تست شناسایی الکل ها
دید کلی
الکل ها دسته بزرگی از ترکیبات الی حاوی گروه هیدروکسی (OH) هستند که منبع طبیعی ان ها گیاهان بوده و در صنعت از مشتقات نفت نظیر اتیلن ساخته می شود. استفاده وسیع ان ها به عنوان حلال ̦ پاک کننده ̦ سوخت و نیز به عنوان موادی که در صنعت دارویی مصرف دارند. این ترکیبات اغلب در گروههای حلالیت ،و یا درموارد خاص قرار دارند. الکلها دارای اتم کربن با هیبریداسیون هستند.بسته به نوع کربن که به گروه OH- پیوند دارد، به سه دسته نوع اول ، نوع دوم و نوع سوم طبقهبندی میشوند.
خواص فیزیکی الکلها:
دمای جوش: الکلها در میان هیدروکربنهای هم وزن خود دمای جوش بالاتری دارند که آن را میتوان به پیوند هیدروژنی الکلها نسبت دادکه سبب میشود انرژی بیشتری برای شکستن پیوند بین مولکولی آنها نیاز باشد.
حلالیت:با توجه به این که پیوند بین الکلها مانند آب، پیوند هیدروژنی است به هر اندازهای در آب حل میشود. همچنین با توجه به این که الکلها از یک سو بخشی آلی داشته و از سوی دیگر گروه هیدروکسیل دارند بسیاری از مواد آلی را نیز حل میکنند.
تست سدیم :
ترکیبات دارای هیدروژن فعال در واکنش با سدیم می توانند هیدروژن خود را آزاد کنند. بسته به نوع ترکیب این هیدروژن می تواند دوباره در محیط جذب یک مولکول دیگر شود و یا از محیط خارج شود. الکل ها در ترکیب با سدیم ̦هیدروژن خود را به صورت گاز آزاد می کنند این تست به ترکیبات دارای 3 تا 8 کربن جواب مثبت می دهد الکل ها سبکتر به دلیل وجود آب در محیط به سرعت با سدیم واکنش می دهند (این الکل ها جاذبه الرطوبه اند) الکل های سنگین تر ( بیش از 8 کربن ) به کندی واکنش می دهند به طوری که خروج گاز محسوس نیست این تست برای هیدروژن هایی که در ترکیبات خنثی به سهولت قابل استخلاف باشد مناسب است. به عبارت دیگر هیدروژن های متصل به اکسیژن نیتروژن و یا گوگرد به این تست پاسخ مثبت می دهند ترکیبات استیلنی نیز با سدیم وارد واکنش می شوند . ولی خروج گاز هیدروژن مشاهده نمی شود ، زیرا با همان سرعتی که هیدروژن تولید می شود ، با همان سرعت هیدروژن با پیوندهای دو گانه وارد واکنش افزایشی می شود . سدیم , تست مناسبی برای تشخیص هیدروژن های فعال در اجسامی که به راحتی یونیزه نمی شوند به عبارت دیگر برای ترکیبات گروههای SA ̦ A2 ̦ A1 و S2 روش مناسبی نیست.
روش کار :
در یک لوله ازمایش خشک یک میلی لیتر الکل مورد ازمایش را بریزید و به ان یک تکه کوچک سدیم بیفزایید.تشکیل حباب های هیدروژن در اطراف سدیم و خروج ان ها نشان دهنده وجود هیدروژن قابل استخلاف در ترکیب است
2CH3CH2 -OH + 2 Na ---------- 2CH3CH2 -ONa + H2
2H-OH + 2 Na ----------- 2 H-ONa + H2
عوامل خطا:
خشک نبودن لوله آزمایش،وجود ناخالصیهای حاوی هیدروژن فعال که باعث خطای مثبت در آزمایش میشود.
