What does a positive ferric chloride test indicate about an alcohol?

A positive ferric chloride test produces a purple iron(III)-phenol complex, indicating the presence of a phenol. Iron(III) chloride forms a brown complex in water, but when phenol is added, the solution turns purple. This color change does not occur with non-aromatic or aliphatic alcohols, making it a reliable indicator of phenolic compounds.

Why does the Jones test produce different color changes for primary and secondary alcohols?

The Jones test uses chromic acid, which oxidizes primary and secondary alcohols. Chromium in Jones' reagent exists in the +6 oxidation state, giving it a bright reddish-orange color. When Cr(VI) oxidizes an alcohol, chromium is reduced to the +3 oxidation state, forming green Cr(III) complexes. This color change from orange to green indicates successful oxidation of primary or secondary alcohols.

How does the Lucas test distinguish between primary, secondary, and tertiary alcohols?

The Lucas test relies on carbocation stability. Tertiary alcohols form stable carbocations and react immediately, producing a cloudy layer. Secondary alcohols form less stable carbocations and react within seconds to minutes. Primary alcohols form unstable carbocations and do not react. The reaction rate directly correlates with carbocation stability, allowing classification by observation time.

Why does the Jones test fail to produce a color change with tertiary alcohols?

Tertiary alcohols lack a hydrogen atom bonded to the carbon bearing the hydroxyl group, preventing oxidation. In the Jones test mechanism, chromium must form a chromate ester and cleave a C-H bond to create a carbonyl group. Since tertiary alcohols cannot form this extra C-O bond, chromium is not reduced, and the orange color persists rather than turning green.

What is the chemical basis for the color change in Jones' reagent during alcohol oxidation?

Jones' reagent contains chromium in the +6 oxidation state, which gives it a bright reddish-orange color. During oxidation, Cr(VI) is reduced to Cr(III), which forms hexaaquachromium(III) ions and complexes with sulfate ions. These Cr(III) complexes are characteristically green, so the solution changes from orange to green when primary or secondary alcohols are oxidized.

How does the Lucas test mechanism depend on carbocation formation?

Lucas' reagent converts alcohols to chloroalkanes through a carbocation intermediate. The rate-determining step involves forming a carbocation from the alcohol. Tertiary carbocations are highly stable and form rapidly, causing immediate cloudiness. Secondary carbocations are less stable, producing delayed cloudiness. Primary carbocations are too unstable to form, resulting in no reaction and no visible change.

What sequence of tests should you use to identify an unknown alcohol?

Start with the ferric chloride test to determine if the alcohol is a phenol derivative. If negative, use the Jones test to distinguish between aliphatic alcohols and tertiary alcohols based on color change. Finally, apply the Lucas test to classify primary and secondary alcohols by reaction speed. This three-step approach systematically narrows down the unknown's identity.

Identifizierung von Alkoholen

Konzepte Vorbereitung für Lehrkräfte Arbeitsanleitung für Studierende

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Alkohole sind eine Klasse organischer Moleküle, die mindestens eine funktionelle Hydroxylgruppe besitzen, die mit einem Kohlenstoffatom verbunden ist. Methanol und Ethanol sind zwei bekannte Alkohole. Beide sind aliphatische Alkohole, was bedeutet, dass sie von einem Kohlenwasserstoff abgeleitet sind und keine Benzolgruppe enthalten.

Es gibt drei Klassifikationen von aliphatischen Alkoholen. Der erste ist ein primärer Alkohol, bei dem die Hydroxylgruppe mit einem Kohlenstoffatom verbunden ist, das wiederum mit einer kohlenstoffbasierten oder Alkylgruppe verbunden ist. In einem sekundären Alkohol ist die Hydroxylgruppe mit einem Kohlenstoffatom verbunden, das zwei Alkylgruppen hat. In einem tertiären Alkohol schließlich ist die Hydroxylgruppe mit einem Kohlenstoffatom mit drei Alkylgruppen verbunden.

Alkohole können auch aromatisch sein, wobei eine Hydroxylgruppe direkt mit dem Kohlenstoff eines Benzolrings verbunden ist. Die einfachste Form eines aromatischen Alkohols ist Phenol. Verbindungen, die Phenol enthalten, werden als Phenolderivate oder Phenole bezeichnet.

