Aldehidi so funkcionalni derivati ogljikovodikov, v strukturi katerih je skupina CO (karbonilna skupina). Za enostavne aldehide se tradicionalno ohranjajo trivialna (zgodovinska) imena, ki izhajajo iz imen karboksilnih kislin, v katere se aldehidi pretvorijo pri oksidaciji. Če govorimo o nomenklaturi IUPAC, potem je za osnovo najdaljša veriga, ki vsebuje aldehidno skupino. Oštevilčenje ogljikovodikove verige se začne z atomom ogljika karbonilne skupine (CO), ki sama prejme številko 1. Končnico "al" dodamo imenu glavne ogljikovodikove verige. Ker je aldehidna skupina na koncu verige, številke 1 običajno ne pišemo. Izomerija predstavljenih spojin je posledica izomerije ogljikovodikovega skeleta.
Aldehide pridobivamo na več načinov: z okso-sintezo, hidratacijo alkinov, oksidacijo in dehidrogenacijo aldehidov iz primarnih alkoholov zahteva posebni pogoji, saj nastale zlahka oksidirajo v karboksilne kisline. Aldehide lahko sintetiziramo tudi z dehidracijo ustreznih alkoholov v prisotnosti bakra. Ena glavnih industrijskih metod za proizvodnjo aldehidov je reakcija oksosinteze, ki temelji na interakciji alkena, CO in H2 v prisotnosti katalizatorjev, ki vsebujejo Co pri temperaturi 200 stopinj in tlaku 20 MPa. Ta reakcija poteka v tekoči ali plinski fazi po shemi: RCH=CH2 + C0 + H2 - RCH2CH2C0H + RCH(CH)3C0H. Aldehide lahko dobimo s hidrolizo dihalogeniranih ogljikovodikov. V procesu nadomeščanja atomov halogenov z OH skupinami vmes nastane tako imenovani hemediol, ki je nestabilen in se z eliminacijo H20 spremeni v karboksilno spojino.
Kemična lastnost aldehidov je, da se kvalitativno pretvorijo v karboksilne kisline (npr. C5H11SON + O - C5H11COOH). V katerem koli specializiranem učbeniku lahko najdete informacije, da se reakcija srebrnega zrcala uporablja za identifikacijo aldehidov. Ta skupina organskih snovi se lahko oksidira ne le pod vplivom posebnih oksidantov, ampak tudi preprosto med skladiščenjem pod vplivom atmosferskega kisika. Enostavnost, s katero se aldehidi oksidirajo v karboksilne kisline, je omogočila razvoj kvalitativnih reakcij (reakcija srebrnega zrcala) na te organske spojine, kar omogoča hitro in jasno določitev prisotnosti aldehida v določeni raztopini.
Pri segrevanju z raztopino amoniaka srebrovega oksida aldehid oksidira v kislino. V tem primeru se srebro reducira do kovinskega in se odloži na stene epruvete v obliki temne plasti z značilnim zrcalnim sijajem – reakcija srebrnega zrcala. Treba je opozoriti, da obstaja ogromno snovi, ki niso aldehidi, vendar so tudi sposobne vstopiti v to reakcijo. Za identifikacijo teh spojin se uporablja še ena kvalitativna reakcija na aldehide - reakcija bakrovega zrcala. Ko aldehidi reagirajo s Fehlingovim reagentom, ki ima modro barvo (vodna raztopina alkalij in soli tartratne kisline), se baker reducira iz dvovalentnega v monovalentnega. V tem primeru se izloča rdeče-rjava oborina bakrovega oksida.
Torej, kako poteka reakcija srebrnega ogledala? Zdi se, da ni nič preprostejšega: dovolj je segreti srebro v posodi s katerim koli od aldehidov (na primer formaldehid), vendar ta pristop ni vedno okronan z zmago. Včasih opazimo nastanek črne suspenzije srebra v raztopini namesto zrcalne prevleke na stenah steklovine. Kaj je glavni razlog za neuspeh? Za 100-odstotne rezultate se morate držati reakcijskih pogojev in skrbno pripraviti stekleno površino.
Eksperiment s čudovitim učinkom oblikovanja zrcalne prevleke na steklu je zelo vizualen. Ta reakcija zahteva izkušnje in potrpežljivost. V tem članku boste izvedeli o potrebni in specifični pripravi opreme ter videli, po kakšnih reakcijskih enačbah poteka ta proces.