خاصیت فیزیکی:آزادشدن گازهیدروژن خاصیت شیمیایی:وجود هیروژن متصل به اتم الکترونگاتیو
تست سریک آمونیوم نیترات :
معرف سریک آمونیوم نیترات با ترکیباتی که دارای گروههای هیدروکسیل الکلی هستند یک کمپلکس قرمز رنگ تشکیل می دهد . جواب آزمون برای الکلهای نوع اول ، دوم و سوم که کمتر از 10 کربن دارند ، مثبت است . تمام انواع گلیکول ها ، پلی ال ها ، کربوهیدرات ها ، هیدروکسی اسیدها ، هیدروکسی آلدهیدها و هیدروکسی کتون ها ، به این آزمون پاسخ مثبت داده و تولید محلول قرمز می کنند . بایستی دقت کرد ، که تشکیل کمپلکس قرمز رنگ ، یک حد واسط در اکسایش الکل ها توسط معرف فوق است . قسمت دوم واکنش شامل از بین رفتن رنگ قرمز و تشکیل کمپلکس بی رنگ است
خاصیت فیزیکی: ایجاد رنگ قرمز خاصیت شیمیایی:تبدیل Ce+3 به Ce+4 و تشکیل کمپلکس.
[NH₄)₂Ce(NO₃)₆ + RCH₂OH → [Alcohol + Re)
[complex] → RCH₂O(radical) + (NH₄)₂Ce(NO₃)₅ + HNO₃
RCH₂O + (NH₄)₂Ce(NO₃)₆ → RCHO + (NH₄)₂Ce(NO₃)₅ + HNO₃
آزمون کرومیک اسید ( معرف جونز ) :
این واکنش برای شناسایی و تشخیص الکل های نوع اول و دوم از الکل های نوع سوم است و بر اساس کاهش کروم (VI) زرد - نارنجی ، به کروم (III) سبز رنگ است . الکل بوسیله این واکنشگر اکسیده می شود . تغییر رنگ واکنشگر از نارنجی به سبز به عنوان پاسخ مثبت به آزمایش است . الکل های نوع اول و دوم بوسیله این واکنشگر ، به ترتیب به کربوکسیلیک اسید و کتون تبدیل می شوند . -باید توجه داشت که الکل های نوع اول در اثر اکسایش ابتدا به آلدهید و سپس به کربوکسیلیک اسید تبدیل می شوند ، اما در مورد الکل های نوع دوم که کتون تولید می شود ، اکسایش متوقف می شود
نکته : الکل های نوع اول و دوم به آزمون کرومیک اسید ( معرف جونز ) پاسخ مثبت می دهند ولی الکل های نوع سوم به این آزمون پاسخ مثبت نمی دهند .
نکته : آلدهید ها نیز به آزمون کرومیک اسید ( معرف جونز ) پاسخ مثبت می دهند
روش کار :
در یک لوله آزمایش خشک ٢ میلی لیتر استون خالص، ٢ قطره شناساگر کرومیک انیدرید و 4 قطره نمونه مایع یا ١/٠ گرم نمونه جامد می ریزیم و تکان می دهیم تا حل شود. تشکیل سوسپانسیون سبز نشانه الکل نوع 1 یا نوع 2 است.
واکنش تولید معرف :
عوامل خطا:
این تست بسیار سریع اتفاق می افتد،اگر بیش از ۲ ثانیه به طول انجامید ممکن است ترکیبات دیگری در ایجادرنگ سبز دخیل باشنداین ترکیبات ممکن است اولفین ها،آمین ها،کتون ها،انول ها یا فنول ها باشند.
خاصیت فیزیکی:تغییررنگ قرمز به سبز
خاصیت شیمیایی: اکسیداسیون
آزمون لوکاس :
تست لوکاس برای تشخیص الکل های نوع سوم ، آلیلی و بنزیلی از الکل های نوع اول و دوم می باشد این آزمایش بر اساس واکنش الکل ها با مخلوطی از هیدروکلریک اسید و روی کلرید ( واکنشگر لوکاس ) است که محصول آن آلکیل کلرید است که به صورت یک لایه نامحلول است . الکل های نوع اول در دمای اتاق با معرف لوکاس واکنش نمی دهند و بنابراین انحلال پذیری آنها آسان وقابل رویت است . الکل های نوع دوم به آزمون لوکاس به کندی پاسخ می دهند ، به طوری که این آزمون در مورد آنها منفی تلقی می شود . اما الکل های نوع سوم ، بنزیلیک و آلیلیک فوراً در واکنش شرکت می کنند . این واکنش از دیدگاه مکانیسمی جزء واکنش های SN1 می باشد ، که به شکل یونی پیش می رود . کدر شدن محیط دلیلی مثبت بر انجام واکنش است.
