OZNAKE UPOZORENJA NA BOCAMA SA HEMIKALIJAMA eksplozivan oksidant korozivan štetan iritantan toksičan ekstremno toksičan zapaljiv ekstremno zapaljiv št

Транскрипт

1

2 ZNAKE UPZRENJA NA BCAMA SA HEMIKALIJAMA eksplozivan oksidant korozivan štetan iritantan toksičan ekstremno toksičan zapaljiv ekstremno zapaljiv štetan po okolinu ZAŠTITA PRI RADU U LABRATRIJI zaštita lica zaštita disajnih organa upotreba zaštitnih naočala upotreba zaštitnih rukavica upotreba zaštitne odjeće DRUGE ZNAKE KLASA 1 KLASA 2 KLASA 3 eksplozivi gasovi zapaljive tečnosti KLASA 4 KLASA 5 zapaljivi čvrsti spojevi oksidanti i peroksidi KLASA 6 KLASA 7 KLASA 8 otrovni i toksični materijali radioaktivni materijali korozivni materijali

3

4

5 P R A K T I K U M I Z S N V A R G A N S K E H E M I J E

6 Praktikum iz osnova organske hemije Autori Milka Maksimović Sanja Ćavar Danijela Vidic Izdavač Prirodno-matematički fakultet Sarajevo Recenzenti Prof. dr. Emin Sofić, redoviti profesor Prirodno-matematički fakultet Univerziteta u Sarajevu Prof. dr. Mladen Miloš, redoviti profesor Kemijsko-tehnološki fakultet Sveučilišta u Splitu DTP Autori Naslovna strana Sanja Ćavar Štampa INDEX s.t.r. Sarajevo Tiraž CIP Katalogizacija u publikaciji Nacionalna i univerzitetska biblioteka Bosne i Hercegovine, Sarajevo 547(075.8)(076) MAKSIMVIĆ, MILKA Praktikum iz osnova organske hemije / Milka Maksimović, Sanja Ćavar, Danijela Vidic. Sarajevo : Prirodno-matematički fakultet, VI, 266 str. : ilustr. ; 25 cm Bibliografija: str. 265 ISBN Ćavar, Sanja 2. Vidic, Danijela CBISS.BH-ID bjavljivanje ovog udžbenika odobrio je Senat Univerziteta u Sarajevu odlukom broj: /09 od godine. Na osnovu Zakona o autorskim i srodnim pravima ( Službeni glasnik BiH, br. 7/2002), zabranjeno je svako umnožavanje, fotokopiranje ili bilo kakvo reproduciranje knjige ili njenih dijelova bez odobrenja autora.

7 Milka MAKSIMVIĆ Sanja ĆAVAR Danijela VIDIC P R A K T I K U M I Z S N V A R G A N S K E H E M I J E Sarajevo, 2009

8

9 PREDGVR Praktikum iz osnova organske hemije namijenjen je studentima hemije, kao i studentima biologije, farmacije i srodnih disciplina koji u okviru kursa organske hemije imaju integriran praktični dio nastave. vaj praktikum je nastao kao rezultat višegodišnjeg rada autora u vođenju laboratorijskih vježbi iz organske hemije i svojom koncepcijom i izborom eksperimenata treba da popuni prazninu koja postoji u ovoj vrsti udžbeničke literature. Prezentirani materijal pruža mogućnost studentu ne samo da ovlada osnovnim tehnikama rada u organskom laboratoriju, već i da izvođenjem eksperimentalnih vježbi potpunije razumije teorijske osnove organske hemije. U prvom dijelu Praktikuma data su osnovna pravila laboratorijskog rada, opis osnovnog laboratorijskog posuđa i pribora koje se koristi u organskom hemijskom laboratoriju, osnovne laboratorijske operacije, metode prečišćavanja organskih spojeva, prekristalizacija i destilacija, kao i kvalitativna elementarna analiza organskog spoja. vim iscrpno opisanim uvodnim vježbama student će, uz malo prakse, steći samopouzdanje da može samostalno obavljati različite laboratorijske operacije, brzo, lako i efikasno. U sklopu ovog praktikuma, uz klasične primjere vježbi koje se odnose na sintezu, izolaciju, prečišćavanje i identifikaciju organskih spojeva, uključeni su eksperimenti koji su bliski svakodnevnom životu kakve su izolacije prirodnih produkata. Posebna pažnja posvećena je sigurnosti i mjerama opreza jer studenti moraju od početka biti svjesni potencijalnih opasnosti pri radu sa organskim supstancama. Pri izboru eksperimenata imali smo na umu smanjenje upotrebe toksičnih supstanci na najmanju moguću mjeru. Na kraju praktikuma izdvojen je Dodatak sa osnovnim podacima o spojevima korištenim u eksperimentima kako bi student na najbrži način došao do važnih podataka o fizičkohemijskim osobinama datih spojeva, njihovoj potencijalnoj toksičnosti i opasnostima u rukovanju. Autori I