Bistvo reakcije srebrovega zrcala je nastanek kovinskega srebra kot posledica redoks reakcije med interakcijo raztopine amoniaka srebrovega oksida v prisotnosti aldehidov.
"Srebrno ogledalo" (epruveta na levi)Za ustvarjanje obstojne srebrne plasti boste potrebovali:
- steklena bučka s prostornino do 100 ml;
- raztopina amoniaka (2,5-4%);
- srebrov nitrat (2%);
- vodna raztopina formaldehida (40%).
Namesto tega lahko vzamete že pripravljen reagent Tollens - raztopino amoniaka srebrovega oksida. Če ga želite ustvariti, morate v 10 kapljic vode dodati 1 gram srebrovega nitrata (če bo tekočina dolgo časa shranjena, jo postavite v temen prostor ali v stekleno posodo s temnimi stenami). Tik pred poskusom je treba raztopino (približno 3 ml) v razmerju 1:1 zmešati z 10% vodno raztopino natrijevega hidroksida. Srebro se lahko obori, zato ga razredčimo s počasnim dodajanjem raztopine amoniaka. Priporočamo, da izvedete še en spektakularen poskus z raztopino amoniaka in natisnete "kemično fotografijo".
Reakcija poteka pri sobni temperaturi. Zahtevan pogoj uspešen zaključek so popolnoma čiste in gladke stene steklene posode. Če so na stenah najmanjši delci onesnaževalcev, bo usedlina, dobljena kot rezultat poskusa, postala ohlapna plast črne ali temno sive barve.
Za čiščenje bučke morate uporabiti različni tipi alkalne raztopine Torej, za predelavo lahko vzamete raztopino, ki jo je treba po čiščenju sprati z destilirano vodo. Bučko je treba večkrat sprati s čistilnim sredstvom.
Zakaj je čistoča plovila tako pomembna?
Dejstvo je, da se morajo delci koloidnega srebra, ki nastanejo ob koncu poskusa, trdno oprijeti površine stekla. Na njegovi površini ne sme biti maščobe ali mehanskih delcev. voda ne vsebuje soli in je idealna za končno čiščenje bučke. Pripravimo ga lahko doma, lažje pa je kupiti že pripravljeno tekočino.
Reakcijska enačba srebrnega ogledala:
Ag₂O + 4 NH3·Н2О ⇄ 2ОН + 3Н₂О,
kjer je OH diamin srebrov hidroksid, pridobljen z raztapljanjem kovinskega oksida v vodni raztopini amoniaka.
Diamin srebrna kompleksna molekula
Pomembno! Reakcija deluje pri nizkih koncentracijah amoniaka - natančno upoštevajte razmerja!
Tako poteka zadnja faza reakcije:
R (kateri koli aldehid)-CH=O + 2OH → 2Ag (oborjen srebrov koloid) ↓ + R-COONH₄ + 3NH3 + H₂O
Drugo stopnjo reakcije je bolje izvesti s pazljivim segrevanjem bučke nad plamenom gorilnika - to bo povečalo možnosti za uspeh poskusa.
Kaj lahko pokaže reakcija srebrnega ogledala?
Ta zanimiva kemična reakcija ne prikazuje le določenih agregatnih stanj – lahko jo uporabimo za izvedbo kvalitativna opredelitev aldehidi. To pomeni, da bo taka reakcija rešila vprašanje: ali je v raztopini aldehidna skupina ali ne.
Splošna strukturna formula aldehidov
Na primer, v podobnem postopku lahko ugotovite, ali raztopina vsebuje glukozo ali fruktozo. Glukoza bo dala pozitiven rezultat- dobili boste »srebrno ogledalo«, vendar fruktoza vsebuje ketonsko skupino in je nemogoče dobiti oborino srebra. Za izvedbo analize je treba namesto raztopine formaldehida dodati 10% raztopino glukoze. Poglejmo, zakaj in kako se raztopljeno srebro spremeni v trdno oborino:
2OH + 3H₂O + C₆H₁₂O₆ (glukoza) = 2Ag↓+ 4NH3₃∙H₂O + C₆H₁₂O₇ (tvori se glukonska kislina).
Reakcija srebrnega zrcala je domiselno ime za kemično reakcijo, ki povzroči obarjanje tanke plasti srebra na stenah posode, kjer je potekal proces. Nekoč so tako obdelali vse površine, kjer je bil potreben zrcalni premaz.
