What does a red-orange precipitate indicate in the DNPH test?

A red-orange precipitate in the DNPH test indicates that the aldehyde or ketone is aromatic. When DNPH reacts with an aromatic aldehyde or ketone in acidic conditions, hydrazone formation occurs and precipitates from solution. In contrast, non-aromatic or aliphatic compounds produce orange-yellow precipitates, allowing you to distinguish between compound types.

How does the Tollens' test differentiate between aldehydes and ketones?

The Tollens' test uses diammine silver(I) reagent to distinguish aldehydes from ketones. Aldehydes are oxidized by Tollens' reagent, producing a characteristic silver mirror or black precipitate. Most ketones resist oxidation and show no visible change. A positive silver mirror result indicates an aldehyde, while no reaction indicates a ketone.

What is the purpose of the iodoform test in this lab?

The iodoform test specifically identifies methyl ketones. When iodine and a methyl ketone react in aqueous base, an addition-elimination reaction produces iodoform, which appears as a yellow precipitate. Non-methyl ketones show no yellow precipitate; instead, the solution remains brown due to unreacted iodine, allowing you to classify ketones by structure.

Why is solubility testing performed before the iodoform test?

Solubility testing determines whether compounds dissolve in water, which affects how the iodoform test is conducted. Water-soluble ketones proceed directly with aqueous base and iodoform reagent. Water-insoluble ketones require 1,2-dimethoxyethane as an alternative solvent to ensure the reaction occurs properly and produces reliable results.

How do you identify an unknown aldehyde using DNPH and Tollens' results?

If the DNPH test produces a yellow precipitate and the Tollens' test shows a silver mirror or precipitate, the unknown is an aliphatic aldehyde. Compare the melting point of the hydrazone derivative to literature values for butanal or pentanal to determine which aldehyde you have. This combination of positive Tollens' and aliphatic DNPH results confirms aldehyde identity.

What does a negative Tollens' test combined with a yellow DNPH precipitate indicate?

A negative Tollens' test with a yellow DNPH precipitate indicates an aliphatic ketone. The iodoform test then narrows identification further. A yellow iodoform precipitate confirms a methyl ketone, while a brown solution indicates a non-methyl ketone like 3-pentanone. Melting point analysis of the hydrazone derivative provides final confirmation.

Why must the DNPH precipitate be rinsed to neutral pH before melting point analysis?

Rinsing the DNPH precipitate to neutral pH removes residual acid from the condensation reaction. Acidic impurities can lower the melting point of the hydrazone derivative, producing inaccurate results. Washing with deionized water until pH reaches 6.5–7.0 ensures pure solid for reliable melting point comparison against literature values.

Identification d’aldéhydes et de cétones inconnus

Notions Préparation de l'instructeur Protocole étudiant

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Les aldéhydes et les cétones ont une structure similaire. Les deux possèdent un groupe carbonyle, qui est un carbone doublement lié à un oxygène. Un aldéhyde a au moins un hydrogène connecté au carbone carbonyle. Le deuxième groupe est soit un groupe à base d’hydrogène, soit un groupe à base de carbone. En revanche, une cétone a deux groupes à base de carbone liés au carbone carbonyle. Certaines réactions subies par les aldéhydes et les cétones peuvent être utilisées pour les distinguer ou identifier leurs groupes fonctionnels en fonction des différences visibles dans le résultat de la réaction.

L’une de ces réactions est le test DNPH, qui est utilisé pour déterminer si un aldéhyde ou une cétone est aromatique. Dans cette réaction, la 2,4-dinitrophénylhydrazine, ou DNPH, attaque le carbonyle d’un aldéhyde ou d’une cétone dans une solution acide aqueuse. Cette réaction de condensation produit une hydrazone, qui précipite à partir de la solution aqueuse.

Lorsqu’une cétone ou un aldéhyde non aromatique réagit avec le DNPH, le précipité est jaune. Cependant, les cétones et les aldéhydes aromatiques donnent un précipité rouge-orange. Le DNPH peut également être utilisé pour distinguer les alcools et les esters des aldéhydes et des cétones, car le DNPH ne réagit pas avec les alcools ou les esters. Nous appelons cette absence de réaction un résultat négatif.