10 II

11 SADRŽAJ 1 Uvod 1 2 snovni laboratorijski pribor 3 3 snovne laboratorijske operacije 5 4 Metode prečišćavanja organskih spojeva - prekristalizacija 11 5 Metode prečišćavanja organskih spojeva - destilacija 19 6 Kvalitativna elementarna analiza 29 7 Sinteza 5,6-dibromholesterola 39 8 Sinteza 2,4,6-tribromfenola 45 9 Sinteza benzojeve kiseline Sinteza aspirina Spektrofotometrijsko određivanje aspirina Sinteza metilsalicilata Sinteze mirisnih estera Sinteza iodoforma Sinteza dibenzilidenacetona Sinteze organskih boja i bojenje tkanine Sinteza 7-hidroksi-4-metilkumarina Polimerizacijske reakcije Izolacija i identifikacija masnih kiselina iz jestivog ulja Sinteza i osobine sapuna Kvantitativno određivanje vitamina C u voćnim sokovima Separacija biljnih pigmenata hromatografijom na papiru Izolacija esencijalnih ulja Izolacija kofeina iz čaja Identifikacija organskih spojeva Identifikacija produkata primarnog metabolizma Dodatak osnovni podaci o spojevima korištenim u eksperimentima Literatura 263 III

12 IV

13 SADRŽAJ LABRATRIJSKG STLA Laboratorijski stol broj. # Laboratorijsko posuđe i pribor Volumen Količina 1. Balon 250 ml 2. Balon 500 ml 3. Čaša 100 ml 4. Čaša 250 ml 5. Čaša 400 ml 6. Erlenmeyerova tikvica 50 ml 7. Erlenmeyerova tikvica 100 ml 8. Erlenmeyerova tikvica 250 ml 9. Menzura 25 ml 10. Menzura 50 ml 11. Menzura 100 ml 12. Lijevak za filtriranje 13. Lijevak za odvajanje 14. Tikvica za destilaciju 15. Liebigovo hladilo 16. Satno staklo 17. Stakleni štapić 18. Termometar Student Laborant Datum V

