AKADEMIA ROLNICZA W SZCZECINIE

Wydział Nauk o śywności i Rybactwa

Zakład Opakowalnictwa i Biopolimerów

I N S T R U K C J A

Ć

W I C Z E N I E 11

ALKOHOLE

Wykrywanie alkoholi I, II, II – rzędowych i badanie ich właściwości

Alkohole

Alkohole są to związki zawierające jedną lub więcej grup hydroksylowych
(wodorotlenowych) połączonych z atomami węgla.
Wyróżniamy dwie grupy alkoholi (podział ze względu na szkielet węglowy):
1.

Alkohole alifatyczne:

•

alkohole nasycone

−

pochodne alkanów

•

alkohole nienasycone

−

pochodne alkinów bądź alkenów

2.

Alkohole aromatyczne

−

fenole

Jeżeli będziemy się kierować ilością grup wodorotlenowych, wówczas możemy mówić o
alkoholach:

monowodorotlenowych np.:

CH3

OH

metanol

diwodorotlenowe (diole) np.:

CH2

CH2

OH

OH

1,2 etanodiol

triwodorotlenowe np.:

CH2

CH

OH

OH

OH

CH2

1,2,3 propanotriol

poliwodorotlenowe, gdzie grup hydroksylowych jest wiecej.

Wzór ogólny: R

−

O

−

H

W zależności od liczby grup organicznych przyłączonych do atomu węgla z grupą OH wśród
alkoholi można wyodrębnić:

a.

alkohole I rzędowe: R – CH

2

– OH

b.

alkohole II rzędowe: R – CH – OH

R
R

c.

alkohole III rzędowe: R – C – OH

R
Nazewnictwo tego związku tworzymy dodając końcówkę

−

ol do nazwy węglowodoru ( o tej

samej liczbie węgli).

Metody otrzymywania alkoholi

1)

Hydroliza fluorowcoalkanów

R

−

X + OH

−

→

R

−

OH + X

−

(X

−

Cl,Br,I)

!

2)

Uwodnienie alkenów

C

C

H

H

H

H

+ H2O

C

C

OH

H

H

H

H

H

H

+

3)

Redukcja aldehydów i ketonów ( uwodornienie)

R

C

H

O

+ H2

R

OH

H

H

C

R

R

R

C

O

+ H2

R

OH

H

C

4)

Hydroliza estrów

CH2

CH2

O

SO3H

SO3H

+ HO

CH3

CH2

CH3

SO3H + HOH

O

CH2

CH3

H2SO4

OH +

CH2

5)

Działanie kwasu azotowego (III) na pierwszorzędowe aminy alifatyczne

6)

Przemysłowe metody otrzymywania alkoholi:

a)

redukcja katalityczna tlenku węgla gazowym wodorem – metanol

b)

katalizowana kwasem reakcja hydratacji etylenu – etanol; również inne reakcje
m.in. fermentacja zboża

Właściwości fizyczne

Alkohole, które zawierają do 10 atomów węgla są cieczami posiadającymi charakterystyczny
zapach, a pierwsze 4 mieszają się z wodą w każdym stosunku dzięki wytwarzającym się
wiązaniom wodorowym. Natomiast alkohole wyższe są substancjami stałymi, bezwonnymi.
Zarówno temperatury topnienia i wrzenia są wyższe od temperatur wrzenia i topnienia
węglowodorów i chlorowcopochodnych.

Właściwości chemiczne

1.

Podstawienie grupy hydroksylowej atomem fluorowca:

R

−

OH + HX

→

R

−

X + H

2

O (X

−

Cl,Br,I)

2.

Tworzenie alkoholanów

R

−

O

−

H + Na

→

R

−

O

−

Na + ½ H

2

3.

Reakcja eliminacji wody

C

C

H

H

H

H

+ H2O

C

C

OH

H

H

H

H

H

Al

2

O

3

4.

Reakcje utleniania:

-alkoholi I rzędowych do aldehydów

R

C

H

O

R

OH

H

H

C

+ O
-H2O

-alkoholi II rzędowych do ketonów

CH3

CH3

CH

OH

+O
-H

2

O

O

C

CH3

CH3

5.

Reakcja estryfikacji

CH3

C

O

OH

+ HO

CH3

+ H

+

CH3

CH3 + H2O

C

O

O

6.

Właściwości kwasowe

Alkohole reagują z Na, K, trudniej z Mg i Al. W wyniku reakcji wydziela się wodór i
powstaje związek jonowy zwany alkoholanem

R

−

O

−

H + Na

→

R

−

ONa + H

2

↑

Działając na alkoholany wodą otrzymamy wodorotlenek i wodny alkohol.

Charakterystyka niektórych alkoholi:

Metanol

−

produkuje się go na skalę przemysłową z produktów rozkładowej

destylacji drewna. Jest ważnym surowcem przemysłowym, stosowanym do produkcji
aldehydu mrówkowego, estrów metylowych i eterów metylowych. Stosowany jako
rozpuszczalnik. W organizmie utlenia się do kwasu mrówkowego; wywołuje duże
zakwaszenie krwi

−

kwasicę, działając głównie silnie na komórki siatkówki oka.