Zdaj se ta metoda pridobivanja tankega kovinskega nanosa na steklu ali keramiki uporablja samo, če je potrebno ustvariti prevodno plast na dielektrikih, pa tudi pri izdelavi optike za teleskope, kamere itd. To reakcijo lahko uporabimo tudi za pridobiti. Tako poetično ime za preprosto kemično reakcijo temelji na vznemirjenju, ki nastane, ko gre za plemenite kovine – zlato in srebro.
Da bi izvedli redukcijo srebra iz njegovega oksida ne v laboratorijskih pogojih, je treba srebrov nitrat raztopiti v vodi. Dobite ga v lekarni. to lapis svinčnik. Bolje je uporabiti destilirano vodo. Dobite ga lahko tako, da preprosto kondenzirate vodo, ki izhlapi iz vrelega kotlička. Če izhajamo iz pollitrske posode, potem je treba v tej količini raztopine srebrovega nitrata raztopiti amoniak (1 čajna žlička). Tukaj morate dodati 2-3 kapljice formaldehida - formaldehida.
Vsi reagenti ne reagirajo takoj, zato raztopino temeljito pretresite in pustite približno en dan. Če bo vse v redu, bo v tem času vaš kozarec prekrit s tanko kovinsko plastjo. Ista plast bo prekrila predmet, ki ga postavite v kozarec.
Včasih gre kaj narobe in namesto zrcala reakcija povzroči sive oborjene kosmiče. To nakazuje, da reagenti niso bili povsem čisti. Najpogosteje se je treba pritoževati glede vode in čistoče posode. Posebno pozornost je treba nameniti kislosti vode, saj se največ presenečenj zgodi v alkalnem okolju.
Funkcija indikatorja reakcije
S to reakcijo se določi prisotnost aldehidov v raztopini. Ta skupina vključuje organske snovi, ki imajo aldehidno skupino. Drugače jih imenujemo alkoholi brez vodika. Prisotnost aldehida v raztopini daje zrcalni učinek.
Za določanje monosaharidov in disaharidov se uporablja amoniakova raztopina srebrovega oksida. V prvo skupino spada glukoza v vseh njenih izomernih stanjih, v drugo pa laktoza in maltoza. Reakcija srebrnega zrcala je še posebej značilna za glukozo, kar se odraža v metodah za ugotavljanje glukoze in fruktoze.
Kljub podobnosti teh snovi in dejstvu, da je fruktoza izomerna glukozi, sta še vedno različni. V odprti obliki je aldehidna skupina prisotna le v glukozi. V skladu s tem se bo srebro oborilo le v prisotnosti glukoze, medtem ko fruktoza ne bo povzročila takšne reakcije. Toda v alkalnem okolju lahko fruktoza povzroči pozitivno reakcijo.
Tako lahko srebrov oksid kot reagent uporabimo kot indikator prisotnosti določene skupine snovi v raztopini. Poleg tega lahko s pomočjo opisane reakcije dobite čisto srebro, srebrno zrcalo in ploščo, obojestransko prevlečeno s kovinsko prevleko, kar ni samo zabavno, ampak pogosto tudi uporabno.
Laboratorijsko delo št. 5
Lastnostiogljikovi hidrati
Poskus 1. Reakcija srebrnega zrcala je reakcija okrevanja srebro iz raztopine amoniaka srebrov oksid (Tollensov reagent).
V vodni raztopini amoniak srebrov oksid se raztopi in nastane kompleksna spojina - diaminsrebrov(I) hidroksid OH
ko se doda kateri aldehid pride do redoks reakcije, da nastane kovinsko srebro:
Če reakcijo izvajamo v posodi s čistimi in gladkimi stenami, se srebro izloči v obliki tankega filma, ki tvori zrcalno površino.
Ob prisotnosti najmanjše kontaminacije se srebro sprosti v obliki sive ohlapne usedline.
Reakcijo "srebrnega zrcala" lahko uporabimo kot kvalitativno reakcijo za aldehide. Tako se lahko reakcija "srebrnega zrcala" uporabi kot razlikovalna reakcija med glukoza in fruktoza. Glukoza je aldoza (vsebuje aldehidno skupino v odprti obliki), fruktoza pa je ketoza (vsebuje keto skupino v odprti obliki). Zato glukoza daje reakcijo "srebrnega ogledala", fruktoza pa ne. Če pa je v raztopini prisoten alkalni medij, se ketoze izomerizirajo v aldoze in dajejo tudi pozitivne reakcije z raztopino amoniaka. srebrov oksid (Tollensov reagent).