14 VI

15 Uvod 1 UVD SNVNA PRAVILA LABRATRIJSKG RADA Prije početka rada obavezno je upoznati se s mjerama opreza i zaštite pri radu u laboratoriju, te se strogo pridržavati istih. Na početku vježbi student će od asistenta dobiti upute važne za rad tog radnog dana. snovna pravila laboratorijskog rada su slijedeća: U laboratoriju trebaju vladati red i tišina. Tokom rada student je dužan nositi radni mantil. Nije dozvoljeno izvoditi nekontrolirane eksperimente, odnosno eksperimente koji nisu propisani planom i programom vježbi. Prije početka svakog eksperimenta student je dužan pročitati kompletnu uputu za taj eksperiment. Pri tome potrebno je obratiti pozornost ne samo na to što se radi, već kako se radi i zašto se tako radi. Ne počinjati eksperiment dok nije pripremljen sav potreban pribor i hemikalije. Ako u uputi za izvođenje eksperimenta nije navedena količina reagensa, upotrijebiti najmanju potrebnu količinu. Reagense nikada ne vraćati natrag u bocu za reagense. Posuđe je preporučljivo prati odmah dok je vlažno, jer se kasnije teško pere. Nakon vaganja vagu treba očistiti. Male količine otpadnih tečnosti i u vodi topive soli bacati u odvod, te isti odmah oprati tekućom vodom. rganska otapala se izlijevaju u boce označene za otpadna organska otapala. U vodi netopive soli, kao i sve ostale čvrste otpatke, bacati samo u posuđe za otpatke. Tokom rada radno mjesto održavati čisto i uredno. Zato je potrebno da svaki student ima krpu za brisanje stola. Po završenom radu odvode treba oprati, a radno mjesto dovesti u red. Svaku ozljedu potrebno je odmah prijaviti asistentu. PRAVILA BLAČENJA U LABRATRIJI Tokom rada u laboratoriju student mora nositi zaštitni mantil. Zaštitni mantil štiti gornji dio tijela i ruke do šaka. Ukoliko dužina radnog mantila nije do koljena hlače su obavezne. buća mora zaštiti stopala sa svih strana: u laboratoriju nije dozvoljeno nositi sandale, papuče, klompe. Duga kosa mora biti skupljena. Kontaktne leće ne nose se u laboratoriju. Tokom izvođenja eksperimenata studenti su dužni nositi bezdioptrijske naočale, a kod opasnijih eksperimenata, kada je to navedeno u uputama Slika 1.1 Zaštitne naočale i maska vježbi, lice je potrebno zaštititi zaštitnom maskom (Slika 1.1). 1

16 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE MJERE PREZA I ZAŠTITE Priroda laboratorijskog rada je takva da uvijek postoji potencijalna mogućnost ozljeda. Da bi se ta mogućnost svela na minimum, odnosno eliminirala, svaki student je dužan radu pristupiti ozbiljno, pridržavajući se mjera opreza i zaštite: U laboratoriju se ne smije jesti, piti i pušiti. U laboratoriju se ne smiju primati posjete. Ne dozvoliti da reagensi dođu u dodir s kožom i odjećom. Za to postoje zaštitne rukavice, radni mantil, pinceta itd. U slučaju da hemikalija dođe u dodir s kožom, to mjesto treba odmah oprati mlazom vodovodne vode. Daljnji tretman ovisi o prirodi hemikalije. Ne smije se zavirivati u otvor posuda u kojima se odvija eksperiment. Ako incidentno u oko dođe hemikalija, treba ga odmah isprati mlazom vodovodne vode u trajanju ne dužem od 3 do 4 minute. Daljnje liječenje poduzima se prema prirodi hemikalije. Uvijek je potrebno provjeriti naziv hemikalije na boci, jer pogrešno uzeta hemikalija može izazvati nesreću. Ukoliko treba mirisom ispitati kemikaliju, to se radi na način da se boca odmakne od lica i dlanom ruke približe pare do nosa (Slika 1.2). Prilikom otvaranja boce u kojoj je lako isparljiva tečnost bocu treba držati podalje, da se ne udišu pare. Eksperimenti kod kojih se razvija otrovan plin, kao i Slika 1.2 Ispitivanje mirisa hemikalija Slika 1.3 Dodavanje koncentrovane kiseline u vodu Slika 1.4 Provlačenje staklene cijevi kroz gumeni čep eksperimenti kod kojih se razvija previše plina ili para izvode se u digestoru. Pretakanje lako zapaljivih hemikalija ne smije se izvoditi u blizini plamena. Pri zagrijavanju tečnosti u epruveti, zbog opasnosti od prskanja, otvor epruvete ne smije se okrenuti prema sebi, niti prema drugim osobama. Nikada ne dodavati vodu u koncentrovanu kiselinu, već kiselinu u vodu uz obavezno miješanje (Slika 1.3). Dodavanje vode u kiselinu izazvati će prskanje otopine. Kod rada sa staklenim priborom potrebno je paziti da ne dođe do loma istog i ranjavanja ruku ili nekog drugog dijela tijela. U slučaju loma staklenog pribora potrebno je odmah ukloniti krhotine, i ako je moguće, oštre rubove ostatka pribora ispolirati u plamenu. Provlačenje staklene cijevi i termometra kroz gumeni čep izvoditi hvatanjem cijevi i čepa krpom (Slika 1.4). Prethodno je potrebno staklo podmazati glicerinom, sapunicom ili vodom. Kod vađenja staklene cijevi upotrijebiti bušač za čepove. Predmete od hemijskog stakla zagrijavati na mrežici ili putem kupatila. Predmeti od običnog stakla ne smiju se zagrijavati jer lako pucaju. Ne ostavljati zapaljen plamenik pri napuštanju radnog mjesta. Goruće šibice ne smiju se bacati u posude za otpatke. Manji požari u laboratoriju gase se vlažnim krpama ili pijeskom. Veći požari gase se aparatima za gašenje požara. 2

