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.

Identification des alcools

Notions clés Préparation de l’enseignant Protocole de l’étudiant

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Les alcools sont une classe de molécules organiques possédant au moins un groupe fonctionnel hydroxyle lié à un atome de carbone. Le méthanol et l’éthanol sont deux alcools familiers. Les deux sont des alcools aliphatiques, c’est-à-dire qu’ils sont dérivés d’un hydrocarbure et ne contiennent pas de groupe benzène.

Il existe trois classifications d’alcools aliphatiques. Le premier est un alcool primaire, où le groupe hydroxyle est connecté à un atome de carbone qui est connecté à un groupe à base de carbone, ou alkyle. Dans un alcool secondaire, le groupe hydroxyle est lié à un atome de carbone qui a deux groupes alkyles. Enfin, dans un alcool tertiaire, le groupe hydroxyle est relié à un atome de carbone avec trois groupes alkyle.

Les alcools peuvent également être aromatiques, dans lesquels un groupe hydroxyle est relié directement au carbone d’un cycle benzénique. La forme la plus simple d’un alcool aromatique est le phénol. Les composés qui contiennent du phénol sont connus sous le nom de dérivés de phénol ou phénols.

Certaines réactions subies par les alcools peuvent être utilisées pour les distinguer en fonction des différences visibles dans le résultat de la réaction. L’une de ces réactions est le test au chlorure ferrique, qui teste la présence de phénols. Lorsque du chlorure ferrique est ajouté à un phénol, un complexe fer-trois-phénol violet se forme. Cela n’est pas observé lorsqu’il est ajouté à un alcool aliphatique.

Une autre réaction utile est le test de Jones, qui est utilisé pour identifier les alcools aliphatiques primaires et secondaires. Le réactif de Jones, un mélange d’acide sulfurique et de trioxyde de chrome dans l’eau, est un puissant agent oxydant. Il réagit avec les alcools primaires pour former des aldéhydes - qui forment ensuite des acides carboxyliques - et il réagit avec les alcools secondaires pour former des cétones. L’ajout du réactif Jones aux alcools primaires et secondaires fait changer la couleur de la solution, passant de l’orange au vert foncé. Les alcools tertiaires ne réagissent pas avec le réactif de Jones car ils résistent à l’oxydation.

Enfin, on peut distinguer les alcools aliphatiques avec le test de Lucas. Le réactif de Lucas, qui est un mélange de chlorure de zinc et d’acide chlorhydrique, réagit avec les alcools secondaires et tertiaires par une réaction de substitution nucléophile S_N1. Le chlorure de zinc se coordonne avec l’hydroxyle oxygène pour générer un excellent groupe de départ. Une fois éliminé, il reste une carbocation chargée positivement. Ensuite, un ion chlore attaque le carbocation pour former un chlorure d’alkyle, qui est insoluble dans l’eau et semble trouble.

Les alcools tertiaires réagissent immédiatement avec le réactif de Lucas pour former une couche huileuse à température ambiante. Les alcools secondaires donnent un résultat positif après quelques secondes à quelques minutes. Les alcools primaires donnent un résultat négatif à moins qu’ils ne soient chauffés.

Dans ce laboratoire, vous utiliserez le test du chlorure ferrique, le test de Jones et le test de Lucas pour identifier un alcool inconnu.

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

Test de chlorure ferrique pour les phénols
Dans ce laboratoire, vous identifierez un alcool inconnu à l’aide du test au chlorure ferrique, du test de Jones et du test de Lucas. Vous testerez des alcools connus aux côtés de l'alcool inconnu comme exemples de résultats positifs et négatifs pour chaque test.

Les quatre alcools connus sont le 1-butanol, un alcool primaire, le 2-butanol, un alcool secondaire, le 2-méthyl-2-propanol, un alcool tertiaire et le phénol. Les quatre alcools inconnus possibles sont le 1-propanol, le 2-propanol, le 2-méthyl-2-butanol et le para-chlorophénol.