Bestimmte Reaktionen, die Alkohole hervorrufen, können verwendet werden, um sie anhand sichtbarer Unterschiede im Ergebnis der Reaktion zu unterscheiden. Eine solche Reaktion ist der Eisenchlorid-Test, der auf das Vorhandensein von Phenolen testet. Wenn Eisenchlorid zu einem Phenol hinzugefügt wird, bildet sich ein violetter Eisen-Drei-Phenol-Komplex. Dies wird nicht beobachtet, wenn es einem aliphatischen Alkohol zugesetzt wird.

Eine weitere nützliche Reaktion ist der Jones-Test, der zur Identifizierung von primären und sekundären aliphatischen Alkoholen verwendet wird. Das Jones-Reagenz, eine Mischung aus Schwefelsäure und Chromtrioxid in Wasser, ist ein starkes Oxidationsmittel. Es reagiert mit primären Alkoholen zu Aldehyden – die dann Carbonsäuren bilden – und es reagiert mit sekundären Alkoholen zu Ketonen. Die Zugabe des Jones-Reagenzes zu primären und sekundären Alkoholen bewirkt, dass die Lösung ihre Farbe von orange nach dunkelgrün ändert. Tertiäre Alkohole reagieren nicht mit dem Jones-Reagenz, da sie oxidationsbeständig sind.

Schließlich können wir mit dem Lucas-Test aliphatische Alkohole unterscheiden. Das Lucas-Reagenz, das ein Gemisch aus Zinkchlorid und Salzsäure ist, reagiert mit sekundären und tertiären Alkoholen durch eine nukleophile Substitutionsreaktion S_N1. Das Zinkchlorid koordiniert sich mit dem Hydroxylsauerstoff, um eine ausgezeichnete Abgangsgruppe zu erzeugen. Nach der Eliminierung verbleibt ein positiv geladener Karbon. Dann greift ein Chlorion das Carbokation an und bildet ein Alkylchlorid, das in Wasser unlöslich ist und trüb erscheint.

Tertiäre Alkohole reagieren sofort mit dem Lucas-Reagenz und bilden bei Raumtemperatur eine ölige Schicht. Sekundäre Alkohole liefern nach einigen Sekunden bis einigen Minuten ein positives Ergebnis. Primäre Alkohole liefern ein negatives Ergebnis, wenn sie nicht erhitzt werden.

In diesem Labor verwenden Sie den Eisenchlorid-Test, den Jones-Test und den Lucas-Test, um einen unbekannten Alkohol zu identifizieren.

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Quelle: Lara Al Hariri und Ahmed Basabrain an der University of Massachusetts Amherst, MA, USA

Eisenchlorid-Test auf Phenole
In diesem Labor identifizieren Sie einen unbekannten Alkohol mit Hilfe des Eisenchlorid-Tests, des Jones-Tests und des Lucas-Tests. Sie testen bekannte Alkohole neben dem unbekannten Alkohol als Beispiele für positive und negative Ergebnisse für jeden Test.

Bei den vier bekannten Alkoholen handelt es sich um 1-Butanol, einen primären Alkohol, 2-Butanol, einen sekundären Alkohol, 2-Methyl-2-propanol, einen tertiären Alkohol und Phenol. Die vier möglichen unbekannten Alkohole sind 1-Propanol, 2-Propanol, 2-Methyl-2-butanol und para-Chlorphenol.