17 snovni laboratorijski pribor 2 SNVNI LABRATRIJSKI PRIBR STAKLENI PRIBR Staklo je najzahvalniji i najčešće upotrebljavani materijal u hemijskoj laboratoriji. Za izradu laboratorijskog pribora koriste se dvije vrste stakla: obično staklo i hemijsko staklo. Pribor od običnog stakla ne smije se zagrijavati, jer je neotporan na temperaturne promjene. d običnog stakla izradene su boce za reagense, kristalizirka, posudica za vaganje, menzura, pipete, birete, odmjerne tikvice, lijevci (Slika 2.1). Pribor od hemijskog stakla za razliku od običnog stakla, ima veću čvrstoću, bolju otpornost na temperaturne promjene i bolju postojanost prema hemikalijama. Poznata su hemijska stakla: "Pyrex", "Jena", "Duran" i "Boral". d hemijskog stakla izrađene su tikvice s ravnim i okruglim dnom, epruvete, Erlenmeyerove tikvice, tikvice za destilaciju itd (Slika 2.2) Slika 2.1 Pribor od običnog stakla: 1-eksikator; 2-menzura; 3-lijevak za filtriranje; 4-lijevak za odvajanje; 5-satno staklo; 6-kristalizirka Slika 2.2 Pribor od hemijskog stakla: 1-epruvete; 2-čaša; 3-tikvica s ravnim dnom; 4-tikvica s okruglim dnom; 5-tikvica za destilaciju; 6-Erlenmeyerova tikvica PRCULANSKI PRIBR Dio laboratorijskog pribora izrađuje se od porculana (Slika 2.3), koji ima veću mehaničku čvrstoću i otpornost od stakla. Porculanske zdjelice i lončići izrađeni su od vrlo kvalitetnog porculana i mogu se zagrijavati na otvorenom plamenu, dok se tučak i avan, lijevci i pločice ne smiju zagrijavati Slika 2.3 Porculanski pribor: 1-tučak i avan; 2-porculanski lončić; 3-Büchnerov lijevak za filtriranje; 4-zdjelica za uparavanje 3