Vous commencerez par le test au chlorure ferrique pour détecter la présence de phénols. Le chlorure de fer(III), ou chlorure ferrique, forme un complexe brun lorsqu'il est dissous dans l'eau. Si vous ajoutez un phénol à cette solution, un complexe fer(III)-phénol violet se formera à la place. Cet effet n’est pas observé avec les alcools non aromatiques ou aliphatiques.
- Mettez une blouse de laboratoire, des lunettes de sécurité et des gants avant de commencer. note: Les alcools que vous testerez sont toxiques et inflammables, et les réactifs que vous utiliserez sont toxiques et corrosifs, vous effectuerez donc ce laboratoire dans une hotte.
- Maintenant, récupérez l’alcool inconnu qui vous a été attribué par votre instructeur et apportez-le à votre hotte. Étiquetez un bécher de 250 ml comme « déchets métalliques aqueux ».
- Ensuite, placez cinq petits tubes à essai dans un rack et étiquetez-les '1-butanol', '2-butanol', '2-méthyl-2-propanol', 'phénol' et 'inconnu'. Amener le support à la balance analytique pour obtenir du phénol.
- Si votre inconnu est un solide, apportez-le avec vous. Pesez environ 0,2 g de phénol et versez-le dans le tube correspondant. Faites de même pour votre inconnu s’il s’agit d’un solide puis retournez à votre capuche.
- Étiquetez maintenant trois petits flacons '1-butanol', '2-butanol' et '2-methyl-2-propanol'.
- Amenez les flacons dans le capot de solvant et utilisez des pipettes Pasteur propres pour remplir chaque flacon avec environ 1 mL de l’alcool correspondant. note: Ne réutilisez pas les pipettes.
- Ensuite, procurez-vous au moins quatre pipettes Pasteur et un bécher de 250 ml. Procurez-vous plus de pipettes chaque fois que vous en avez besoin et ne remettez pas les pipettes usagées dans le bécher.
- Dans votre hotte, pipetez 3 à 4 gouttes de 1-butanol, de 2-butanol et de 2-méthyl-2-propanol dans les tubes correspondants.
- Dans le tube de phénol, ajoutez plusieurs gouttes d’eau déminéralisée et agitez pour mélanger. Cela fournira de meilleurs résultats visuels pour le test ferrique.
- Si votre alcool inconnu est un liquide, utilisez une pipette propre pour en placer 3 à 4 gouttes dans le tube à essai inconnu.
- Maintenant, procurez-vous le flacon de solution de chlorure de fer(III) et ajoutez 2 à 3 gouttes dans chaque tube à essai.
- Mélangez bien chaque mélange à l’aide d’une tige de verre. Utilisez de l’eau déminéralisée pour rincer l’alcool résiduel avant de mélanger le contenu du tube suivant. Assurez-vous que le phénol se dissout complètement avec l’inconnu s’il s’agit d’un solide.
- Attendez 5 min avant de comparer vos solutions inconnues aux solutions connues. note: Si votre solution inconnue est violette, comme la solution phénolique, alors votre inconnue est un dérivé du phénol. S’il ressemble aux trois autres tubes, il ne s’agit pas d’un dérivé phénolique. Notez les résultats du test dans votre cahier de laboratoire.
  Tableau 1 : Identification de l’alcool inconnu
  
  Alcool Test de chlorure ferrique Jones Test de Lucas
  1-butanol
  2-butanol
  2-méthyl-2-propanol
  phénol
  inconnu
  Cliquez ici pour télécharger le Tableau 1
- Les prochains tests ne fonctionnent pas avec les phénols, vous ne testerez donc que les alcools aliphatiques pour le reste du laboratoire. Si votre inconnu est un dérivé du phénol, sautez les instructions pour l’inconnu et testez uniquement les trois alcools aliphatiques connus.
Le test de Jones pour les alcools primaires et secondaires aliphatiques
Dans cette section, vous allez effectuer le test de Jones pour les alcools primaires et secondaires. Le réactif de Jones est fabriqué avec du trioxyde de chrome et de l'acide sulfurique dans l'eau, ce qui forme de l'acide chromique (H₂CrO₄) in situ. Ce puissant réactif oxyde les alcools secondaires en cétones, les alcools primaires en aldéhydes, qui, après avoir formé un hydrate d’aldéhyde, sont encore réduits en acides carboxyliques.

