Лабораторная работа «Свойства соединений ароматического ряда»
Опыт 1. Отношение бензола и толуола к окислителям.
Реактивы: бензол, толуол, 5 %-й раствор перманганата калия, 10 %-й раствор серной кислоты.
В каждую из двух пробирок наливают по 1 мл 1 %-го раствора перманганата калия и по 1 мл 10 %-го раствора серной кислоты. Затем в одну пробирку добавляют 1 мл бензола, в другую – 1 мл толуола. Пробирки закрывают пробками с воздушными обратными холодильниками и нагревают на водяной бане.
Наблюдения:
Уравнение реакции:
Вывод:
Опыт 2. Нитрование бензола (тяга!)
Реактивы: бензол, концентрированная азотная кислота, концентрированная серная кислота.
В колбе объёмом 50 мл смешивают 1,5 мл концентрированной азотной кислоты и 2,0 мл концентрированной серной кислоты и охлаждают полученную нитрующую смесь холодной водой. Затем к нитрующей смеси при перемешивании и охлаждении постепенно прибавляют 1 мл бензола. Колбу закрывают пробкой с воздушным холодильником и нагревают на водяной бане при температуре 50-60 0С в течение 10-15 минут при периодическом встряхивании. После этого реакционную смесь охлаждают и выливают в стакан с 25 мл ледяной воды. Избыток минеральных кислот растворяется в воде, а нитробензол оседает на дно стакана в виде капель тяжёлого желтоватого масла, пахнущего горьким миндалём.
Наблюдения:
Уравнение реакции:
Вывод:
Опыт 3. Бромирование бензола и фенола
Реактивы: бензол, фенол, бромная вода.
В каждую из двух пробирок наливают по 1 мл бромной воды. Затем в одну пробирку добавляют 1 мл бензола, в другую – 1 мл фенола. Пробирки перемешивают.
Наблюдения:
|
|
Уравнение реакции:
Вывод:
Контрольные вопросы:
1. Почему бензол и толуол не одинаково относятся к окислителю (перманганату калия)?
2. В каких условиях можно окислить бензол?
3. Какую роль при нитровании выполняет серная кислота?
4. Приведите механизм реакции нитрования бензола.
5. Какие продукты получатся при нитровании толуола в условиях опыта 2? Ответ поясните.
6. Почему отличается скорость бромирования фенола и бензола?
7. Напишите уравнение реакции бромирования толуола и этилбензола в присутствии катализатора и при нагревании без катализатора.
Лабораторная работа «Свойства фенолов»
Опыт 1. Растворимость фенолов в воде и их кислотный характер.
Реактивы: фенол, пирокатехин, резорцин, гидрохинон, пирогаллол, этанол.
В пробирку вносят 0,2-0,4 г исследуемого фенола, приливают 4 мл воды и хорошо встряхивают. Отмечают, полностью ли растворился данный фенол в воде. Если фенол растворился не полностью, то содержимое пробирки нагревают до кипения, охлаждают и отмечают наблюдаемые изменения. Каплю полученного раствора фенола стеклянной палочкой наносят на индикаторную бумажку и делают вывод о реакции среды и кислотных свойствах фенола. Полученные растворы использовать в опыте 2.
Для сравнения кислотных свойств фенолов и алифатических спиртов нанесите на индикаторную бумажку каплю этанола.
Наблюдения:
Уравнение реакции диссоциации любого фенола:
Вывод:
Опыт 2. Взаимодействие фенола с хлоридом железа (III).
К каждому раствору фенолов, полученному в опыте 1 добавляют 2-3 капли 3 %-ного раствора хлорида железа (III). Отмечают окраску раствора. Провести ту же реакцию с зелёным чаем.
|
|
Наблюдения:
Уравнение реакции:
Вывод:
Опыт 3. Окисление фенола.
К 1 мл 5 %-ного водного раствора фенола в воде добавляют равный объём 5 %-ного раствора карбоната натрия и затем приливают по каплям при встряхивании 1 %-ный раствор перманганата калия.
Окисление фенолов обычно протекает одновременно по различным направлениям и приводит к образованию сложной смеси веществ, в том числе пирокатехина и гидрохинона.
Наблюдения:
Вывод:
Контрольные вопросы:
1. Найдите в литературе и запишите величины рКа для тех фенолов, с которыми Вы проводили опыты. Свяжите наблюдения, сделанные в ходе проделанных Вами опытов, с кислотностью фенолов.
2. Сравните кислотные свойства следующих соединений: фенол, 1-гексанол, 4-метилфенол, 4-нитрофенол. Объясните различие в кислотности этих соединений с привлечением концепции электронных эффектов заместителей.
3. Почему фенол растворяется под действием карбоната натрия и не растворяется под действием гидрокарбоната натрия?
4. Во многих растениях содержатся фенольные вещества, которые
также дают положительную реакцию с хлоридом железа(III). Примером
таких веществ могут служить катехины чая. Назовите фенольные
соединения, формирующие кольца А и В в катехине чая.
5. Какие свойства проявляет фенол в реакции с хлоридом железа (III)?
Для сведения:
Цвет комплекса с хлоридом железа (III) зависит от природы фенола, вступающего в реакцию. Так, фиолетовая окраска характерна для фенола, салициловой кислоты, резорцина, a- нафтола, синяя – для крезолов, зеленая – для пирокатехина (первоначально возникающая фиолетовая окраска переходит в зеленую) и b -нафтола.
|
|
Не все фенолы образуют устойчивые окрашенные комплексы с хлоридом железа. Так, гидрохинон является сильным восстановителем, поэтому под действием хлорида железа(III) он окисляется до п-бензохинона (желтый). п-Бензохинон далее может образовать черный комплекс (хингидрон) с не вступившим в реакцию гидрохиноном. Поэтому при проведении опыта синяя окраска комплекса с железом быстро исчезает и содержимое пробирки приобретает желтую или черную окраску. Пирокатехин в условиях опыта способен частично окисляться до орто-хинона, поэтому окраска содержимого пробирки меняется во времени (первоначальная фиолетовая переходит в зеленую).
 |
И ещё немножко для расширения кругозора:
Собственно фенол при обычной температуре умеренно растворяется в воде (6 г в 100 мл воды). При повышении температуры растворимость возрастает, при температуре 68 0С и выше фенол и вода смешиваются в любых соотношениях. Пирогаллол и резорцин растворяются в воде очень хорошо, гидрохинон – хуже, чем фенол. Все фенолы растворимы в этиловом спирте и диэтиловом эфире. Кислотный характер наиболее резко выражен у пирогаллола и пирокатехина.