18 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE METALNI PRIBR Za izradu metalnog pribora koriste se najviše željezo, platina, bakar, nikal i neke legure. Jedan dio najvažnijeg metalnog pribora prikazan je na Slici Slika 2.4 Metalni pribor: 1- kleme; 2-prsten; 3-muf; 4-stativ; 5-štipaljke; 6-tronožac STALI PRIBR U preostali laboratorijski pribor spada pribor koji je načinjen od drveta, plastične mase, metala, gume, pluta, i sl., kao i pribor izrađen od više materijala. Jedan dio tog pribora prikazan je na Slici Slika stalak za epruvete; 2-trokut za žarenje; 3-mrežica; 4-štipaljka za epruvete PRANJE, ČIŠĆENJE I SUŠENJE LABRATRIJSKG PSUĐA Treba steći naviku pranja posuđa odmah nakon upotrebe, jer se tada najlakše uklanjaju nečistoće. Stakleno posude ne smije se čistiti mehaničkim sredstvima za čišćenje (pijesak, abrazivna sredstva, stakleni štapići, metalne žice) jer oni uzrokuju oštećenja stakla. Manje zaprljano posuđe pere se otopinom deterdženta, pomoću četke za pranje. Ako je posuđe dosta masno upotrebljavaju se organskia otapala, alkoholna otopina kalijevog hidroksida i hromsumporna kiselina *. Ukoliko se radi o onečišćenju anorganskim tvarima, za čišćenje se koriste hloridna kiselina, nitratna kiselina, sulfatna kiselina i zlatotopka. Nakon čišćenja bilo kojim od spomenutih sredstava posuđe treba dobro isprati vodovodnom vodom, a zatim tri puta destiliranom vodom. Posuđe je čisto kada se, nakon ispiranja destiliranom vodom, kapljice vode ne zadržavaju na zidovima stakla. prano posuđe treba ostaviti da se suši u ormariću. Brzo sušenje postiže se u sušnici. U sušnici se posuđe stavlja s otvorom prema gore, da bi vodena para mogla izaći. Kalibrirano posuđe (posuđe za mjerenje volumena) ne smije se sušiti u sušnici, već se suši u struji zraka. * Hromsumpornu kiselinu treba izbjegavati zbog njenih kancerogenih svojstava. 4

19 snovne laboratorijske operacije 3 SNVNE LABRATRIJSKE PERACIJE PRIBR I NAČINI ZAGRIJAVANJA Zagrijavanje spada među najvažnije operacije u hemijskom laboratoriju. Zagrijavanje se izvodi: a) direktno u plamenu b) preko mrežice c) u kupatilima d) pomoću električnih uređaja za zagrijavanje. Kod prva tri načina zagrijavanja najcešće se koriste plinski plamenici. U upotrebi su dosta često Meckerov plamenik i Tecluov plamenik, dok se najčešće upotrebljava Bunsenov plamenik (Slika 3.1). Bunsenov plamenik sastoji se od: postolja s dovodom plina, sapnice i dimnjaka s prstenom za regulaciju dovoda zraka. Kod novijih modela moguća je i regulacija dovoda plina na samom plameniku. Najveća količina topline oslobađa se pri potpunom sagorijevanju plina, kad je plamen skoro bezbojan. U bezbojnom plamenu Bunsenovog plamenika uočavaju se tri plamene zone (Slika 3.2): a) unutrašnja (A), gdje dolazi do miješanja plina i zraka i nema sagorijevanja. b) srednja (B), gdje je sagorijevanje nepotpuno. vaj dio plamena ima redukcijsko djelovanje, pa se naziva još i redukcijskom zonom. c) vanjska (C), gdje je sagorijevanje plina potpuno. Kako ovaj dio plamena ima oksidacijsko djelovanje, naziva se i oksidacijskom zonom. Slika 3.1 Plamenik po Bunsenu plamenu Slika 3.2 Plamene zone u Bunsenova plamenika Pri direktnom zagrijavanju staklenog posuđa u plamenu, plamen ne smije duže vrijeme zagrijavati jedno mjesto, jer može doći do omekšavanja stakla. Da bi se to izbjeglo, zagrijavanje treba izvoditi tako da se pri tom pomiče ili plamenik ili posuda. Stakleno posuđe (čaše, tikvice) preporučljivo je zagrijavati preko mrežice, jer se time umanjuje mogućnost pucanja. U slučaju kada je potrebno duže i ravnomjernije zagrijavanje, pri stalnoj temperaturi, upotrebljavaju se kupatila. Izbor kupatila ovisi o potrebnoj temperaturi zagrijavanja. Tako se kod zagrijavanja do temperature vrenja vode (100 C) najčešće koristi vodeno kupatilo. Za temperature do oko 350 C koriste se različita uljna kupatila. Pri radu s njima treba paziti da voda ne dospije u ulje, jer tada dolazi do prskanja ulja. Ako se pri radu ulje zapali ne smije se gasiti vodom, već se kupatilo prekrije salonitnom pločom. Za više temperature koristi se pješčano kupatilo, koje se sastoji od posude napunjene kvarcnim pijeskom. Za postizanje vrlo visokih temperatura upotrebljavaju se električne peći raznih tipova. 5

