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.

זיהוי אלכוהולים

מושגים הכנת המדריך נוהל לתלמידים

0 צפיות03:32 דק׳

אלכוהולים הם סוג של מולקולות אורגניות בעלות לפחות קבוצה פונקציונלית הידרוקסילית אחת המחוברת לאטום פחמן. מתנול ואתנול הם שני אלכוהולים מוכרים. שניהם אלכוהולים אליפטיים, כלומר הם נגזרים מפחמימנים ואינם מכילים קבוצת בנזן.

ישנם שלושה סיווגים של אלכוהולים אליפטיים. הראשון הוא אלכוהול ראשוני, שבו קבוצת ההידרוקסיל מחוברת לאטום פחמן המחובר לקבוצה אחת מבוססת פחמן, או אלקיל. באלכוהול משני, קבוצת ההידרוקסיל מחוברת לאטום פחמן שיש לו שתי קבוצות אלקיל. לבסוף, באלכוהול שלישוני, קבוצת ההידרוקסיל מחוברת לאטום פחמן עם שלוש קבוצות אלקיל.

אלכוהולים יכולים להיות גם ארומטיים, בהם קבוצת הידרוקסיל מחוברת ישירות לפחמן של טבעת בנזן. הצורה הפשוטה ביותר של אלכוהול ארומטי היא פנול. תרכובות המכילות פנול ידועות כנגזרות פנול או פנולים.

ניתן להשתמש בתגובות מסוימות שעוברות אלכוהול כדי להבחין ביניהן על סמך הבדלים נראים לעין בתוצאת התגובה. תגובה אחת כזו היא בדיקת כלוריד ברזל, הבודקת נוכחות של פנולים. כאשר מוסיפים ברזל כלוריד לפנול, נוצר קומפלקס ברזל-שלושה פנולים סגול. זה לא נצפה כאשר מוסיפים אותו לאלכוהול אליפטי.

תגובה שימושית נוספת היא מבחן ג'ונס, המשמש לזיהוי אלכוהולים אליפטיים ראשוניים ומשניים. המגיב של ג'ונס, תערובת של חומצה גופרתית וכרום תלת-חמצני במים, הוא חומר מחמצן חזק. הוא מגיב עם אלכוהולים ראשוניים ליצירת אלדהידים - שיוצרים לאחר מכן חומצות קרבוקסיליות - והוא מגיב עם אלכוהולים משניים ליצירת קטונים. התוספת של מגיב ג'ונס לאלכוהול ראשוני ומשניים גורמת לתמיסה לשנות את צבעיה מכתום לירוק כהה. אלכוהולים שלישוניים אינם מגיבים עם המגיב של ג'ונס מכיוון שהם עמידים בפני חמצון.

לבסוף, אנו יכולים להבחין בין אלכוהולים אליפטיים באמצעות מבחן לוקאס. המגיב של לוקאס, שהוא תערובת של אבץ כלורי וחומצה הידרוכלורית, מגיב עם אלכוהולים משניים ושלישוניים באמצעות תגובת החלפה נוקלאופילית S_N1. האבץ כלוריד מתואם לחמצן ההידרוקסיל כדי ליצור קבוצת יציאה מצוינת. לאחר חיסולו, נותר פחמימה טעונה חיובית. לאחר מכן, יון כלור תוקף את הקרבוקציה ליצירת אלקיל כלוריד, שאינו מסיס במים ונראה עכור.

אלכוהול שלישוני מגיב מיד עם המגיב של לוקאס ליצירת שכבה שמנונית בטמפרטורת החדר. אלכוהולים משניים נותנים תוצאה חיובית לאחר מספר שניות עד מספר דקות. אלכוהולים ראשוניים נותנים תוצאה שלילית אלא אם כן הם מחוממים.

במעבדה זו, תשתמש בבדיקת כלוריד ברזל, מבחן ג'ונס ומבחן לוקאס כדי לזהות אלכוהול לא ידוע.

Print Procedure Steps

מקור: לארה אל חרירי ואחמד בסבריין באוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט, מסצ'וסטס, ארה"ב

Ferric Chloride Test for Phenols
במעבדה זו תזהו אלכוהול לא ידוע באמצעות בדיקת ברזל כלורי, מבחן ג'ונס ומבחן לוקאס. תבדקו אלכוהולים ידועים לצד אלכוהול לא ידוע כדוגמאות לתוצאות חיוביות ושליליות עבור כל בדיקה.

ארבעת האלכוהולים הידועים הם 1-בוטאנול, אלכוהול ראשוני, 2-בוטאנול, אלכוהול משני, 2-מתיל-2-פרופנול, אלכוהול שלישוני ופנול. ארבעת האלכוהולים האפשריים שאינם ידועים הם 1-פרופנול, 2-פרופנול, 2-מתיל-2-בוטאנול ופארא-כלורופנול.