L’état d’oxydation du chrome est la clé de ce test. Le chrome est à l'état d'oxydation +6 dans le réactif de Jones. Les complexes Cr(VI) présents dans le réactif lui donnent sa couleur rougeâtre et orange vif.

Lorsque le Cr(VI) oxyde un alcool, le chrome est réduit à l’état d’oxydation +3. Tout d’abord, l’alcool et l’acide chromique forment un ester de chromate. Ensuite, une base (H₂O) clive la liaison C-H de l’alcool, formant le groupe carbonyle tout en réduisant Cr(VI) en Cr(IV). Parce que le carbone de l’alcool subit une oxydation à 2 électrons, et Cr(VI) une réduction à 2 électrons, cette étape est une étape de réduction-oxydation. Le Cr(IV) participe à d’autres étapes d’oxydation et est finalement réduit en Cr(III). Cr(III) est souvent présent sous forme d’ions hexaaquachrome(III) — [Cr(H₂O)₆]³⁺ — et de complexes Cr(III), où les molécules H₂O sont remplacées par un ou plusieurs ions sulfates, [Cr(H₂O)₅(SO₄)]⁺. Ces complexes donnent au Cr(III) la couleur verte caractéristique. Ainsi, lorsque vous mélangez le réactif de Jones avec un alcool primaire ou secondaire dans de l'acétone, la solution orange deviendra verte.

L'oxydation de Jones des alcools ne fonctionne pas avec les alcools tertiaires car le groupe -OH est déjà lié à trois atomes de carbone et ne peut pas former une liaison C-O supplémentaire. Ainsi, vous ne verrez pas de changement de couleur si vous combinez le réactif de Jones avec un alcool tertiaire, car le chrome n'est pas réduit.
- Étiquetez quatre tubes à essai propres '1-butanol', '2-butanol', '2-methyl-2-propanol' et 'inconnu' et placez 10 gouttes d’acétone dans chacun. L’acétone est le solvant privilégié pour l’oxydation de Jones.
- Ensuite, utilisez des pipettes propres pour ajouter 3 à 4 gouttes des alcools aliphatiques connus et de votre alcool inconnu dans les tubes correspondants.
- Mélangez bien chaque solution avec la tige de verre et rincez la tige à l’eau après avoir mélangé chacune d’elles.
- Maintenant, procurez-vous le flacon de réactif de Jones et ajoutez soigneusement 2 à 3 gouttes dans chaque tube. Le réactif est fortement acide et corrosif, alors soyez prudent et fermez hermétiquement le flacon lorsque vous avez terminé. Ensuite, mélangez bien chaque solution, en nettoyant la tige de verre après chacune.
- Laissez les solutions réagir pendant 10 min, puis comparez vos inconnues aux inconnues. note: Si la solution inconnue devient verte, comme le 1-butanol et le 2-butanol, le test est positif pour un alcool primaire ou secondaire. S’il est resté orange, comme le 2-méthyl-2-propanol, le test est négatif.
- Enregistrez les résultats dans votre cahier de laboratoire.
Le test de Lucas pour la classification des petits alcools saturés
Le test de Jones ne fait pas de distinction entre les alcools primaires et secondaires, vous utiliserez donc le test de Lucas pour identifier lequel est lequel.

Le réactif de Lucas, qui est un mélange de chlorure de zinc et d'acide chlorhydrique, convertit les alcools secondaires et tertiaires en chloroalcanes à température ambiante. Les chloroalcanes sont presque insolubles dans l’eau, de sorte qu’un résultat positif apparaît lorsque le mélange se sépare en une couche trouble contenant des chloroalcanes sur une couche transparente.

L’étape déterminante de la vitesse de la réaction consiste à convertir l’alcool en carbocation, de sorte que la vitesse de la réaction dépend de la stabilité du carbocation.