20 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE PRIBR I NAČINI MJERENJA TEMPERATURE Za mjerenje temperature u hemijskom laboratoriju najčešće se koriste živini termometri. Upotreba ovih termometara moguća je u intervalu od C (temperatura tališta žive) do 357 C (temperatura vrelišta žive). U slučaju da se razbije živin termometar, potrebno je sakupiti rasutu živu upotrebom bakarne žice ili praha sumpora, pri čemu nastaju manje toksični spojevi žive koji se lakše odstranjuju sa radne površine. Za temperature niže od C koriste se termometri u kojim je živa zamijenjena alkoholom (do -120 C). Radi lakšeg očitavanja temperature te tečnosti obojene su crvenom ili plavom bojom. PRIBR I NAČINI MJERENJA VLUMENA Uobičajeno je da se kod čvrstih tvari mjeri masa, a kod tečnosti i plinova volumen. Za mjerenja volumena plina najčešće se koriste gasne pipete i gasne birete, a za sakupljanje i približno mjerenje menzure uronjene u vodu. Za mjerenje volumena tečnosti služe menzure, pipete, birete i odmjerne tikvice Slika trbušasta i graduisana pipeta; 2-bireta; 3-odmjerni sud Menzure su graduisani stakleni cilindri izradeni od običnog stakla, a služe za približno određivanje volumena. Izrađuju se u raznim veličinama, najčešće od 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000 i 2000 ml. Za precizno odredivanje volumena služe pipete, birete i odmjerne tikvice. Pipete (Slika 3.3-1) su cilindričnog oblika i mogu biti trbušaste i graduisane. Trbušaste služe za odmjeravanje uvijek istog, određenog volumena, za koji su baždarene. Na suženom dijelu pipete je prstenasta oznaka (marka) do koje treba napuniti pipetu. Pipeta se puni usisavanjem. Uvijek se usisa nešto više tečnosti, pa se gornji otvor zatvori kažiprstom (ne palcem) i polako ispušta višak dok se nivo tečnosti ne spusti do oznake. Trbušaste pipete izrađuju se obično od 2, 5, 10, 25, 50, 100 i 200 ml. ve pipete preciznije su od graduisanih. Graduisane pipete izrađuju se u različitim veličinama i mogu se upotrebljavati za mjerenje različitih volumena od 0.1 ml na više. Birete (Slika 3.3-2) su dugačke graduisane staklene cijevi, koje se učvršćuju na stative. Za neutralne i kisele otopine upotrebljavaju se birete koje završavaju staklenim pipcem. Za bazne otopine koriste se birete koje završavaju gumenom cijevi s kapilarom i štipaljkom, jer baze otapaju staklo. Bireta ima raznih veličina i vrsta, već prema njihovoj namjeni. Najčešće se upotrebljavaju Mohrova i Schellbachova bireta. 6

