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.

Identyfikacja alkoholi

Koncepcje Przygotowanie dla instruktora Protokół dla studentów

0 wyświetleń03:32 min.

Alkohole to klasa cząsteczek organicznych posiadających co najmniej jedną hydroksylową grupę funkcyjną połączoną z atomem węgla. Metanol i etanol to dwa znane alkohole. Oba są alkoholami alifatycznymi, co oznacza, że pochodzą z węglowodoru i nie zawierają grupy benzenowej.

Istnieją trzy klasyfikacje alkoholi alifatycznych. Pierwszym z nich jest alkohol pierwszorzędowy, w którym grupa hydroksylowa jest połączona z atomem węgla, który jest połączony z jedną grupą opartą na węglu lub alkilem. W alkoholu drugorzędowym grupa hydroksylowa jest połączona z atomem węgla, który ma dwie grupy alkilowe. Wreszcie w trzeciorzędowym alkoholu grupa hydroksylowa jest połączona z atomem węgla z trzema grupami alkilowymi.

Alkohole mogą być również aromatyczne, w których grupa hydroksylowa jest połączona bezpośrednio z węglem pierścienia benzenowego. Najprostszą formą alkoholu aromatycznego jest fenol. Związki zawierające fenol są znane jako pochodne fenolu lub fenole.

Niektóre reakcje, którym poddawane są alkohole, można wykorzystać do ich rozróżnienia na podstawie widocznych różnic w wyniku reakcji. Jedną z takich reakcji jest test chlorku żelaza, który bada obecność fenoli. Po dodaniu chlorku żelaza do fenolu tworzy się fioletowy kompleks żelaza-trójfenolu. Nie obserwuje się tego, gdy dodaje się go do alkoholu alifatycznego.

Inną przydatną reakcją jest test Jonesa, który służy do identyfikacji pierwszorzędowych i drugorzędowych alkoholi alifatycznych. Odczynnik Jonesa, mieszanina kwasu siarkowego i trójtlenku chromu w wodzie, jest silnym utleniaczem. Reaguje z alkoholami pierwszorzędowymi, tworząc aldehydy - które następnie tworzą kwasy karboksylowe - i reaguje z alkoholami drugorzędowymi, tworząc ketony. Dodanie odczynnika Jones do pierwszorzędowych i drugorzędowych alkoholi powoduje, że roztwór zmienia barwy z pomarańczowego na ciemnozielony. Alkohole trzeciorzędowe nie reagują z odczynnikiem Jonesa, ponieważ są odporne na utlenianie.

Wreszcie możemy wyróżnić alkohole alifatyczne za pomocą testu Lucasa. Odczynnik Lucasa, który jest mieszaniną chlorku i kwasu solnego, reaguje z alkoholami drugorzędowymi i trzeciorzędowymi w reakcji substytucji nukleofilowej S_N1. Chlorek koordynuje się z tlenem hydroksylowym, tworząc doskonałą grupę opuszczającą. Po wyeliminowaniu pozostaje dodatnio naładowany karbokation. Następnie jon chloru atakuje karbokation, tworząc chlorek alkilu, który jest nierozpuszczalny w wodzie i wydaje się mętny.

Alkohole trzeciorzędowe reagują natychmiast z odczynnikiem Lucasa, tworząc oleistą warstwę w temperaturze pokojowej. Alkohole drugorzędowe dają pozytywny wynik po kilku sekundach do kilku minut. Alkohole pierwszorzędowe dają wynik negatywny, chyba że zostaną podgrzane.

W tym laboratorium użyjesz testu chlorku żelaza, testu Jonesa i testu Lucasa, aby zidentyfikować nieznany alkohol.

Print Procedure Steps

Źródło: Lara Al Hariri i Ahmed Basabrain z University of Massachusetts Amherst, MA, USA

Test chlorku żelaza na obecność fenoli
W tym laboratorium zidentyfikujesz nieznany alkohol za pomocą testu chlorku żelaza, testu Jonesa i testu Lucasa. Przetestujesz znane alkohole wraz z nieznanym alkoholem jako przykłady pozytywnych i negatywnych wyników dla każdego testu.

Cztery znane alkohole to 1-butanol, alkohol pierwszorzędowy, 2-butanol, alkohol drugorzędowy, 2-metylo-2-propanol, alkohol trzeciorzędowy i fenol. Cztery możliwe nieznane alkohole to 1-propanol, 2-propanol, 2-metylo-2-butanol i para-chlorofenol.