נתחיל עם בדיקת ברזל כלורי לנוכחות פנולים. ברזל(III) כלוריד, או ברזל כלורי, יוצר קומפלקס חום כאשר הוא מומס במים. אם תוסיפו פנול לתמיסה זו, ייווצר קומפלקס ברזל(III)-פנול סגול במקום. השפעה זו אינה נצפתה עם אלכוהולים לא ארומטיים או אליפטיים.
- לבשו חלוק מעבדה, משקפי בטיחות וכפפות לפני שתתחילו. הערה: האלכוהולים שתבדקו הם רעילים ודליקים, והריאגנטים בהם תשתמשו רעילים וקורוזיביים, כך שתבצעו מעבדה זו במכסה אדים.
- עכשיו, קח את האלכוהול הלא ידוע שהוקצה לך מהמדריך שלך והבא אותו למכסה האדים שלך. תייגו בנפח 250 מ"ל 'פסולת מתכת מימית'.
- לאחר מכן, הכניסו חמש מבחנות קטנות למדף ותייגו אותן כ-'1-butanol', '2-butanol', '2-methyl-2-propanol', 'phenol' ו-'unknown'. הביאו את המדף לאיזון אנליטי כדי לקבל פנול.
- אם הלא נודע שלך מוצק, הבא אותו איתך. שוקלים כ 0.2 גרם של פנול ויוצקים אותו לתוך הצינור המתאים. עשו את אותו הדבר עבור הלא נודע שלכם אם הוא מוצק ואז חזרו למכסה המנוע שלכם.
- כעת תייגו שלושה בקבוקונים קטנים '1-butanol', '2-butanol' ו-'2-methyl-2-propanol'.
- הביאו את הבקבוקונים למכסה הממס והשתמשו בפיפטות פסטר נקיות כדי למלא כל בקבוקון בכ-1 מ"ל אלכוהול תואם. הערה: אין לעשות שימוש חוזר בפיפטות.
- לאחר מכן, להשיג לפחות ארבע פיפטות פסטר וכוס 250 מ"ל. קבל פיפטות נוספות בכל פעם שאתה צריך אותם, ולא לשים פיפטות משומשות בחזרה בכד.
- במכסה האדים שלך, פיפטה 3-4 טיפות של 1-בוטאנול, 2-בוטאנול ו-2-מתיל-2-פרופנול לתוך הצינורות המתאימים.
- לצינור הפנול, הוסיפו כמה טיפות של מים שעברו דה-יוניזציה ונערו כדי לערבב. זה יספק תוצאות חזותיות טובות יותר עבור מבחן ברזל.
- אם האלכוהול הלא ידוע שלכם הוא נוזל, השתמשו בפיפטה נקייה כדי להניח 3-4 טיפות ממנו במבחנה הלא ידועה.
- כעת, השג את בקבוק תמיסת הברזל (III) כלוריד והוסף 2-3 טיפות לכל מבחנה.
- מערבבים היטב כל תערובת עם מוט זכוכית. השתמשו במים שעברו דה-יוניזציה כדי לשטוף את שאריות האלכוהול לפני ערבוב תכולת הצינור הבא. ודא כי פנול מתמוסס לחלוטין יחד עם הלא ידוע אם הוא מוצק.
- המתן 5 דקות לפני השוואת הלא ידוע שלך לפתרונות הידועים. הערה: אם הפתרון הלא ידוע שלך הוא סגול, כמו תמיסת פנול, אז הלא ידוע שלך הוא נגזרת פנול. אם זה נראה כמו שלושת הצינורות האחרים, זה לא נגזרת פנול. רשום את תוצאות הבדיקה במחשב הנייד של המעבדה.
  טבלה 1: זיהוי אלכוהול לא ידוע
  
  אלכוהול Ferric Chloride Test Jones Test Lucas Test
  1-בוטנול
  2-בוטאנול
  2-מתיל-2-פרופנול
  פנול
  ידוע
  לחץ כאן להורדת טבלה 1
- הבדיקות הבאות לא עובדות עם פנולים, אז תבדקו אלכוהול אליפטי רק בשאר המעבדה. אם הלא ידוע שלך הוא נגזרת פנול, דלג על ההוראות עבור הלא ידוע ובדוק רק את שלושת האלכוהולים האליפטיים הידועים.
The Jones Test for Aliphatic Primary and Secondary Alcohols
בחלק זה, תבצע את בדיקת ג'ונס עבור אלכוהול ראשוני ומשני. המגיב של ג'ונס מיוצר עם כרום תלת-חמצני וחומצה גופרתית במים, היוצרים חומצה כרומית (H₂CrO₄) באתרה. מגיב רב עוצמה זה מחמצן אלכוהולים משניים לקטונים, אלכוהולים ראשוניים לאלדהידים, אשר לאחר יצירת הידרט אלדהיד, מופחתים עוד יותר לחומצות קרבוקסיליות.

