Portál PřF UK pro podporu výuky chemie na SŠ a ZŠ

Důkaz aldehydů a ketonů pomocí Schiffova činidla

Pomůcky

zkumavky, stojánek na zkumavky, kapátko

Chemikálie

HCHO, CH3CHO, CH3COCH3 (aceton), Schiffovo činidlo (roztok fuchsinu odbarvený oxidem siřičitým, popř. hydrogensiřičitanem)

Postup

Připravte si 3 zkumavky a nalijte do nich cca 2 ml následujících karbonylových sloučenin: formaldehyd, acetaldehyd a aceton. Do každé zkumavky přidejte pár kapek Schiffova činidla.
Po přidání Schiffova činidla k formaldehydu se ihned objevilo výrazné temně fialové zbarvení, v případě acetaldehydu také ihned fialové zbarvení, u acetonu se růžovofialové zbarvení objevilo až po chvíli.

Princip

Aldehydy a ketony patří mezi karbonylové sloučeniny, což znamená, že ve své struktuře obsahují karbonylovou skupinu –CO–. Vlivem vyšší elektronegativity kyslíku dochází k přesunu elektronové hustoty na dvojné vazbě mezi kyslíkem a uhlíkem právě ke kyslíku. Na atomu kyslíku se vytváří parciální záporný náboj, naopak na atomu uhlíku vzniká parciální kladný náboj.
Podstatou Schiffova činidla je roztok fuchsinu odbarvený oxidem siřičitým, popř. hydrogensiřičitanem. Fuchsin je organické barvivo, které ve vodném roztoku má purpurovou barvu. Roztok fuchsinu je barevný díky centrální chinoidní struktuře, která absorbuje světlo ve viditelné oblasti slunečního záření. K odbarvení dochází účinkem oxidu siřičitého, případně hydrogensiřičitanu – probíhá sulfonace na centrálním atomu uhlíku. Tato reakce narušuje výhodný delokalizovaný π-elektronový systém v původní molekule, čímž dochází ke změně zbarvení – vzniká bezbarvý roztok Schiffova činidla.

Hydrogensiřičitanový anion má na atomu síry volný elektronový pár, díky kterému se stává nukleofilním činidlem, které napadá místa s kladným nábojem. Hydrogensiřičitanový anion atakuje atom uhlíku, na kterém se nachází parciální kladný náboj – dochází k nuklefilní adici na dvojnou vazbu mezi kyslíkem a uhlíkem. Dochází k přeskupování nábojů a výsledkem reakce je tvorba bisulfitu. Navázáním hydrogensiřičitanu na karbonylový uhlík dochází k uvolnění fuchsinu – což pozorujeme jako změnu zbarvení (bezbarvá – fialová).
Reakce poskytující bisulfity je obecná pro všechny aldehydy, z ketonů reagují pouze methylalkylketony a některé cyklické ketony (cyklopentanon, cyklohexanon). Schiffovo činidlo tedy slouží k důkazu všech aldehydů (v našem případě formaldehyd a acetaldehyd) a methylalkylketonů (v našem případě aceton).


Aldehydy (formaldehyd a acetaldehyd) reagují ihned – změna zbarvení je patrná ihned, ketony (aceton) až po chvíli. Tato odlišnost je způsobena větší reaktivitou aldehydů oproti ketonům. Svou roli zde hrají sterické důvody – aldehydy mají na karbonylovém uhlíku navázaný pouze jeden uhlovodíkový zbytek a vodík na rozdíl od dvou uhlovodíkových zbytků vázaných na karbonylový uhlík u ketonů. Druhým důvodem je stabilizace parciálního kladného náboje na karbonylovém uhlíku u ketonů díky kladnému indukčnímu efektu 2 uhlovodíkových zbytků.

Využití

karbonylové sloučeniny (aldehydy a ketony – reakce, důkaz)

Typ pokusu

demonstrační i laboratorní

Bezpečnost

se Schiffovým činidlem pracovat v digestoři či ve větrané místnosti – může se uvolňovat SO2 (toxický), který má štiplavých zápach; s organickými látkami pracujte v rukavicích – HCHO (toxický, žíravý, podezřelý z karcinogenity), CH3CHO – štiplavý zápach (extrémně hořlavý, karcinogenní), aceton (extrémně hořlavý)

Čas

příprava – 10 minut, vlastní provedení – 10 minut

Tipy

– používejte zředěné roztoky formaldehydu, acetaldehydu – čistý acetaldehyd reaguje velmi bouřlivě (Schiffovo činidlo přikapávejte opatrně)
– pokus vychází se všemi vzorky karbonylových sloučenin
– zbarvení v případě formaldehydu je modrofialové až modré

Video

http://www.youtube.com/watch?v=wJbNeFemYtE (old.studiumchemie.cz, Důkaz aldehydů a ketonů pomocí Schiffova činidla, video bez zvuku s popisky)