Zaczniesz od testu chlorku żelaza na obecność fenoli. Chlorek żelaza(III) lub chlorek żelaza tworzy brązowy kompleks po rozpuszczeniu w wodzie. Jeśli dodasz fenol do tego roztworu, zamiast niego utworzy się fioletowy kompleks żelaza(III)-fenolu. Efektu tego nie obserwuje się w przypadku alkoholi niearomatycznych lub alifatycznych.
- Zanim zaczniesz, załóż fartuch laboratoryjny, okulary ochronne i rękawice. nuta: Alkohole, które będziesz testować, są toksyczne i łatwopalne, a odczynniki, których będziesz używać, są toksyczne i, więc wykonasz to laboratorium w dygestorium.
- Teraz weź od swojego instruktora przypisany Ci nieznany alkohol i przynieś go do swojego dygestorium. Oznacz zlewkę o pojemności 250 ml jako "wodne odpady metalowe".
- Następnie umieść pięć małych probówek w stojaku i oznacz je jako '1-butanol', '2-butanol', '2-methyl-2-propanol', 'phenol' i 'unknown'. Przyłóż stojak do wagi analitycznej, aby uzyskać fenol.
- Jeśli twoja nieznana jest bryłą, przynieś ją ze sobą. Odważ około 0,2 g fenolu i wlej go do odpowiedniej probówki. Zrób to samo dla swojej nieznanej, jeśli jest to ciało stałe, a następnie wróć do kaptura.
- Teraz oznacz trzy małe fiolki '1-butanol', '2-butanol' i '2-metylo-2-propanol'.
- Przynieś fiolki do okapu rozpuszczalnika i użyj czystych pipet Pasteura, aby napełnić każdą fiolkę około 1 ml odpowiedniego alkoholu. nuta: Nie używaj pipet ponownie.
- Następnie zaopatrz się w co najmniej cztery pipety Pasteura i zlewkę o pojemności 250 ml. Zaopatrz się w więcej pipet, kiedy tylko ich potrzebujesz, i nie wkładaj zużytych pipet z powrotem do zlewki.
- W swoim dygestorii odpipetuj 3-4 krople 1-butanolu, 2-butanolu i 2-metylo-2-propanolu do odpowiednich probówek.
- Do probówki fenolowej dodaj kilka kropel wody dejonizowanej i wstrząśnij, aby wymieszać. Zapewni to lepsze wyniki wizualne w teście żelazowym.
- Jeśli twój nieznany alkohol jest płynem, użyj czystej pipety, aby umieścić 3 - 4 krople w nieznanej probówce.
- Teraz weź butelkę roztworu chlorku żelaza(III) i dodaj 2 - 3 krople do każdej probówki.
- Dobrze wymieszaj każdą mieszaninę szklanym prętem. Użyj wody dejonizowanej, aby spłukać resztki alkoholu przed zmieszaniem zawartości następnej tubki. Upewnij się, że fenol całkowicie rozpuszcza się wraz z nieznanym, jeśli jest ciałem stałym.
- Poczekaj 5 minut zanim porównasz swoje nieznane z znanymi rozwiązaniami. nuta: Jeśli twój nieznany roztwór jest fioletowy, podobnie jak roztwór fenolu, to twój nieznany jest pochodną fenolu. Jeśli wygląda jak pozostałe trzy tubki, to nie jest to pochodna fenolu. Zapisz wyniki testu w notatniku laboratoryjnym.
  Tabela 1: Identyfikacja nieznanego alkoholu
  
  Alkohol Test chlorku żelaza Test Jonesa Test Lucasa
  1-butanol
  2-butanol
  2-metylo-2-propanol
  fenol
  nieznany
  Kliknij tutaj, aby pobrać Tabelę 1
- Następne testy nie działają z fenolami, więc będziesz testować tylko alkohole alifatyczne dla reszty laboratorium. Jeśli twoja nieznana jest pochodną fenolu, pomiń instrukcje dotyczące nieznanego i przetestuj tylko trzy znane alkohole alifatyczne.
Test Jonesa dla alifatycznych alkoholi pierwszorzędowych i wtórnych
W tej sekcji wykonasz test Jonesa dla alkoholi pierwszorzędowych i drugorzędowych. Odczynnik Jonesa jest wytwarzany z trójtlenku chromu i kwasu siarkowego w wodzie, co tworzy kwas chromowy (_H2CrO4) in situ. Ten silny odczynnik utlenia alkohole drugorzędowe do ketonów, alkohole pierwszorzędowe do aldehydów, które po utworzeniu hydratu aldehydu są dalej redukowane do kwasów karboksylowych.

