4.1.5 Качественные реакции органических соединений

Соединение, функциональная группа

Реагент

Что наблюдается, 
уравнение реакции

Алкены
>C=C<

Водный раствор KMnO₄

Наблюдают исчезновение фиолетовой окраски KMnO₄и образование хлопьевидного осадка диоксида марганца бурого цвета

3 >C=C< + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3 >C(OH)-C(OH)< + 2MnO₂↓ + 2KOH

Раствор Br₂ в органическом растворителе или воде (бромная вода)

Исчезает желто-коричневая окраска раствора брома из-за протекания реакции:

>C=C< + Br₂ → >C(Br)=C(Br)<

Алкины
-С≡С-

Раствор Br₂ в органическом растворителе или воде (бромная вода)

Исчезает желто-коричневая окраска раствора брома из-за протекания реакции:

R-С≡С-R’ + 2Br₂ → R-CBr₂-CBr₂-R’

Водные растворы аммиачных комплексов Ag(I), например, аммиачный раствор оксида серебра

[Ag(NH₃)₂]OH

Алкины с тройной связью на конце молекулы дают желтый осадок:

R-С≡СН + [Ag(NH₃)₂]OH → R-С≡СAg↓ + 2NH₃ + H₂O

Алкины, у который при тройной связи нет атомов водорода в такую реакцию не вступают

Водный раствор аммиачных комплексов одновалентной меди Cu(I), например, аммиачный раствор оксида меди (I)

[Cu(NH₃)₂]OH

Алкины с тройной связью на конце молекулы дают красный осадок:

R-С≡СН + [Cu(NH₃)₂]OH → R-С≡СCu↓ + 2NH₃ + H₂O

Алкины, у которых при тройной связи нет атомов водорода в такую реакцию не вступают, что позволяет отличить их друг от друга

Бензол

Нитрующая смесь – смесь конц. азотной и серной кислот

Образование желтой жидкости с запахом горького миндаля на дне реакционной смеси

Гомологи
бензола

Нейтральный водный раствор KMnO₄

При кипячении с каким-либо гомологом бензола водный раствор перманганата калия обесцвечивается и выпадает бурый осадок оксида марганца (IV). На примере с толуолом и этилбензолом реакции выглядят следующим образом:

C₆H₅CH₃ +2KMnO₄→ C₆H₅COOK + 2MnO₂↓ + KOH + H₂O (при кипячении)

C₆H₅CH₂CH₃ + 4KMnO₄→ C₆H₅COOK + K₂CO₃ + 2H₂O + 4MnO₂↓ + KOH (при нагревании)

Подкисленный водный раствор перманганата калия KMnO_4(водн.), H⁺

Постепенное обесцвечивание подкисленного раствора KMnO₄. Выпадения бурого осадка MnO₂ не наблюдается, поскольку марганец восстанавливается до практически бесцветной соли двухвалентного марганца. Чаще всего в качестве подкислителя изпользуют серную кислоту. На примере с толуолом реакция выглядит следующим образом:

5C₆H₅CH₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ → 5C₆H₅COOH + 6MnSO₄+ 3K₂SO₄ +14H₂O

Фенол

Бромная вода

Исчезновение желто-коричневой окраски бромной воды с одновременным выпадением белого осадка трибромфенола

Разбавленный водный раствор соли железа (III), например,

FeCl₃

Светло-желтая окраска разбавленного раствора соли трехвалентного железа сменяется на фиолетовую

Анилин

Бромная вода

Исчезновение желто-коричневой окраски бромной воды с одновременным выпадением белого осадка триброманилина

Одноатомные первичные и вторичные спирты

CH₃OH, C₂H₅OH,
(CH₃)₂CH-OH и т.д.

Оксид меди (II)

CuO

Черный CuO при нагревании со спиртом изменяет свою окраску на красную в связи с восстановлением до Cu⁰. Первичный спирт при этом превращается в альдегид:

R-CH₂-OH + CuO → R-CHO + Cu + H₂O

вторичный — в кетон:

R-C(OH)-R’+ CuO → R-C(O)-R’ + Cu + H₂O

В случае метанола, появляется легко узнаваемый запах формальдегида.

В случае реакции с CuO этилового спирта чувствуется специфический запах ацетальдегида, схожий с ароматом прелых яблок сорта «антоновка»

Многоатомные спирты

Свежеосажденный Cu(OH)₂ (II)

Растворение голубого осадка Cu(OH)₂ с образование ярко-синего раствора комплексного соединения меди. На примере с глицерином уравнение реакции выглядит следующим образом:

Альдегиды,

—CHO

Аммиачный раствор оксида серебра

[Ag(NH₃)₂]OH

Так называемая реакция серебряного зеркала. В результате восстановления Ag⁺¹ в металлическое серебро Ag⁰ на стенках сосуда образуется зеркало. При небрежном смешении реагентов или в недостаточно чистом сосуде вместо серебряного зеркала может образоваться черный осадок, состоящий из мелкодисперсных частиц металлического серебра. В обоих случаях наблюдаемые явления описываются уравнением в общем виде:

R-CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH = R-СООNH₄ + 2Ag↓ + 3NH₃↑ + H₂O

Свежеосажденный

Cu(OH)₂

Образование оранжево-красного осадка Cu₂O при нагревании в результате реакции:

R-CHO + 2Cu(OH)₂ = R-COOH + Cu₂O↓ + 2H₂O

Карбоновые кислоты,

-COOH

Лакмус

Окрашивание лакмуса в красный цвет

Карбонаты, например, K₂CO₃

Выделение углекислого газа в результате разложения образующейся нестойкой угольной кислоты H₂CO₃:

2R-COOH + CO₃^2- → CO₂ + H₂O + R-COO^—

Спирт + конц. H₂SO₄

Появление запаха сложного эфира, образующегося в результате реакции:

R-COOH + R’-OH → R-COO-R’ + H₂O

Запахи эфиров весьма разнообразны, но общим является ярко выраженная пахучесть, нередко, могут напоминать ароматы различных фруктов.

Муравиная кислота

-СНО и -СООН

Лакмус

Окрашивание лакмуса в красный цвет, по причине кислой среды, создаваемой муравьиной кислотой:

HCOOH ↔ HCOO^— + H⁺

Аммиачный раствор оксида серебра

[Ag(NH₃)₂]OH

Молекуле муравьиной кислоты, не смотря на ее малый размер, удается сочетать в себе помимо карбоксильной группы также и карбонильную, которая позволяет вступать муравьиной кислоте в реакцию серебряного зеркала подобно альдегидам:

HCOOH + 2[Ag(NH₃)₂]OH → 2Ag↓ + 4NH₃↑ + CO₂↑ + 2H₂O

Растворимые соли жирных карб. кислот, например, стеарат натрия

CH₃(CH₂)₁₆COONa (мыло)

Любая сильная неорганическая кислота или кислота средней силы

H₂SO₄ (разб.)

HCl

HI

HBr

HNO_3(разб.)

H₃PO₄

Выпадение хлопьевидного белого осадка малорастворимой жирной кислоты:

CH₃(CH₂)₁₆COONa + H⁺ → Na⁺ + CH₃(CH₂)₁₆COOH

Раствор соли Ca или Mg

Выпадение белого осадка нерастворимой кальциевой или магниевой соли жирной кислоты. Ионное уравнение в общем виде:

2R-COO^— + Ca²⁺ → (R-COO)₂Ca↓,

где R-длинный углеводородный радикал.

На примере, стеарата натрия и хлорида кальция молекулярное уравнение реакции выглядит так:

2CH₃(CH₂)₁₆COONa + CaCl₂ → (CH₃(CH₂)₁₆COONa)₂Ca↓

Фенолфталеин

Окрашивание фенолфталеина в малиновый цвет как в щелочах, ввиду того, что соли жирных кислот гидролизуются по аниону:

CH₃(CH₂)₁₆COO^— + H₂O → CH₃(CH₂)₁₆COOH + OH^—

Олеиновая кислота,

-COOH;

>C=C<

Водный раствор KMnO_4(водн.)

Наблюдают исчезновение фиолетовой окраски KMnO₄и образование хлопьевидного осадка оксида марганца бурого цвета MnO₂

3>C=C< + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3>C(OH)-C(OH)< + 2MnO₂↓ + 2KOH

Раствор Br₂ в орг. растворителе или воде (бромная вода)

Исчезает желто-коричневая окраска раствора брома из-за протекания реакции (указан структурный фрагмент молекулы олеиновой кислоты):

>C=C< + Br₂ → C(Br)=C(Br)<

Раствор щелочи, например, NaOH

Олеиновая кислота, будучи практически нерастворимой в воде жирной кислотой, растворяется в водных растворах щелочей:

C₁₇H₃₃COOH + NaOH → C₁₇H₃₃COONa + H₂O

Глюкоза,

-CHO

-C(OH)-C(OH)-

Аммиачный раствор оксида серебра

[Ag(NH₃)₂]OH

Глюкоза относится к так называемым альдегидоспиртам, т.к. ее молекулы содержат альдегидную группу и 5 гидроксильных групп. Поэтому она вступает в реакцию «серебряного зеркала»

Свежеосажденный

Cu(OH)₂

Если раствор глюкозы прибавить к свежеосажденному гидроксиду меди без нагревания наблюдается растворение осада гидроксида меди и образование синего раствора. В этом случае глюкоза реагирует как многоатомный спирт — с образованием растворимых комплексов меди.
Если же полученный синий раствор нагреть, выпадает оранжево-красный осадок одновалентного оксида меди Cu2O. При этом глюкоза реагирует как альдегид — альдегидная группа молекулы глюкозы окисляется до карбоксильной — образуется глюкуроновая кислота.

Крахмал

Йод,

I₂

Появление синей окраски

Белок

концентрированная азотная кислота

НNО₃(конц.)

Ксантопротеиновая реакция

Появление ярко-желтого окрашивания по причине нитрования бензольных колец молекул белка

Свежеосажденный

Cu(OH)₂

Появляется сине-фиолетовое окрашивание раствора в следствие образование комплексов меди (II) с белком