מצב החמצון של כרום הוא המפתח לבדיקה זו. כרום נמצא במצב חמצון +6 בריאגנט של ג'ונס. מתחמי Cr(VI) בריאגנט מעניקים לו את צבעו האדמדם הכתום הבוהק.

כאשר Cr(VI) מחמצן אלכוהול, כרום מצטמצם למצב חמצון +3. ראשית, האלכוהול והחומצה הכרומית יוצרים אסטר כרומט. לאחר מכן, בסיס (H₂O) מנתק את הקשר C-H של האלכוהול, ויוצר את קבוצת הקרבוניל תוך הפחתת Cr(VI) ל- Cr(IV). מכיוון שהפחמן של האלכוהול עובר חמצון של 2 אלקטרונים, ו-Cr(VI) הוא חיזור של 2 אלקטרונים, שלב זה הוא שלב חיזור-חמצון. Cr(IV) משתתף בשלבי חמצון נוספים ובסופו של דבר מצטמצם ל-Cr(III). Cr(III) קיים לעתים קרובות כיוני hexaaquachromium(III) — [Cr(H₂O)₆]³⁺ — וקומפלקסים Cr(III), שבהם מולקולות H₂O מוחלפות על ידי יון סולפט אחד או יותר, [Cr(H₂O)₅(SO₄)]⁺. קומפלקסים אלה נותנים Cr(III) את הצבע הירוק האופייני. לכן, כאשר אתה מערבב מגיב של ג'ונס עם אלכוהול ראשוני או משני באצטון, הפתרון הכתום יהפוך ירוק.

חמצון ג'ונס של אלכוהולים אינו עובד עם אלכוהולים שלישוניים מכיוון שקבוצת -OH כבר קשורה לשלושה אטומי פחמן ואינה יכולה ליצור קשר C-O נוסף. לכן, לא תראו שינוי בצבע אם תשלבו את הריאגנט של ג'ונס עם אלכוהול שלישוני מכיוון שכרום אינו מופחת.
- תייגו ארבע מבחנות נקיות '1-butanol', '2-butanol', '2-methyl-2-propanol' ו-'unknown' והניחו 10 טיפות אצטון בכל אחת. אצטון הוא הממס המועדף לחמצון ג'ונס.
- לאחר מכן, השתמש פיפטות נקיות כדי להוסיף 3 – 4 טיפות של אלכוהולים אליפטיים ידועים אלכוהול לא ידוע שלך לצינורות המתאימים.
- מערבבים היטב כל תמיסה עם מוט הזכוכית ושוטפים את המוט במים לאחר ערבוב כל אחד מהם.
- כעת, השיגו את בקבוק המגיב של ג'ונס והוסיפו בזהירות 2-3 טיפות לכל צינור. הריאגנט חומצי מאוד וקורוזיבי, אז היזהר איתו וסגור היטב את הבקבוק כשתסיים. לאחר מכן, מערבבים היטב כל פתרון, מנקים את מוט הזכוכית לאחר כל אחד.
- תן לפתרונות להגיב במשך 10 דקות, ולאחר מכן השווה את הלא ידוע שלך לידוע. הערה: אם התמיסה הלא ידועה הפכה לירוקה, כמו 1-בוטאנול ו-2-בוטנול, הבדיקה חיובית לאלכוהול ראשוני או משני. אם הוא נשאר כתום, כמו 2-מתיל-2-פרופנול, הבדיקה שלילית.
- רשום את התוצאות במחשב המחברת של המעבדה.
The Lucas Test for Classifying Small Saturated Alcohols
מבחן ג'ונס אינו מבחין בין אלכוהול ראשוני למשני, ולכן תשתמש במבחן לוקאס כדי לזהות מי הוא איזה.

הריאגנט של לוקאס, שהוא תערובת של אבץ כלורי וחומצה הידרוכלורית, ממיר אלכוהולים שניוניים ושלישוניים לכלורואלקאנים בטמפרטורת החדר. כלורואלקנים כמעט בלתי מסיסים במים, כך שהתוצאה החיובית מופיעה כאשר התערובת נפרדת לשכבה עכורה המכילה כלורואלקן על שכבה שקופה.

שלב קביעת הקצב של התגובה כרוך בהמרת האלכוהול לקרבוקטיון, כך שמהירות התגובה תלויה במידת היציבות של הקרבוקטיון.