Sie beginnen mit dem Eisenchlorid-Test auf das Vorhandensein von Phenolen. Eisen(III)-chlorid oder Eisenchlorid bildet einen braunen Komplex, wenn es in Wasser aufgelöst wird. Wenn Sie dieser Lösung ein Phenol hinzufügen, bildet sich stattdessen ein violetter Eisen(III)-Phenol-Komplex. Dieser Effekt wird bei nichtaromatischen oder aliphatischen Alkoholen nicht beobachtet.
- Ziehen Sie einen Laborkittel, eine Schutzbrille und Handschuhe an, bevor Sie beginnen. Anmerkung: Die Alkohole, die Sie testen werden, sind giftig und brennbar, und die Reagenzien, die Sie verwenden werden, sind giftig und ätzend, so dass Sie dieses Labor in einem Abzug durchführen werden.
- Holen Sie sich nun den Ihnen zugewiesenen unbekannten Alkohol von Ihrem Lehrer und bringen Sie ihn zu Ihrem Abzug. Etikettieren Sie ein 250-ml-Becherglas als "wässrige Metallabfälle".
- Als nächstes legen Sie fünf kleine Reagenzgläser in ein Gestell und beschriften sie mit '1-Butanol', '2-Butanol', '2-Methyl-2-propanol', 'phenol' und 'unbekannt'. Bringen Sie das Gestell zur Analysenwaage, um Phenol zu erhalten.
- Wenn Ihr Unbekannter ein Festkörper ist, bringen Sie ihn mit. Wiegen Sie etwa 0,2 g Phenol ab und gießen Sie es in die entsprechende Tube. Machen Sie dasselbe für Ihre Unbekannte, wenn es sich um einen festen Körper handelt, und kehren Sie dann zu Ihrer Kapuze zurück.
- Beschriften Sie nun drei kleine Fläschchen mit '1-Butanol', '2-Butanol' und '2-Methyl-2-propanol'.
- Bringen Sie die Fläschchen zur Lösungsmittelhaube und verwenden Sie saubere Pasteurpipetten, um jedes Fläschchen mit etwa 1 ml des passenden Alkohols zu füllen. Anmerkung: Pipetten nicht wiederverwenden.
- Als nächstes besorgen Sie sich mindestens vier Pasteur-Pipetten und ein 250-ml-Becherglas. Besorgen Sie sich mehr Pipetten, wann immer Sie sie brauchen, und legen Sie gebrauchte Pipetten nicht wieder in den Becher.
- Pipettieren Sie in Ihrem Abzug 3 – 4 Tropfen 1-Butanol, 2-Butanol und 2-Methyl-2-propanol in die entsprechenden Röhrchen.
- In das Phenolröhrchen fügst du einige Tropfen deionisiertes Wasser hinzu und schüttelst es, um es zu mischen. Dies führt zu besseren visuellen Ergebnissen für den Eisentest.
- Wenn Ihr unbekannter Alkohol eine Flüssigkeit ist, verwenden Sie eine saubere Pipette, um 3 – 4 Tropfen davon in das unbekannte Reagenzglas zu geben.
- Besorgen Sie sich nun die Flasche mit Eisen(III)-chlorid-Lösung und geben Sie 2 – 3 Tropfen in jedes Reagenzglas.
- Jede Mischung mit einem Glasstab gut umrühren. Verwenden Sie deionisiertes Wasser, um den Restalkohol abzuspülen, bevor Sie den Inhalt des nächsten Röhrchens mischen. Stellen Sie sicher, dass sich das Phenol zusammen mit dem Unbekannten vollständig auflöst, wenn es sich um einen Feststoff handelt.
- Warten Sie 5 Minuten, bevor Sie Ihre unbekannten mit den bekannten Lösungen vergleichen. Anmerkung: Wenn Ihre unbekannte Lösung violett ist, wie die Phenollösung, dann ist Ihre unbekannte Lösung ein Phenolderivat. Wenn es wie die anderen drei Röhren aussieht, handelt es sich nicht um ein Phenolderivat. Notieren Sie die Ergebnisse des Tests in Ihrem Labornotizbuch.
  Tabelle 1: Unbekannten Alkohol identifizieren
  
  Alkohol Eisenchlorid-Test Jones-Test Lucas Test
  1-Butanol
  2-Butanol
  2-Methyl-2-propanol
  Phenol
  unbekannt
  Klicken Sie hier, um Tabelle 1 herunterzuladen
- Die nächsten Tests funktionieren nicht mit Phenolen, daher testen Sie nur aliphatische Alkohole für den Rest des Labors. Wenn es sich bei Ihrem Unbekannten um ein Phenolderivat handelt, überspringen Sie die Anweisungen für das Unbekannte und testen Sie nur die drei bekannten aliphatischen Alkohole.
Der Jones-Test für aliphatische primäre und sekundäre Alkohole
In diesem Abschnitt führen Sie den Jones-Test für primäre und sekundäre Alkohole durch. Das Jones-Reagenz wird aus Chromtrioxid und Schwefelsäure in Wasser hergestellt, wodurch in situ Chromsäure (H₂_{CrO 4}) entsteht. Dieses leistungsstarke Reagenz oxidiert sekundäre Alkohole zu Ketonen, primäre Alkohole zu Aldehyden, die nach Bildung eines Aldehydhydrats weiter zu Carbonsäuren reduziert werden.

Die Oxidationsstufe von Chrom ist der Schlüssel zu diesem Test. Chrom befindet sich im Jones-Reagenz in der Oxidationsstufe +6. Die Cr(VI)-Komplexe im Reagenz verleihen ihm seine leuchtend rötliche, orange Farbe.