Kvalitativna reakcija glukoze z raztopino amoniaka srebrovega oksida. Prisotnost aldehidne skupine v glukozi lahko dokažemo z amoniakovo raztopino srebrovega oksida. Raztopini amoniaka srebrovega oksida dodamo raztopino glukoze in zmes segrevamo v vodni kopeli. Kmalu se na stenah bučke začne odlagati kovinsko srebro. To reakcijo imenujemo reakcija srebrnega zrcala. Uporablja se kot kakovostna spojina za odkrivanje aldehidov. Aldehidna skupina glukoze se oksidira v karboksilno skupino. Glukoza se pretvori v glukonsko kislino.
CH 2 ON – (SNON) 4 – SPANJE +Ag 2 O= CH 2 ON – (SNON) 4 – COOH + 2Ag↓
Vrstni red dela.
V dve epruveti vlijemo 2 ml. amoniakova raztopina srebrovega oksida. Enemu od njih dodajte 2 ml. 1% raztopina glukoze, druga - fruktoza. Obe epruveti vreta.
Raztopino amoniaka srebrovega oksida hidrata dobimo z reakcijo srebrovega nitrata z natrijevim hidroksidom in amonijevim hidroksidom:
AgNO3+ NaOH → AgOH↓+ NaNO3,
AgOH + 2 NH4 OH→[ Ag(NH3)2] OH + H2O,
raztopina amoniaka
OH + 3 H2 → Ag2O + 4 NH4 OH.
Načelo metode. Na stenah epruvete z glukozo se zaradi sproščanja kovinskega srebra oblikuje ogledalo.
Zasnova dela: Sklep ter potek in enačbe reakcije zapiši v zvezek.
Poskus 3. Kvalitativna reakcija na fruktozo
Načelo metode. Pri segrevanju vzorca, ki vsebuje fruktozo v prisotnosti resorcinol in klorovodikove kisline do 80 o C čez nekaj časa se v epruveti s fruktozo pojavi svetlo rdeča barva.
Pri segrevanju vzorca, ki vsebuje fruktozo v prisotnosti resorcinol in klorovodikove kisline pojavi se češnjevo rdeča barva. Vzorec je uporaben tudi za odkrivanje drugih ketoza. Aldoza pod enakimi pogoji medsebojno delujejo počasneje in dajejo bledo rožnato barvo ali pa sploh ne delujejo. Odprto F. F. Selivanov leta 1887. Uporablja se za analizo urina. Test je pozitiven na fruktozurijo presnovnega ali transportnega izvora. V 13% primerov je test pozitiven s prehransko obremenitvijo s sadjem in medom. Chem. formula fruktoza – C 6 H 12 O 6
Ciklična formula fruktoze
Aciklična oblika 
fruktoza
Slikan priključek
R- ostanki
hidroksimetilfurfural
Vrstni red dela.
2 ml vlijemo v dve epruveti: v eno - 1% raztopino glukoze, v drugo - 1% raztopino fruktoze. V obe epruveti dodamo 2 ml Selivanovega reagenta: 0,05 g resorcinola raztopimo v 100 ml 20% klorovodikove kisline. Obe epruveti previdno segrejemo na 80 o C (pred vretjem). Pojavi se rdeča barva.
Sklepi: rezultate poskusa in enačbo reakcije zapišemo v zvezek.
Začnimo z dejstvom, da ima vsak razred organskih snovi določeno reakcijo, s pomočjo katere lahko njegove predstavnike ločimo od drugih snovi. Šolski tečaj kemije vključuje preučevanje vseh visokokakovostnih reagentov za glavne razrede organskih snovi.
Aldehidi: strukturne značilnosti
Predstavniki tega razreda so derivati nasičenih ogljikovodikov, v katerih je radikal vezan na aldehidno skupino. Ketoni so izomeri aldehidov. Njihova podobnost je v pripadnosti razredu karbonilnih spojin. Pri izvajanju naloge, ki vključuje izolacijo aldehida v mešanici, bo potrebna reakcija "srebrnega zrcala". Analizirajmo značilnosti te kemične transformacije, pa tudi pogoje za njeno izvedbo. Reakcija srebrovega zrcala je postopek redukcije kovinskega srebra iz srebrovega diamin(1) hidroksida. V poenostavljeni obliki je možno to kompleksno spojino zapisati v poenostavljeni obliki srebrov oksid (1).