קרבוקטיונים שלישוניים הם יציבים מאוד, ולכן אלכוהולים שלישוניים נותנים תגובה חיובית כמעט מיד. קרבוקטיונים משניים פחות יציבים, ולכן אלכוהולים משניים נותנים תוצאה חיובית לאחר מספר שניות עד מספר דקות. קרבוקטיונים ראשוניים אינם יציבים מדי עבור תגובה זו, ולכן אלכוהולים ראשוניים נותנים תוצאה שלילית.
- כעת, יש לסמן מבחנות נקיות כ-'1-butanol', '2-butanol', '2-methyl-2-propanol' ו-'unknown'.
- השג את בקבוק המגיב של לוקאס והשתמש בגליל מדורג כדי למדוד 2 מ"ל של מגיב עבור כל צינור.
- לאחר מכן, הוסף 2 טיפות של 2-methyl-2-propanol לצינור המתאים. ערבבו מיד את התערובת למשך מספר שניות והניחו אותה במדף. התערובת תיפרד מיד לשכבה תחתונה שקופה ולשכבה עליונה מעוננת.
- שטוף היטב את מוט הזכוכית ורשום את התוצאה החיובית המיידית במחשב המעבדה שלך.
- מערבבים את שאר האלכוהולים עם הריאגנט של לוקאס באותו אופן, משתמשים בפיפטה טרייה לכל אלכוהול ושוטפים את מוט הזכוכית בכל פעם. הערה: אל תוסיפו יותר מדי אלכוהול ואל תדחפו את הצינורות כי זה יכול להאט את התגובה.
- שימו לב היטב לאחר ערבוב האלכוהול הלא ידוע עם המגיב של לוקאס כדי לוודא שתוכלו להבחין בין תוצאה חיובית מיידית לתוצאה חיובית לאחר עיכוב קצר.
- בדוק את הצינורות כל כמה דקות ורשום תוצאות חיוביות כפי שאתה רואה אותן. שים לב בערך כמה זמן לקח לתוצאות חיוביות מאוחרות להופיע.
- לאחר שהצינורות ישבו לפחות 15 דקות, ניתן להניח שהתוצאות סופיות. רשום את התוצאות עבור 1-butanol, 2-butanol, ועבור הלא ידוע שלך, אם רלוונטי.
- עכשיו, בואו ננקה. המדריך שלך יאסוף את פתרונות Cr(VI), אז השאר כל שפופרות של תמיסה כתומה ממבחן ג'ונס במכסה המנוע שלך.
- רוקנו את המבחנות האחרות לתוך הפסולת ושטפו אותן במים נטולי יונים. יוצקים את הפסולת למיכל פסולת המתכת המימית באמצעות משפך ושוטפים את הכד במים נטולי יונים.
- כעת, שטפו את כלי הזכוכית כרגיל והשליכו פיפטות משומשות לפסולת הזכוכית. לבסוף, נקו את מכסה המנוע שלכם וזרקו את כל האשפה למיכל האשפה של המעבדה.
Results
זהה את האלכוהול הלא ידוע שלך. ארבע האפשרויות הן 1-פרופנול, 2-פרופנול, 2-מתיל-2-בוטאנול ופארא-כלורופנול.
- שקול תחילה את תוצאות בדיקת הברזל כלוריד. אם התערובת עם האלכוהול הלא ידוע שלך הפכה סגולה, כמו פנול, האלכוהול שלך חייב להיות פארא-כלורופנול. אם ראית תוצאה שלילית, הלא ידוע שלך הוא אחד משלושת האלכוהולים האלפטיים.
- תסתכל על התוצאות של מבחן ג'ונס. אם התערובת עם האלכוהול הלא ידוע הפכה לירוקה, הלא ידוע יכול להיות ראשוני או משני. אם התערובת עם האלכוהול הלא ידוע שלך נשארה כתומה, האלכוהול הלא ידוע שלך הוא שלישוני. לכן, תוצאה שלילית של ג'ונס פירושה שהאלכוהול שלך חייב להיות 2-מתיל-2-בוטנול.
- לבסוף, הסתכלו על תוצאות הבדיקה של לוקאס. אם הייתה לך תוצאה שלילית במבחן ג'ונס, היית צריך לראות תוצאה חיובית מיידית גם בבדיקת לוקאס. זה מאשר כי האלכוהול שלך היה שלישוני. אם לא ידוע שלך היתה תוצאה חיובית לאחר עיכוב קצר, אז אלכוהול לא ידוע שלך הוא משני, ולכן, חייב להיות 2-propanol. לבסוף, אם האלמוני שלך קיבל תוצאה שלילית בבדיקת לוקאס, האלכוהול שלך הוא ראשוני, ולכן, חייב להיות 1-פרופנול.