Les alcools tertiaires sont très stables, de sorte que les alcools tertiaires donnent une réaction positive presque immédiatement. Les carbocations secondaires sont moins stables, de sorte que les alcools secondaires donnent un résultat positif après quelques secondes à quelques minutes. Les carbocations primaires sont trop instables pour cette réaction, de sorte que les alcools primaires donnent un résultat négatif.
- Maintenant, étiquetez les tubes à essai propres comme '1-butanol', '2-butanol', '2-méthyl-2-propanol' et 'inconnu'.
- Obtenez le flacon du réactif de Lucas et utilisez un cylindre gradué pour mesurer 2 mL du réactif pour chaque tube.
- Ensuite, ajoutez 2 gouttes de 2-méthyl-2-propanol dans le tube approprié. Remuez immédiatement le mélange pendant quelques secondes et placez-le sur la grille. Le mélange se séparera rapidement en une couche inférieure claire et une couche supérieure trouble.
- Rincez soigneusement la tige de verre et notez le résultat positif immédiat dans votre cahier de laboratoire.
- Mélangez les alcools restants avec le réactif de Lucas de la même manière, en utilisant une pipette neuve pour chaque alcool et en rinçant la tige de verre à chaque fois. note: N'ajoutez pas trop d'alcool et ne bousculez pas les tubes, car cela peut ralentir la réaction.
- Observez attentivement après avoir mélangé l'alcool inconnu avec le réactif de Lucas pour vous assurer que vous pouvez distinguer un résultat positif immédiat d'un résultat positif après un bref délai.
- Vérifiez les tubes toutes les quelques minutes et notez les résultats positifs au fur et à mesure que vous les voyez. Notez approximativement combien de temps il a fallu pour que les résultats positifs retardés apparaissent.
- Une fois que les tubes sont restés assis pendant au moins 15 min, vous pouvez supposer que les résultats sont définitifs. Notez les résultats pour le 1-butanol, le 2-butanol et pour votre inconnu, le cas échéant.
- Maintenant, nettoyons. Votre instructeur recueillera les solutions de Cr(VI), alors laissez tous les tubes de solution orange du test de Jones dans votre capot.
- Videz les autres tubes à essai dans le bécher à déchets et rincez-les à l’eau déminéralisée. Versez les déchets dans le récipient à déchets métalliques aqueux à l’aide d’un entonnoir et rincez le bécher avec de l’eau déminéralisée.
- Maintenant, lavez votre verrerie comme d’habitude et jetez les pipettes usagées dans les déchets de verre. Enfin, nettoyez votre capot et jetez tous les déchets dans le conteneur à ordures du laboratoire.
Results
Identifiez votre alcool inconnu. Les quatre possibilités sont le 1-propanol, le 2-propanol, le 2-méthyl-2-butanol et le para-chlorophénol.
- Considérez d’abord les résultats du test au chlorure ferrique. Si le mélange avec votre alcool inconnu est devenu violet, comme l’a fait le phénol, votre alcool doit être du para-chlorophénol. Si vous avez vu un résultat négatif, votre inconnu est l’un des trois alcools aliphatiques.
- Regardez les résultats du test de Jones. Si le mélange avec l’alcool inconnu devient vert, l’inconnu peut être primaire ou secondaire. Si le mélange avec votre alcool inconnu est resté orange, votre alcool inconnu est tertiaire. Par conséquent, un résultat Jones négatif signifie que votre alcool doit être du 2-méthyl-2-butanol.
- Enfin, regardez les résultats du test Lucas. Si vous avez eu un résultat négatif au test de Jones, vous devriez également avoir vu un résultat positif immédiat au test de Lucas. Cela confirme que votre taux d’alcool était tertiaire. Si votre inconnu a eu un résultat positif après un court délai, alors votre alcool inconnu est secondaire et doit donc être du 2-propanol. Enfin, si votre inconnu a eu un résultat négatif au test Lucas, votre alcool est primaire et doit donc être du 1-propanol.