Stopień utlenienia chromu jest kluczem do tego testu. Chrom znajduje się na stopniu utlenienia +6 w odczynniku Jonesa. Kompleksy Cr(VI) w odczynniku nadają mu jaskrawy czerwonawy, pomarańczowy kolor.

Kiedy Cr(VI) utlenia alkohol, chrom jest redukowany do stopnia utlenienia +3. Po pierwsze, alkohol i kwas chromowy tworzą ester chromianowy. Następnie zasada (_H2O) rozszczepia wiązanie C-H alkoholu, tworząc grupę karbonylową, jednocześnie redukując Cr(VI) do Cr(IV). Ponieważ węgiel alkoholu ulega utlenianiu 2-elektronowemu, a Cr(VI) redukcji 2-elektronowej, ten etap jest etapem redukcji-utleniania. Cr(IV) uczestniczy w dalszych etapach utleniania i ostatecznie ulega redukcji do Cr(III). Cr(III) jest często obecny w postaci jonów heksakwachromu(III) — [Cr_(H2O)₆]³⁺ — i kompleksów Cr(III), w których cząsteczki_H2Osą zastępowane przez jeden lub więcej jonów siarczanowych,_[Cr(H2O)₅(SO4)^]+. Kompleksy te nadają Cr(III) charakterystyczny zielony kolor. Tak więc, gdy zmieszasz odczynnik Jonesa z pierwszorzędowym lub wtórnym alkoholem w acetonie, pomarańczowy roztwór zmieni kolor na zielony.

Utlenianie alkoholi Jonesa nie działa w przypadku alkoholi trzeciorzędowych, ponieważ grupa -OH jest już związana z trzema atomami węgla i nie może utworzyć dodatkowego wiązania CO. W ten sposób nie zobaczysz zmiany koloru, jeśli połączysz odczynnik Jonesa z alkoholem trzeciorzędowym, ponieważ chrom nie jest redukowany.
- Oznacz cztery czyste probówki '1-butanol', '2-butanol', '2-methyl-2-propanol' i 'unknown' i umieść w każdej z nich po 10 kropli acetonu. Aceton jest preferowanym rozpuszczalnikiem do utleniania Jonesa.
- Następnie użyj czystych pipet, aby dodać 3 - 4 krople znanych alkoholi alifatycznych i twojego nieznanego alkoholu do odpowiednich probówek.
- Dobrze wymieszaj każdy roztwór szklanym prętem i spłucz pręt wodą po wymieszaniu każdego.
- Teraz weź butelkę odczynnika Jonesa i ostrożnie dodaj 2 - 3 krople do każdej probówki. Odczynnik jest silnie kwaśny i, więc uważaj na niego i szczelnie zakręć butelkę, gdy skończysz. Następnie dobrze wymieszaj każdy roztwór, czyszcząc szklany pręt po każdym.
- Pozwól roztworom reagować przez 10 minut, a następnie porównaj twoje nieznane z tym, co znane. nuta: Jeśli nieznany roztwór zmieni kolor na zielony, taki jak 1-butanol i 2-butanol, test jest pozytywny na obecność alkoholu pierwszorzędowego lub drugorzędowego. Jeśli pozostał pomarańczowy, jak 2-metylo-2-propanol, test jest negatywny.
- Zapisz wyniki w swoim notatniku laboratoryjnym.
Test Lucasa do klasyfikacji małych nasyconych alkoholi
Test Jonesa nie rozróżnia alkoholi pierwszorzędowych i drugorzędowych, więc użyjesz testu Lucasa, aby określić, który jest który.

Odczynnik Lucasa, który jest mieszaniną chlorku i kwasu solnego, w temperaturze pokojowej przekształca alkohole drugorzędowe i trzeciorzędowe w chloroalkany. Chloroalkany są prawie nierozpuszczalne w wodzie, więc pozytywny wynik pojawia się, gdy mieszanina rozdziela się na mętną warstwę zawierającą chloroalkan na przezroczystej warstwie.

Etap określający szybkość reakcji polega na przekształceniu alkoholu w karbokation, więc szybkość reakcji zależy od tego, jak stabilny jest karbokation.