Wenn Cr(VI) einen Alkohol oxidiert, wird Chrom auf die Oxidationsstufe +3 reduziert. Zunächst bilden der Alkohol und die Chromsäure einen Chromatester. Dann spaltet eine Base (_H2O) die C-H-Bindung des Alkohols und bildet die Carbonylgruppe, während Cr(VI) zu Cr(IV) reduziert wird. Da der Kohlenstoff des Alkohols eine 2-Elektronen-Oxidation und Cr(VI) eine 2-Elektronen-Reduktion durchläuft, handelt es sich bei diesem Schritt um einen Reduktions-Oxidationsschritt. Cr(IV) beteiligt sich an weiteren Oxidationsschritten und wird schließlich zu Cr(III) reduziert. Cr(III) liegt häufig in Form von Hexaaquachrom(III)-Ionen — [Cr(H₂O)₆]³⁺ — und Cr(III)-Komplexen vor, wobei H₂O-Moleküle durch ein oder mehrere Sulfationen, [Cr(H₂O)₅(SO₄)]⁺, ersetzt werden. Diese Komplexe verleihen Cr(III) die charakteristische grüne Farbe. Wenn Sie also das Jones-Reagenz mit einem primären oder sekundären Alkohol in Aceton mischen, wird die orangefarbene Lösung grün.

Die Jones-Oxidation von Alkoholen funktioniert nicht mit tertiären Alkoholen, da die -OH-Gruppe bereits an drei Kohlenstoffatome gebunden ist und keine zusätzliche C-O-Bindung bilden kann. Sie werden also keine Farbveränderung sehen, wenn Sie das Jones-Reagenz mit einem tertiären Alkohol kombinieren, da Chrom nicht reduziert wird.
- Beschriften Sie vier saubere Reagenzgläser mit '1-Butanol', '2-Butanol', '2-Methyl-2-propanol' und 'unbekannt' und geben Sie jeweils 10 Tropfen Aceton hinein. Aceton ist das bevorzugte Lösungsmittel für die Jones-Oxidation
  .
- Verwenden Sie dann saubere Pipetten, um 3 – 4 Tropfen der bekannten aliphatischen Alkohole und Ihren unbekannten Alkohol in die entsprechenden Röhrchen zu geben.
- Rühren Sie jede Lösung gut mit dem Glasstab um und spülen Sie den Stab mit Wasser aus, nachdem Sie jede einzelne gemischt haben.
- Besorgen Sie sich nun die Flasche mit dem Jones-Reagenz und geben Sie vorsichtig 2 – 3 Tropfen in jedes Röhrchen. Das Reagenz ist stark sauer und ätzend, also seien Sie vorsichtig damit und verschließen Sie die Flasche fest, wenn Sie fertig sind. Mische dann jede Lösung gut und reinige den Glasstab nach jeder Lösung.
- Lassen Sie die Lösungen 10 Minuten lang reagieren und vergleichen Sie dann Ihre Unbekannten mit den Bekannten. Anmerkung: Wenn die unbekannte Lösung grün wird, wie 1-Butanol und 2-Butanol, ist der Test positiv für einen primären oder sekundären Alkohol. Wenn es orange bleibt, wie 2-Methyl-2-propanol, ist der Test negativ.
- Notieren Sie die Ergebnisse in Ihrem Labornotizbuch.
Der Lucas-Test zur Klassifizierung kleiner gesättigter Alkohole
Der Jones-Test unterscheidet nicht zwischen primären und sekundären Alkoholen, daher verwenden Sie den Lucas-Test, um zu identifizieren, welcher welcher ist.

Das Reagenz von Lucas, ein Gemisch aus Zinkchlorid und Salzsäure, wandelt bei Raumtemperatur sekundäre und tertiäre Alkohole in Chloralkane um. Chloralkane sind in Wasser nahezu unlöslich, so dass ein positives Ergebnis vorliegt, wenn sich das Gemisch in eine trübe, chloralkanhaltige Schicht über einer klaren Schicht aufteilt.

Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Reaktion besteht darin, den Alkohol in ein Carbokation umzuwandeln, so dass die Geschwindigkeit der Reaktion davon abhängt, wie stabil das Carbokation ist.