Etanol

−

otrzymuje się głównie w procesie fermentacji cukrów pod wpływem

drożdży. Jest ważnym surowcem przemysłowym, stosowanym do produkcji aldehydu
octowego, eteru etylowego, octanu etylu. Etanol jest także środkiem antyseptycznym.

Fenole

Fenole to związki w których grupa hydroksylowa jest połączona z pierścieniem

aromatycznym.

OH

Otrzymywanie fenoli

Fenol C

6

H

5

OH możemy otrzymać działając na chlorobenzen rozcieńczonym NaOH

w wysokiej temperaturze i pod zwiększonym ciśnieniem. Powstaje najpierw fenolan sodu,
który przekształca się w fenol na skutek działania CO

2

.

Właściwości fizyczne

Są to substancję stałe, posiadające charakterystyczny zapach, a ich rozpuszczalność

w wodzie wzrasta wraz ze wzrostem grup hydroksylowych w cząsteczce.

Właściwości chemiczne

1.

Właściwości kwasowe
Kwasowość fenolu jest mniejsza od kwasowości kwasów karboksylowych i H

2

CO

3

.

2.

Fenole reagują z zasadami, metalami lub tlenkami.

3.

Fenole reagują z solami żelaza (III) dając zwiazki kompleksowe

−

reakcje barwne służące

do wykrywania fenoli.

4.

Redukcja fenolu w obecności katalizatora i pod wysokim ciśnienie do cylkoheksanu

5.

Ulegają reakcjom fluorowcowania

−

pod wpływem Cl,Br, prowadzi do powstawania

(w przypadku Cl ) orto i para chlorofenoli a przedłużając chlorowania można otrzymać di
i trichloropochodną fenolu.

6.

Nitrowanie fenoli

−

powstaje mieszanina orto i para nitrofenoli

7.

Kondensacja pod wpływem kwasów i zasad z aldehydem mrówkowym.

Zagadnienia do przygotowania:

Budowa, podział, otrzymywanie, właściwości fizyczne i chemiczne oraz wykrywanie
alkoholi alifatycznych.

Odróżnianie alkoholi: monowodorotlenowych od poliwodorotlenowych oraz alkoholi I

−

,II

−

, III

−

rzędowych.

Napisać wzory strokturalne i określić ich rzędowość :
metanol,

2

−

propanol,

1

−

propanol,

2

−

metylo

−

2

−

propanol,

3

−

pentanol,

2

−

metylo

−

3,3

−

dietylo

−

1butanol,

fenol

(benzenol),

1,2,3

benzenotriol,

2

−

metylo

−

benzenol

Napisać przebieg reakcji:

CH

2

=CH

2

→

A

→

B

C

2

H

6

→

X

→

Y

→

Z

→

K

→

C

2

H

4

(OH)

2

1. SPRZĘT

1.1 Probówki

1.2 Łaźnia wodna

1.3 Palnik gazowy

1.4 Pipety

1.5 Papierki wskaźnikowe

2. ODCZYNNIKI

2.1

NaOH –wodorotlenek sodu

2.2

roztwór jodu w jodku potasowym – płyn Lugola

2.3

Na

2

CO

3

– węglan sodu

2.4

chlorek acetylu

2.5

1 M H

2

SO

4

– kwas siarkowy (VI)

2.6

metanol, etanol, butanolu, pentanolu

2.7

stężony roztwor K

2

Cr

2

O

7

– dwuchromian (VI) potasu

2.8

AgNO

3

– azotan srebra

2.9

NH

4

OH – wodorotlenek amonu

2.10

CuSO

4

– siarczan (VI) miedzi (II)

2.11

Odczynnik Lucasa

+ HBr

+ CH

3

ONa

Cl

2

NaOHaq

300

°

C

Al

2

O

3

Br

2

NaOHaq

Ć

wiczenie 1. Utlenianie alkoholu metylowego

Przebieg ćwiczenia:

1.

Do probówki wlać około 1cm

3

metanolu.

2.

Dodać 2cm

3

1 molowego roztworu H

2

SO

4

i około 2 cm

3

stężonego roztworu K

2

Cr

2

O

7

.

3.

Zawartość probówki ogrzewać. Po chwili można wyczuć ostry, charakterystyczny
zapach aldehydu mrówkowego.

Reakcje:

K

2

Cr

2

O

7

+ 4 H

2

SO

4

→

K

2

SO

4

+ Cr

2

(SO

4

)

3

+ 4 H

2

O + 3 0

CH

3

OH +

→

HCHO + H

2

O

aldehyd mrówkowy

Zadania i pytania:
1. Opisać obserwacje i spostrzeżenia z przeprowadzonego ćwiczenia.
1. Napisać reakcje przebiegu ćwiczenia.


Ć

wiczenie 2. Badanie rozpuszczalności alkoholi i ich odczynu w wodzie

Celem ćwiczenia jest zbadanie rozpuszczalności i odczynu alkoholi.