Une autre réaction utile est utilisée comme test iodoforme pour les méthylcétones, qui sont des cétones qui ont au moins un méthyle comme groupe fonctionnel. Lorsqu’une méthylcétone est mélangée à de l’iode dans des conditions alcalines aqueuses, l’iode remplace chaque méthylhydrogène, créant ainsi un excellent groupe de départ. La substitution, suivie d’un transfert de protons, convertit le groupe partant en iodoforme, qui précipite de la solution sous la forme d’un solide jaune pâle.

Cette réaction fonctionne également pour l’acétaldéhyde, qui est un aldéhyde dont le groupe R est le méthyle. La réaction repose sur la réactivité unique des hydrogènes d’un groupe alpha-méthyle, de sorte que le mélange de toute autre cétone ou aldéhyde avec de l’iode ne donnera pas d’iodoforme jaune solide.

Enfin, on peut distinguer les cétones et les aldéhydes à l’aide du test de Tollens. Le diamminesilver(1+), ou réactif de Tollens, oxyde les aldéhydes en acides carboxyliques. Le réactif de Tollens est réduit en argent élémentaire dans le processus, qui recouvre la paroi interne du tube à essai ou forme un précipité noir. La plupart des cétones, cependant, ne sont pas oxydées par le réactif de Tollens, de sorte qu'aucun argent solide ne se forme.

Dans ce laboratoire, vous identifierez plusieurs aldéhydes et cétones inconnus en effectuant le test DNPH, le test Tollens et le test iodoforme.

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Source : Lara Al Hariri et Ahmed Basabrain de l’Université du Massachusetts Amherst, MA, États-Unis

DNPH pour les aldéhydes aromatiques et les cétones
Dans ce laboratoire, vous utiliserez le test DNPH, le test de Tollens et le test iodoforme pour identifier deux aldéhydes ou cétones inconnus. Vous utiliserez le butanone et le benzaldéhyde comme composés connus pour confirmer que les tests fonctionnent comme prévu.

Vous commencerez le laboratoire avec le test DNPH, qui repose sur la réaction entre la 2,4-dinitrophénylhydrazine, ou DNPH, et les aldéhydes et les cétones. Lorsque vous combinez le DNPH et un aldéhyde ou une cétone dans un environnement acide, ils subissent une réaction de condensation pour former l’hydrazone correspondante. L’hydrazone précipite alors à partir de la solution. Si le précipité est rouge à orange, l’aldéhyde ou la cétone était aromatique. S'il est orange à jaune, l'aldéhyde ou la cétone était non aromatique ou aliphatique.
- Mettez une blouse de laboratoire, des lunettes de sécurité et des gants en nitrile. note: De nombreux produits chimiques dans ce laboratoire sont toxiques, corrosifs ou inflammables, vous effectuerez donc ce laboratoire dans une hotte. Changez vos gants si vous avez des produits chimiques dessus.
- Obtenez une fiole de chaque composé connu et choisissez deux composés inconnus à analyser. Écrivez les codes de vos inconnues dans votre cahier de laboratoire.
- Étiquetez un bécher de 250 ml pour les déchets aqueux et un bécher de 600 ml pour les pipettes usagées. Mettez plusieurs pipettes Pasteur propres dans un autre bécher et obtenez-en d’autres chaque fois que vous en avez besoin.
- Obtenez quatre petits tubes à essai dans un rack et étiquetez-les avec les noms des quatre composés, ou codes, et le nom du premier test.
- Apportez un bécher de 50 mL et un cylindre gradué dans la hotte de réactif et prélevez 8 mL de la solution DNPH.
- Utilisez quatre pipettes Pasteur pour placer 3 à 4 gouttes de chaque composé dans son tube à essai. note: Ne réutilisez pas les pipettes pendant ce laboratoire, car la contamination croisée invaliderait les résultats du test.
- Ajoutez 2 mL de la solution DNPH dans l’un des tubes à essai et mélangez-le bien avec une tige de verre. Rincez abondamment la tige de verre avec de l’eau déminéralisée sur votre bécher à déchets aqueux pour éliminer toute trace de cétone ou d’aldéhyde.
- Ajoutez 2 mL de la solution DNPH à chacun des trois autres tubes à essai de la même manière. Assurez-vous de bien nettoyer la tige de verre après chacune. Lorsque vous avez terminé, laissez reposer la solution pendant 15 min.
- Pendant que vous attendez, préparez-vous à la filtration sous vide et remplissez un bécher de 250 ml avec de l’eau déminéralisée.
- Après 15 minutes, inspectez les précipités dans les tubes à essai. note: Le benzaldéhyde a un groupe aromatique, vous devriez donc voir un solide rouge à orange dans son tube à essai. Le butanone est aliphatique, vous devriez donc voir un solide orange à jaune dans son tube à essai. Enregistrez les résultats dans votre cahier de laboratoire.
  Tableau 1 : Résultats DNPH, Tollens et Iodoform
  