Ločevanje karbonilnih spojin
Za tvorbo kompleksne spojine se srebrov oksid raztopi v amoniaku. Glede na to, da je proces reverzibilna reakcija, izvedemo reakcijo srebrovega zrcala s sveže pripravljeno amonijevo raztopino srebrovega oksida (1). Ko kompleksno spojino argentuma pomešamo z aldehidom, pride do redoks reakcije. Zaključek procesa nakazuje izločanje kovinskega srebra. Ko je medsebojno delovanje etanala in amoniakove raztopine srebrovega oksida pravilno izvedeno, na stenah epruvete opazimo nastanek srebrne prevleke. Točno tako vizualni učinek dal tej interakciji ime "srebrno ogledalo".
Določanje ogljikovih hidratov
Reakcija srebrnega ogledala je kvalitativna na aldehidno skupino, zato se v tečajih organske kemije omenja tudi kot način za prepoznavanje ogljikovih hidratov, kot je glukoza. Glede na specifično strukturo te snovi, ki ima lastnosti aldehid-alkohola, je zahvaljujoč reakciji "srebrnega zrcala" mogoče razlikovati glukozo od fruktoze.Torej ni le kvalitativna reakcija na aldehide, ampak tudi način prepoznavanja številnih drugih razredov organskih snovi.
Praktična uporaba "srebrnega ogledala"
Zdi se, kakšne težave se lahko pojavijo pri interakciji aldehidov in amoniakove raztopine srebrovega oksida? Kupiti morate samo srebrov oksid, se založiti z amoniakom in izbrati aldehid - in lahko varno začnete poskus. Toda tako primitiven pristop raziskovalca ne bo pripeljal do želenega rezultata. Namesto pričakovane zrcalne površine na stenah epruvete boste videli (v najboljši možni scenarij) temno rjava srebrna suspenzija.
Bistvo interakcije
Kakovostna reakcija na srebro pomeni spoštovanje določenega algoritma dejanj. Pogosto, tudi ko se pojavijo znaki zrcalne plasti, njena kakovost očitno pušča veliko želenega. Kakšni so razlogi za tak neuspeh? Se jim je mogoče izogniti? Med številnimi težavami, ki lahko vodijo do nezaželenih rezultatov, sta dve glavni:
- kršitev pogojev za kemično interakcijo;
- slaba priprava površine za posrebrenje.
Med interakcijo izhodnih snovi v raztopini nastanejo srebrovi kationi, ki se združijo z aldehidno skupino in na koncu tvorijo koloidne majhne delce srebra. Ta zrna se lahko oprimejo stekla, vendar jih je mogoče ohraniti v raztopini kot srebrno suspenzijo. Da bi se delci plemenitih kovin oprijeli stekla in da bi nastala enotna in obstojna plast, je pomembno, da steklo predhodno razmastimo. Samo ob popolnoma čisti začetni površini epruvete lahko računamo na nastanek enakomerne srebrne plasti.
Možne težave
Glavni onesnaževalec steklovine so maščobne obloge, ki jih je potrebno odstraniti. Alkalna raztopina, pa tudi vroča mešanica kroma, bosta pomagala rešiti težavo. Nato epruveto speremo z destilirano vodo. Če ni alkalij, lahko uporabite sintetični detergent za pomivanje posode. Po končanem razmaščevanju steklo speremo z raztopino kositrovega klorida in splaknemo z vodo. Za pripravo raztopin se uporablja destilirana voda. Če ni na voljo, lahko uporabite deževnico. Glukoza in formaldehid se uporabljata kot reducenta, ki omogočata obarjanje čiste snovi iz raztopine. Z aldehidom je težko računati na kakovostno srebrno prevleko, monosaharid (glukoza) pa daje enakomerno in obstojno srebrno plast na površini ogledala.
Zaključek
Za srebrno steklo je priporočljivo uporabiti srebrov nitrat. Raztopini te soli dodamo raztopino alkalije in amoniaka. Pogoj za popolno reakcijo in nanos srebra na steklo je ustvarjanje alkalnega okolja. Če pa je tega reagenta v presežku, stranski učinki. Odvisno od izbrane eksperimentalne tehnike se s segrevanjem doseže kakovostna reakcija. Barvanje raztopine v Rjave barve kaže na nastanek drobnih koloidnih delcev srebra. Nato se na površini stekla pojavi zrcalni premaz. Če je postopek uspešen, bo kovinska plast gladka in trpežna.