Tertiäre Carbokationen sind sehr stabil, so dass tertiäre Alkohole fast sofort eine positive Reaktion hervorrufen. Sekundäre Carbokationen sind weniger stabil, so dass sekundäre Alkohole nach einigen Sekunden bis einigen Minuten ein positives Ergebnis liefern. Primäre Carbokationen sind für diese Reaktion zu instabil, so dass primäre Alkohole ein negatives Ergebnis liefern.
- Markieren Sie nun saubere Reagenzgläser als '1-Butanol', '2-Butanol', '2-Methyl-2-propanol' und 'unbekannt'.
- Besorgen Sie sich die Flasche mit Lucas' Reagenz und verwenden Sie einen Messzylinder, um 2 mL des Reagenzes für jedes Röhrchen zu messen.
- Als nächstes gibst du 2 Tropfen 2-Methyl-2-propanol in das entsprechende Röhrchen. Rühren Sie die Mischung sofort einige Sekunden lang um und legen Sie sie in den Rost. Das Gemisch trennt sich umgehend in eine klare untere Schicht und eine trübe obere Schicht.
- Spülen Sie den Glasstab gründlich aus und notieren Sie das sofortige positive Ergebnis in Ihrem Labornotizbuch.
- Mischen Sie die restlichen Alkohole auf die gleiche Weise mit Lucas' Reagenz, indem Sie für jeden Alkohol eine frische Pipette verwenden und den Glasstab jedes Mal ausspülen. Anmerkung: Füge nicht zu viel Alkohol hinzu und stoße nicht an den Röhrchen, da dies die Reaktion verlangsamen kann.
- Beobachten Sie sorgfältig, nachdem Sie den unbekannten Alkohol mit Lucas' Reagenz gemischt haben, um sicherzustellen, dass Sie nach einer kurzen Verzögerung ein sofortiges positives Ergebnis von einem positiven Ergebnis unterscheiden können.
- Überprüfen Sie die Röhrchen alle paar Minuten und notieren Sie positive Ergebnisse, wenn Sie sie sehen. Beachten Sie, wie lange es ungefähr gedauert hat, bis verzögerte positive Ergebnisse angezeigt wurden.
- Sobald die Röhren mindestens 15 Minuten geruht haben, können Sie davon ausgehen, dass die Ergebnisse endgültig sind. Notieren Sie die Ergebnisse für 1-Butanol, 2-Butanol und ggf. für Ihr Unbekanntes.
- Lassen Sie uns nun aufräumen. Ihr Dozent wird die Cr(VI)-Lösungen einsammeln, lassen Sie also alle Röhrchen mit orangefarbener Lösung aus dem Jones-Test in Ihrer Haube.
- Entleeren Sie die anderen Reagenzgläser in das Abfallbecherglas und spülen Sie sie mit entionisiertem Wasser aus. Gießen Sie den Abfall mit einem Trichter in den wässrigen Abfallbehälter aus Metall und spülen Sie das Becherglas mit entionisiertem Wasser aus.
- Waschen Sie nun Ihre Glaswaren wie gewohnt und entsorgen Sie gebrauchte Pipetten im Glasabfall. Reinigen Sie zum Schluss Ihre Dunstabzugshaube und werfen Sie den Müll in den Müllbehälter des Labors.
Results
Identifiziere deinen unbekannten Alkohol. Die vier Möglichkeiten sind 1-Propanol, 2-Propanol, 2-Methyl-2-butanol und para-Chlorphenol.
- Betrachten Sie zuerst die Ergebnisse des Eisenchlorid-Tests. Wenn sich die Mischung mit deinem unbekannten Alkohol violett verfärbt hat, wie es bei Phenol der Fall war, muss dein Alkohol para-Chlorphenol sein. Wenn Sie ein negatives Ergebnis gesehen haben, ist Ihre Unbekannte einer der drei aliphatischen Alkohole.
- Schauen Sie sich die Ergebnisse des Jones-Tests an. Wenn die Mischung mit dem unbekannten Alkohol grün wird, könnte es sich um eine primäre oder sekundäre Sorte handeln. Wenn die Mischung mit Ihrem unbekannten Alkohol orange geblieben ist, ist Ihr unbekannter Alkohol tertiär. Daher bedeutet ein negatives Jones-Ergebnis, dass Ihr Alkohol 2-Methyl-2-butanol sein muss.
- Schauen Sie sich zuletzt die Ergebnisse des Lucas-Tests an. Wenn Sie im Jones-Test ein negatives Ergebnis hatten, sollten Sie auch im Lucas-Test ein sofortiges positives Ergebnis gesehen haben. Dies bestätigt, dass Ihr Alkohol tertiär war. Wenn Ihr unbekannter Alkohol nach kurzer Verzögerung ein positives Ergebnis hatte, dann ist Ihr unbekannter Alkohol zweitrangig und muss daher 2-Propanol sein. Wenn Ihr Unbekannter im Lucas-Test ein negatives Ergebnis hatte, ist Ihr Alkohol primär und muss daher 1-Propanol sein.