  Composé DNPH Tollens' Iodoform Solubilité dans l’eau Hydrazone m.p.
  Butanone
  Benzaldéhyde
  
  Cliquez ici pour télécharger le Tableau 1
- Compare les solides des composés inconnus aux composés connus. Pour chaque inconnue, notez si ce solide était plus rouge-orange, comme le benzaldéhyde, ou plus jaune-orange, comme le butanone.
- Utilisez une pipette Pasteur propre pour mouiller le papier filtre de l’installation de filtration sous vide avec de l’eau désionisée et recueillir le solide de l’un de vos inconnus par filtration sous vide. Rincez tout solide restant dans le tube avec de l’eau déminéralisée.
- Lavez le solide sur le papier filtre avec 10 mL d’eau déminéralisée.
- Prélevez une petite quantité de solide avec une tige de verre propre et étalez-la sur du papier pH. Si le pH est inférieur à 6,5, rincez le solide avec un autre 10 ml d’eau déminéralisée. Continuez à rincer le solide et à vérifier son pH jusqu’à ce qu’il se situe entre 6,5 et 7.
- Étiquetez un petit verre de montre pour l’inconnu et transférez soigneusement le papier filtre et le solide sur le verre de la montre pour qu’ils sèchent.
- Rincez soigneusement l’entonnoir Büchner avec de l’eau déminéralisée, jetez le filtrat dans les déchets de solution DNPH et remontez l’installation de filtration sous vide avec un nouveau morceau de papier filtre.
- Collectez et lavez les solides du deuxième composé inconnu et des deux composés connus de la même manière.
- Laissez sécher les quatre solides dans votre hotte (1 h).
Le test de Tollens
Lorsque vous combinez un aldéhyde avec de la diammine argent(I), ou réactif de Tollens, le réactif est réduit en argent métallique et en ammoniac. L'argent recouvre l'intérieur du récipient de réaction ou précipite sous forme de solide noir, il est donc facile de voir que la réaction s'est produite.

La plupart des cétones sont plus difficiles à oxyder que les aldéhydes et ne réagissent donc pas avec le réactif de Tollens. Pour ce laboratoire, vous pouvez supposer que si de l’argent apparaît, le composé est un aldéhyde. Si l’argent n’apparaît pas, le composé est une cétone.