Karbokationy trzeciorzędowe są bardzo stabilne, więc alkohole trzeciorzędowe dają pozytywną reakcję niemal natychmiast. Karbokationy wtórne są mniej stabilne, więc alkohole drugorzędowe dają pozytywny wynik po kilku sekundach do kilku minut. Karbokationy pierwotne są zbyt niestabilne dla tej reakcji, więc pierwszorzędowe alkohole dają wynik negatywny.
- Teraz oznacz czyste probówki jako '1-butanol', '2-butanol', '2-methyl-2-propanol' i 'unknown'.
- Weź butelkę odczynnika Lucasa i użyj cylindra z podziałką, aby odmierzyć 2 ml odczynnika dla każdej probówki.
- Następnie dodaj 2 krople 2-metylo-2-propanolu do odpowiedniej probówki. Natychmiast mieszaj mieszaninę przez kilka sekund i umieść ją na ruszcie. Mieszanina natychmiast rozdzieli się na przezroczystą dolną warstwę i mętną górną warstwę.
- Dokładnie opłucz szklaną pręcikę i zapisz natychmiastowy pozytywny wynik w swoim notatniku laboratoryjnym.
- Wymieszaj pozostałe alkohole z odczynnikiem Lucasa w ten sam sposób, używając świeżej pipety do każdego alkoholu i za każdym razem płucząc szklaną pręt. nuta: Nie dodawaj zbyt dużo alkoholu ani nie przepychaj rurek, ponieważ może to spowolnić reakcję.
- Obserwuj uważnie po zmieszaniu nieznanego alkoholu z odczynnikiem Lucasa, aby upewnić się, że po krótkim czasie możesz odróżnić natychmiastowy pozytywny wynik od pozytywnego.
- Sprawdzaj probówki co kilka minut i zapisuj pozytywne wyniki tak, jak je widzisz. Zwróć uwagę na to, ile czasu zajęło pojawienie się opóźnionych wyników pozytywnych.
- Gdy probówki będą siedzieć przez co najmniej 15 minut, możesz założyć, że wyniki są ostateczne. Zapisz wyniki dla 1-butanolu, 2-butanolu i dla niewiadomych, jeśli dotyczy.
- A teraz posprzątajmy. Twój instruktor pobierze roztwory Cr(VI), więc zostaw wszelkie probówki pomarańczowego roztworu z testu Jonesa w kapturze.
- Opróżnij pozostałe probówki do zlewki na odpady i spłucz je wodą dejonizowaną. Wlać odpady do wodnego pojemnika na odpady metalowe za pomocą lejka i przepłukać zlewkę wodą dejonizowaną.
- Teraz umyj swoje szkło jak zwykle i wyrzuć zużyte pipety do szklanego odpadu. Na koniec wyczyść okap i wyrzuć wszelkie śmieci do laboratoryjnego pojemnika na śmieci.
WynikiRozwiń
Zidentyfikuj swój nieznany alkohol. Cztery możliwości to 1-propanol, 2-propanol, 2-metylo-2-butanol i para-chlorofenol.
- Rozważ najpierw wyniki testu chlorku żelaza. Jeśli mieszanina z twoim nieznanym alkoholem zmieniła kolor na fioletowy, tak jak fenol, twój alkohol musi być para-chlorofenolem. Jeśli zauważyłeś wynik negatywny, twoją niewiadomą jest jeden z trzech alkoholi alifatycznych.
- Spójrz na wyniki testu Jonesa. Jeśli mieszanina z nieznanym alkoholem zmieni kolor na zielony, nieznany może być pierwszorzędowy lub wtórny. Jeśli mieszanina z twoim nieznanym alkoholem pozostała pomarańczowa, twój nieznany alkohol jest trzeciorzędowy. Dlatego ujemny wynik Jonesa oznacza, że twój alkohol musi być 2-metylo-2-butanolem.
- Na koniec, spójrz na wyniki testu Lucasa. Jeśli miałeś negatywny wynik w teście Jonesa, powinieneś również zobaczyć natychmiastowy pozytywny wynik w teście Lucasa. Potwierdza to, że Twój alkohol był trzeciorzędny. Jeśli twoja nieznana miała pozytywny wynik po krótkim opóźnieniu, to twój nieznany alkohol jest drugorzędny, a zatem musi to być 2-propanol. Wreszcie, jeśli twoja nieznana osoba miała negatywny wynik w teście Lucasa, twój alkohol jest pierwszorzędny, a zatem musi to być 1-propanol.