روش کار :
در یک لوله آزمایش ١ میلی لیتر شناساگر لوکاس و ٤ قطره نمونه آلی می ریزیم. لوله را خوب تکان می دهیم، سپس بی حرکت نگه میداریم تا محلول کدر شود یا یک لایه نا محلول تشکیل شود
سوالات:
۱) دليل كدر شدن محيط در تست لوكاس را توضيح دهيد؟
رنگ شیری ایجاد شده مربوط به الکیل کلرید به عنوان فاز دوم است. در بین الکل های نوع اول , الیل الکل به دلیل پایداری کاتیون الیل به معرف پاسخ مثبت می دهند
2) به چه دليل الكل نوع اول ديرتر كدر مي شود؟
با این ازمایش معمولا نوع الکل مشخص می شود. الکهای حاوی حداکثر تا 6 کربن به این تست پاسخ مثبت می دهند الکل هایی با تعداد کربن بیشتر از 6 عدد در این محیط حل نشده به صورت نامحلول ( دو فاز ) باقی می مانند. مکانیسم واکنش از نوع SN1 است و تولید کربوکاتیون پایدار واکنش را تسریع می کند در نتیجه الکل های نوع سوم سریعتر از الکل های نوع دوم واکنش می دهند در حالی که الکل های نوع اول در حرارت متعارفی قادر به فعل و انفعال نیستند.
3) نقش ZNCL2 در این واکنش چیست؟
ZNCL2 در این واکنش به عنوان اسید لوئیس عمل کرده و با در اختیار گذاشتن اربیتال خالی Zn با اکسیژن کئوردینه می شود ،پیوند بین اکسیژن و کربن سست می شود و تاثیر مستقیمی بر کربوکاتیون ندارد بلکه انرژی اکتیواسیون را کاهش می دهد و تولید کربوکاتیون را سرعت می بخشد و این کاتالیزور در انتهای واکنش مجددا احیا می شود.
نتیجه گیری :
معرف جونز (CrO3/H2SO4) و لوکاس(ZnCl2/HCl) دو معرف شیمیایی جالب برای شناسایی نوع الکلها هستند. اساس کار معرف جونز اکسایش الکلها و معرف لوکاس تشکیل یون پایدار است. بنابراین معرف جونز بهعنوان اکسندهی قوی، قادر است الکلهایی که کربن متصل به هیدروکسی در آنها حداقل یک اتم هیدروژن دارد اکسید کند. بنابراین الکلهای نوع اول و دوم به این تست پاسخ مثبت میدهند و الکل نوع سوم واکنش نمیدهد. از طرفی الکلهای نوع سوم یونهای مثبت پایداری تولید میکنند که طول عمر خوبی دارند و به معرف لوکاس پاسخ سریع میدهند. الکلهای نوع دوم با کمی تاخیر زمانی و الکلهای نوع اول اصلا واکنشی نمیدهند
آزمایش مربوط به تعیین نقطه جوش الکل:
ابتدا یک سوم لوله آزمایش را ازالکل مورد نظر پرکرده.سپس لوله مویینی که یک سر آن بسته شده را سروته داخل لوله می اندازیم. لوله آزمایش را به دماسنجی میبندیم.مجموعه به دست آمده را داخل بشرمحتوی پارافین قرار میدهیم-وآنرا حرارت میدهیم.هنگامیکه حباب هایی از انتهای لوله مویین به صورت زنجیروار خارج شدند حرارت را قطع کرده وهنگامیکه الکل به داخل لوله مویین کشبده شد دمارا از روی دماسنج می خوانیم.این دما همان دمای جوش الکل است. نکته:دمای جوش دمایی است که درآن فشار بخارمایع با فشار جو برابر میشود. علت کشیده شدن مایع داخل لوله مویین اختلاف فشار لوله آزمایش و محیط است.
عوامل خطا:
فشار آزمایشگاه با فشاراستاندارد متفاوت است در نتیجه ممکن است دمای بدست آمده با نقطه جوش واقعی فاصله داشته باشد.
