентрацию растворов таких веществ.