La solution réactive de Tollens contient une base solide et doit être éliminée spécialement pour éviter la formation d'un produit de décomposition explosif. Manipulez-le avec précaution et n'oubliez pas de mettre les déchets d'essai de Tollens dans le conteneur prévu à cet effet.
- Placez vos tubes à essai usagés dans un bécher et étiquetez quatre nouveaux tubes avec les noms ou codes des composés et le test de Tollens.
- Apportez un bécher propre de 50 ml et un cylindre gradué de 5 ml dans le capot de réactif et obtenez 4 ml de réactif de Tollens.
- Utilisez des pipettes propres pour placer 3 à 4 gouttes de chaque composé dans son tube à essai.
- Ajoutez 1 mL de réactif de Tollens dans chaque tube à essai et mélangez bien les solutions avec une tige de verre propre, en rinçant soigneusement la tige avec de l'eau déminéralisée entre les tubes. Placez la grille de tubes sur le côté et laissez-la reposer pendant 10 min.
- Pendant que tu attends, mets environ 100 ml d’eau dans un bécher de 150 ml et pose-le sur une plaque chauffante. Placez une petite pince à 3 broches au-dessus du bécher.
- Vérifiez le tube de benzaldéhyde après 10 min. Remarque : Le benzaldéhyde doit avoir un résultat positif, comme l’indique un film d’argent ou un précipité. Si vous ne voyez pas de résultat positif dans le tube de benzaldéhyde, fixez un thermomètre sur le tube à essai et chauffez-le au bain-marie à 35 °C pendant 5 min. La pellicule d’argent, ou précipité, devrait alors apparaître. Enregistrez ce résultat dans votre cahier de laboratoire.
- Butanone ne réagit pas avec le réactif de Tollens. note: Le tube de butanone est un exemple de résultat négatif au test de Tollens. Enregistrez-le dans votre cahier de laboratoire.
- Vérifiez les tubes de vos inconnus. Si vous voyez un miroir argenté ou un précipité, enregistrez un résultat positif au test de Tollens pour cet inconnu. Si ce n'est pas le cas, chauffez le tube dans le bain-marie pendant 5 minutes et vérifiez à nouveau. Si le test est toujours négatif, notez ce résultat dans votre cahier de laboratoire.
- Lorsque vous avez terminé, éteignez la plaque chauffante et jetez les solutions de test de Tollens dans le conteneur à déchets approprié. Mettez les tubes argentés dans la boîte de récupération pour le nettoyage à l’acide et mettez le reste dans votre bécher.
Test iodoforme pour les méthylcétones
Lorsque vous combinez de l'iode et une méthylcétone dans une base aqueuse, l'iode remplace les hydrogènes de l'alphaméthyle. Une réaction d’addition-élimination suivie d’un transfert de protons donne de l’iodoforme et un anion carboxylate. L'iodoforme est insoluble dans l'eau, vous verrez donc un précipité jaune si le composé que vous testez est une méthylcétone. S’il ne s’agit pas d’une méthylcétone, la solution d’essai finira par brunir à cause de l’iode qui n’a pas réagi.
- Avant le test iodoforme, vérifiez la solubilité des quatre composés dans l’eau. Étiquetez quatre tubes à essai propres avec les noms ou les codes des composés et H₂O. Étiquetez quatre autres tubes à essai avec les noms des composés et CHI₃.
- Utilisez des pipettes Pasteur propres pour placer 3 à 4 gouttes de chaque composé dans son tube à essai.
- Ajoutez 2 mL d’eau désionisée dans chaque tube étiqueté. Bien mélanger avec une tige de verre propre. Nettoyez soigneusement la tige avec de l’eau déminéralisée entre les tubes.
- Attendez quelques minutes que les liquides se déposent avant de les évaluer. note: Le butanone est modérément soluble dans l’eau, vous devriez donc voir peu ou pas de séparation. Le benzaldéhyde est peu soluble dans l'eau et sa densité est un peu plus élevée que celle de l'eau. Vous devriez voir une petite couche au fond du tube.
- Inspectez vos inconnues pour détecter les couches liquides et notez les résultats pour les quatre composés dans votre cahier de laboratoire.
- Ajoutez 2 ml d’eau désionisée dans le tube de butanone et toutes les cétones solubles dans l’eau et mélangez-les bien avec une tige de verre propre. note: Si vous avez une cétone inconnue qui est insoluble dans l’eau, ajoutez plutôt 2 ml de 1,2-diméthoxyéthane et mélangez-le bien avec une tige de verre propre.