Wraz ze wzrostem długości łańcucha węglowego maleje rozpuszczalność alkoholi w wodzie.
Metanol i etanol mieszają się z wodą bez ograniczeń, natomiast 1

−

butanol i 1

−

pentanol

rozpuszczają się w wodzie tylko w nieznacznym stopniu. Alkohole nie przewodzą prądu
elektrycznego a ich wodny roztwór wodny wykazuje odczyn obojętny.

Przebieg ćwiczenia:

1.

Przygotować 4 probówki

2.

Do pierwszej probówki wlać 2 cm

3

metanolu

3.

Do drugiej probówki wlać 2 cm

3

etanolu

4.

Do trzeciej probówki wlać 2 cm

3

1

−

butanolu

5.

Do czwartej probówki wlać 2 cm

3

1

−

pentanolu

6.

Następnie dodać do wszystkich probówek po 2 cm

3

wody destylowanej i wstrząsać

celem wymieszania całości.

7.

Obserwować zawartość probówek i określić rozpuszczalność badanych alkoholi w
wodzie.

8.

Następnie za pomocą papierka uniwersalnego zbadać odczyn powstałych roztworów.

Zadania i pytania:
1. Opisać obserwacje i spostrzeżenia z przeprowadzonego ćwiczenia.
2. Który z alkoholi rozpuszcza się w wodzie najlepiej a który najsłabiej.
3. Jakie było pH poszczególnych roztworów.

Ćwiczenie 3. Reakcja gliceryny z Cu(OH)

2

Cel ćwiczenia zbadanie zdolności gliceryny do tworzenia wiązań z miedzią. Grupa

hydroksylowa połączona z węglem dwurzędowym ma zdolność łączenia się z Cu(OH)

2

, dając

ciemnoniebieskie połączenie addycyjne z miedzią. Właściwość ta może być wykorzystana dla
wykrywania obecności alkoholu II

−

rzędowego.

Przebieg ćwiczenia:

1.

Do dwóch probówek wlać po1cm

3

rozcieńczonego roztworu CuSO

4

.

2.

Następnie dodać do obu probówek kilka kropli 2M roztworu NaOH, (wytrąca się
niebieski, galaretowaty osad Cu(OH)

2

).

3.

Do pierwszej probówki dodać kilka kropli roztworu A.

4.

Do drugiej probówki dodać kilka kropli roztworu B.

5.

W przypadku roztworu gliceryny następuje rozpuszczenie osadu i zmiana barwy na
intensywnie ciemnoniebieski.

Reakcje:

C

C

C

O

O

O

H

H

H

H

H

H

H

H

+ Cu(OH)2

H

H

H

H

H

H

Cu

H

O

O

O

C

C

C

H

H

H

H + 2H2O

H

H

H

O

O

O

C

C

C

Zadania i pytania:
1. W której próbie znajduje się gliceryna.
2. Opisać obserwacje i spostrzeżenia z przeprowadzonego ćwiczenia.
3. Napisać reakcje przebiegu ćwiczenia.


Ćwiczenie 4. Rozróżnianie alkoholi I, II i III

−−−−

rzędowych.

Celem ćwiczenia jest rozróżnienie alkoholi I, II, III

−

rzędowych.

Próba Lucasa:
Z odczynnikiem Lucasa szybko reagują alkohole III

−

rzedowe, nieco wolniej II

−

rzędowe, a

I

−

rzędowe nie reagują wcale. Wyjątek stanowi alkohol allilowy, który szybko reaguje z

wydzieleniem ciepła.

Odczynnik Lucasa: 136g bezwodnego ZnCl

2

rozpuścić w 105g stężonego HCl z

jednoczesnym chłodzeniem. (Przygotowany przez prowadzących ćwiczenia.)

Przebieg ćwiczenia:

1.

Przygotować 3 probówki

2.

Do pierwszej wlać 0,5 cm

3

substancji I.

3.

Do drugiej wlać 0,5 cm

3

substancji II.

4.

Do trzeciej wlać 0,5 cm

3

substancji III.

5.

Do wszystkich probówek dodawać kolejno po 5 cm

3

odczynnika Lucasa .

6.

W probówce z alkoholem III

−

rzędowym powstaje zmętnienie, a po chwili tworzą się dwie

warstwy.

7.

W probówce z alkoholem II

−

rzędowym zmętnienie powstaje po około 5 min, a po 10

widoczne są 2 warstwy.

8.

W probówce z alkoholem I

−

rzędowym nie obserwuje się żadnych zmian.

Reakcje:

HCl + H2O

+ HCl

C

R

OH

R

ZnCl

2

R

R

C

R + H2O

+ HCl

R

Cl

R

C

C

R

OH

R

R

ZnCl

2

Zadania i pytania:
1.

Należy określić, w której próbce znajduje się alkohol I

−

rzędowy, II

−

rzędowy a także

III

−

rzędowy. Jak jest zasadnicza różnica w budowie tych alkoholi?

2.

Opisać obserwacje i spostrzeżenia z przeprowadzonego ćwiczenia.

3.

Napisać reakcje przebiegu ćwiczenia.