Portál PřF UK pro podporu výuky chemie na SŠ a ZŠ

Katalytická oxidace alkoholů pomocí Pt

Pomůcky

kádinka (200 ml), hodinové sklíčko, trojnožka, azbestová síťka, kahan, sirky, platinový drátek na skleněné tyčince

Chemikálie

C2H5OH, Schiffovo činidlo (roztok fuchsinu odbarvený oxidem siřičitým, popř. hydrogensiřičitanem)

Postup

Do kádinky nalijte cca 50 ml ethanolu. Kádinku přikryjte hodinovým sklem, mírně ji zahřejte, aby se vytvořily páry ethanolu nad hladinou. V plameni kahanu vyžíhejte platinový drátek zavěšený na skleněné tyčince do červeného rozžhavení. Poté drátek zavěste do par ethanolu. POZOR! Pokud by došlo ke vznícení par ethanolu, přikryjte kádinku hodinovým sklem. Zahřívání platinového drátku v plameni kahanu několikrát opakujte.
Po skončení pokusu přikápněte do kádinky Schiffovo činidlo.
Spirála se při zahřívání rozžhaví dočervena, které přetrvává i po vložení do par ethanolu v kádince. Zbarvení ethanolu v kádince se nijak nemění.
Po přikápnutí Schiffova činidla dochází ke změně zbarvení roztoku – vzniká růžovofialové.

Princip

Páry ethanolu se oxidují vzdušným kyslíkem na acetaldehyd, který se částečně vrací zpět do roztoku v kádince. V tomto případě platinový drátek slouží jako katalyzátor. Průběh reakce můžeme pozorovat jako rozžhavení platinového drátku v parách ethanolu.


Vzniklý produkt je bezbarvý, lze jej dokázat pomocí Schiffova činidla.
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 ze Schiffova činidla má na atomu síry volný elektronový pár (nukleofilní činidlo), pomocí něhož se váže na karbonylový uhlík, (nukleofilní adice) – na karbonylovém uhlíku je parciální kladný náboj δ+. Dochází k uvolnění fuchsinu – změna zbarvení z bezbarvé na růžovofialovou. Reakcí vznikají sloučeniny zvané bisulfity.

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 acetaldehyd) a methylalkylketonů (např. aceton).
Katalytickou oxidací primárních alkoholů (pomocí Pt drátku) či oxidací primárních alkoholů oxidem kovu (pomocí CuO) vznikají aldehydy, v případě sekundárních alkoholů by vznikaly ketony. Oxidací primárních alkoholů pomocí oxidačních činidel (KMnO4 nebo K2Cr2O7) vznikají až karboxylové kyseliny – v první fázi vznikají aldehydy, které se ovšem dále oxidují právě na karboxylové kyseliny. V případě sekundárních alkoholů dochází k oxidaci pouze na ketony (karboxylové kyseliny bychom připravili v tomto případě použitím velmi silného oxidačního činidla – došlo by ke štěpení vazby C–C v místě karbonylového uhlíku a ke vzniku 2 karboxylových kyselin).

Využití

kinetika – vliv katalyzátoru, d-prvky (platina), hydroxyderiváty (alkoholy – oxidace alkoholů na aldehydy), karbonylové sloučeniny (aldehydy – příprava)

Typ pokusu

demonstrační

Bezpečnost

pozor na práci s rozžhaveným Pt drátkem, páry ethanolu mohou vzplanout, hodinové sklíčko je horké po zahřívání – nepopálit se

Čas

příprava – 5 minut, vlastní provedení – 10 minut

Tipy

– pokus velmi názorný – rozžhavení platinového drátku a vložení do par ethanolu provést 3krát
– důkaz vzniklého aldehydu Schiffovým činidlem proběhne velmi rychle, ihned jde vidět fialové zbarvení
– v případě nedostupnosti Pt drátku můžete využít video níže uvedené

Video

http://www.youtube.com/watch?v=n0d7yWq2G4U (old.studiumchemie.cz, Katalytická oxidace alkoholů pomocí Pt, video se zvukem)