Portál PřF UK pro podporu výuky chemie na SŠ a ZŠ

Důkaz hydroxykyselin (Uffelmannova reakce)

Pomůcky

zkumavky, stojánek na zkumavky, kapátko, lžička

Chemikálie

roztok fenolu, roztok FeCl3, k. citronová, k. vinná, k. jablečná, k. mléčná, (10% k. mravenčí, 10% k. octová)

Postup

Do zkumavek si připravte 5 ml roztoku fenolu ve vodě a přidejte několik kapek chloridu železitého. Následně přidejte na špičku lžičky příslušné hydroxykyseliny: k. citronové, k. vinné, k. jablečné a pár kapek kyseliny mléčné. Můžete také vyzkoušet k roztoku fenolu s chloridem železitým přikapávat roztok kyseliny mravenčí a octové.

Po přidání příslušných hydroxykyselin se zbarvení roztoku změní z fialové na žlutou. V připadě přikapávání kyseliny mraveční dochází k odbarvení fialového roztoku, přikapáváním kyseliny octové se fialová barva mění na slabě oranžovou.

Princip

Podstatou Uffelmannova činidla je tvorba fialového komplexu fenolu s železitými kationty. Hydroxykyseliny (kyselina citronová, kyseliny vinná, kyseliny jablečná či kyselina mléčná) velmi snadno vytváří komplexy s ionty kovů. Po přidání hydroxykyselin k fialovému komplexu fenolu s Fe3+ se vytváří komplexy Fe3+ s hydroxykyselinami (hydroxykyseliny jsou v tomto případě tzv. chelátové ligandy – ligandy, které jsou k centrálnímu atomu vázány dvěma nebo více vazbami, tvoří ve struktuře cyklická uspořádání, tzv. chelátové kruhy – komplexy se nazývají cheláty), jelikož vazba železitých kationtů s hydroxykyselinami je pevnější než vazba Fe3+ s fenolem. Hydroxykyseliny vytváří s Fe3+ stabilnější komplex než fenol. Proto hydroxykyseliny vytěsní fenol z jeho komplexu s Fe3+, což je spojeno se změnou zbarvení: z fialové na žlutou.

Podobné reakci také podléhají karboxylové kyseliny – k. mravenčí a k. octová. Obě tyto kyseliny pravděpodobně také vytváří s Fe3+ komplexy, které jsou stabilnější než komplex Fe3+ s fenolem, proto také dochází k odbarvení fialového roztoku Uffelmannova činidla. V případě kyseliny mravenčí vzniká bezbarvý roztok, kyselina octová dává slabě oranžový roztok. Karboxylové kyseliny se váží k centrálnímu atomu pravděpodobně prostřednictví karboxylové skupiny.

V případě reakce kyseliny mravenčí s Uffelmannovým činidlem pravděpodobně hrají roli také redukční účinky této kyseliny (kyselina mravenčí společně s kyselinou šťavelovou mají jako jediné karboxylové kyseliny redukční účinky – to znamená, že samy se oxidují a jejich reakční partneři se redukují). Kyselina mravenčí se tedy pravděpodobně oxiduje, čímž dochází k redukci železitých iontů na železnaté – dochází k odbarvení fialového roztoku (komplex fenolu s Fe3+).

Schéma Uffelmannovy reakce (reakce Uffelmannova činidla s hydroxykyselinami) na rozdíl od jejího vysvětlení není dobře dohledatelné. Podrobnější vysvětlení k reakcím karboxylových kyselin s Uffelmannovým činidlem není dobře objasněno.

Využití

karboxylové kyseliny (substituční deriváty – hydroxykyseliny)

Typ pokusu

demonstrační i laboratorní

Bezpečnost

pracujte v rukavicích, dodržujte bezpečnostní předpisy – fenol (žíravý, toxický), FeCl3 (žíravý), kyselina jablečná (dráždivá), kyselina mléčná (dráždivá, žíravá), kyselina mravenčí (žíravá), kyselina octová (žíravá)

Čas

příprava – 5 minut, vlastní provedení – 10 minut

Tipy

  • pro vytvoření Uffelmannova činidla (fenol + Fe3+) stačí 1 nebo 2 kapky roztoku železité soli, zbarvení je velmi intenzivní
  • hydroxykyseliny stačí přidat na špičku malé lžičky, ke změně barvy dojde prakticky ihned i s takto malým množstvím
  • pokus je také možné vyzkoušet se Šuměnkou – funguje, Šuměnka ovšem obsahuje i kyselinu askorbovou (vitamin C), která také odbarvuje fialový roztok fenolu s Fe3+, ovšem roztok je průhledný – dobré v tomto případě provést pokus ve 3 zkumavkách vedle sebe: v 1. provést důkaz pomocí k. askorbové, ve 2. ukázat provedení s k. citronovou a ve 3. ukázat pokus se Šuměnkou (k. citronová dává žluté zbarvení roztoku, šuměnka poskytuje také žluté zbarvení roztoku)
    • Vysvětlení: kyselina askorbová (vitamin C) má redukční účinky (podobně jako kyselina mravenčí), proto zde může docházet k oxidaci kyseliny askorbové na kyselinu dehydroaskorbovou, zároveň se železité kationty redukují na železnaté – dochází k odbarvení fialového roztoku
  • pokus lze také provést s HCOOH a CH3COOH – dochází k odbarvení roztoku, v případě HCOOH vzniká bezbarvý roztok, v případě CH3COOH lze pozorovat slabě oranžový až růžový roztok
  • tento test se dříve využíval k detekci kyseliny mléčné, patologicky přítomné v žaludeční šťávě

Video

http://www.youtube.com/watch?v=pqoEwei6OKY (old.studiumchemie.cz, Důkaz hydroxykyselin (Uffelmannova reakce), video bez zvuku – využity: k. jablečná, k. vinná, k. citronová, od 2:15 poté reakce s k. mravenčí a k. octovou)
http://www.youtube.com/watch?v=o4NA5NgVLzw (old.studiumchemie.cz, Pokus se Šuměnkou – důkaz hydroxykyselin (Uffelmannova reakce), video se zvukem)