- Maintenant, effectuez le test iodoforme, qui ne concerne que les cétones. À l’aide d’un bécher propre de 50 mL et d’un petit cylindre gradué, obtenir 4 ou 6 mL de NaOH 3 M, selon que vous avez deux ou trois cétones à tester.
- Versez ~10 mL de réactif iodoforme dans un autre bécher de 50 mL.
- Ajoutez 2 mL de 3 M de NaOH dans chaque tube de cétone et mélangez bien, en nettoyant soigneusement la tige de verre avec de l’eau désionisée entre chaque tube.
- Procurez-vous une pipette Pasteur propre et ajoutez le réactif iodoforme goutte à goutte dans le tube de butanone, en remuant fréquemment jusqu’à ce que vous voyiez un précipité jaune. note: Le butanone est une méthylcétone, il produira donc un résultat positif.
- Rincez la tige de verre avec de l’eau désionisée et commencez à ajouter le réactif iodoforme goutte à goutte à votre première, ou seule, cétone inconnue, tout en remuant fréquemment. Continuez à ajouter le réactif jusqu’à ce que l’iodoforme jaune précipite, comme vous l’avez vu avec le butanone, ou que la solution reste brune, même après l’avoir bien remuée. note: Ce dernier est un résultat négatif.
- Si vous avez une autre cétone inconnue, nettoyez bien la tige de verre et répétez le test avec votre deuxième cétone.
- Lorsque vous avez terminé, jetez vos solutions contenant de l'iode dans le conteneur à déchets approprié.
- Une fois que les solides du test DNPH sont secs, mesurez le point de fusion de chaque solide et notez-les dans votre cahier de laboratoire. Mettez les solutés restants dans le conteneur à déchets pour les dérivés solides du DNPH.
- Jetez les liquides organiques restants et les mélanges d’aldéhydes aqueux dans les conteneurs à déchets habituels.
- Rincez les pipettes Pasteur utilisées pour les aldéhydes et les cétones avec de l’acétone avant de les mettre dans les déchets de verre. Versez vos déchets aqueux dans les égouts avec l’eau courante du robinet. Nettoyez votre verrerie, rangez votre équipement de laboratoire, et ramassez et jetez tous les déchets dans votre hotte avant de partir.
Results
- Identifie vos composés inconnus. Il existe six options : l’acétophénone, le butanal, le 3-méthyl-2-butanone, le pentanal, le 2-pentanone et le 3-pentanone.
- Regarde les résultats DNPH. Si le précipité était rouge à orange, l’aldéhyde ou la cétone inconnu est aromatique. S’il était jaune, l’inconnu est aliphatique. note: Étant donné qu’un seul composé possible est aromatique, le précipité rouge signifie que l’inconnu était l’acétophénone. En guise de confirmation, vous devriez également avoir vu un test de Tollens négatif et un test iodoforme positif.
- Un précipité jaune dans le test DNPH signifie que l’inconnu pourrait être l’un des cinq autres composés.
- Regardez les résultats du test de Tollens. Si vous avez vu un miroir argenté ou un précipité gris argenté dans le tube à essai, le composé inconnu est un aldéhyde. Si vous n'avez vu aucun changement, alors le composé inconnu est une cétone. Si votre inconnu est un aldéhyde, il peut s’agir d’un pentanal ou d’un butanal.
- Comparez le point de fusion de la dérivée de l'hydrazone inconnue aux valeurs publiées pour chaque aldéhyde afin de déterminer de quel aldéhyde il s'agissait.
- Si le test de Tollens était négatif et que le test DNPH a montré un composé aliphatique, l'inconnu pourrait être le 3-méthyl-2-butanone, le 2-pentanone ou le 3-pentanone.
- Vérifiez les résultats du test iodoform pour les réduire. Si vous avez vu de l’iodoforme jaune solide, le composé était une méthylcétone. Si vous avez vu une solution brune, ce n’était pas une méthylcétone.
- Une seule des cétones aliphatiques n’est pas une méthylcétone, donc si vous voyiez une solution brune, l’inconnue était la 3-pentanone. Si vous avez vu un précipité iodoforme jaune à partir d’une solution et que le test DNPH avait également un précipité jaune, alors l’inconnu est le 3-méthyl-2-butanone ou le 2-pentanone.
- Utilisez le point de fusion du dérivé hydrazone de l'inconnu pour déterminer quelle méthylcétone vous aviez.