21 snovne laboratorijske operacije dmjerni sudovi (Slika 3.3-3) su staklene posude kruškastog oblika s ravnim dnom i dugim uskim grlom na kojemu je prstenasta oznaka (marka) do koje treba napuniti sud. Na vrhu se zatvaraju izbrušenim grlom i čepom, koji omogućuje da se otopine u tikvicama mogu dobro izmiješati. dmjerne tikvice služe za pripremanje otopina određene koncentracije, a izrađuju se najčešće od 5, 10, 50, 100, 250, 500 i 1000 ml. Menzura, bireta i odmjerne tikvice pune se ulijevanjem, a pipete usisavanjem tečnosti na donji otvor. Pri očitavanju volumena promatra se donji menisk tečnosti, a treba se postaviti tako, tj. posudu treba držati, da menisk bude u visini očiju (Slika 3.4). Slika 3.4 Pravilno odmjeravanje volumena Temperatura tečnosti pri mjerenju treba biti približno jednaka temperaturi pri kojoj je posuda kalibrisana. Na svakoj kalibrisanoj posudi označena je temperatura pri kojoj je vršena kalibracija (najčešće 20 C). Pipete, birete i menzure kalibrisane su na izljev. To znači da je određeni volumen tečnosti postignut ispuštanjem tečnosti iz posude, te se ne smije npr. kod pipete puhati da izađe "zadnja kap". dmjerni sudovi kalibrisane su na uljev. Upotreba mehaničke propipete trovne tečnosti, lako isparljive tečnosti i korozivne tečnosti ne smiju se usisavati u pipetu ustima, već upotrebom mehaničke propipete (Slika 3.5) koja je izrađena od gume. Propipeta se donjim otvorom navuče na gornji otvor pipete. Stiskanjem prstima "ventila" A, uz istovremeno stiskanje loptastog dijela, istisne se iz loptastog dijela zrak i propipeta je spremna za usisavanje tečnosti u pipetu. Usisavanje se vrši stiskanjem "ventila" B. Usisavanje treba vršiti oprezno, da tečnost ne uđe u propipetu. Ispuštanje tečnosti vrši se pritiskanjem "ventila" C. Slika 3.5 Mehanička propipeta sim mehaničke propipete, za rad s otrovnim tečnostima, koriste se i klipne pipete, kao i mikropipete s promjenjivim nastavcima. 7

22 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE PRIBR I NAČINI MJERENJA MASE Uređaj koji omogućava mjerenja mase jest vaga. Za grubo određivanje mase služe tehničke vage, koje važu s preciznošcu ± 0.01 g (Slika 3.6). Analitičke vage služe za vrlo precizna mjerenja do ±0.0001g. Vage se smještaju u posebnu prostoriju, na posebno izradene stolove. Na taj način su zaštićene od mehaničkih udara, strujanja zraka, temperaturnih promjena i isparavanja hemikalija Slika 3.6 Tehničke vage (1-vaga s jednim tasom; 2-vaga s dva tasa; 3-elektronska vaga) Pravila korištenja vage Postupak vaganja propisuje proizvođač vage. Zbog toga je prije vaganja potrebno dobro proučiti uputstvo. pća pravila kojih se treba pridržavati kod vaganja su: a) Vagom je potrebno uvijek pažljivo rukovati. b) Predmet vaganja i tegove stavljati na zdjelicu vage i skidati s nje samo ako je vaga zakočena (aretirana). c) Na zdjelice se ne smiju stavljati vrući, vlažni ili nečisti predmeti. Predmet koji se važe mora imati temperaturu vage. d) Predmet vaganja nikada ne stavljati izravno na zdjelicu, već ga mjeriti u posudici za vaganje, satnom staklu ili lađici od papira. Isparljive tvari, čije pare mogu oštetiti vagu, uvijek vagati u dobro zatvorenim posudama. e) Tegove (ako ih vaga ima) hvatati samo pincetom iz kompleta tegova. Tegovi mase veći od 1 g prihvaćaju se pincetom tako da je svinuti kraj pincete okrenut prema gore, a tegovi od 0.5 g i manji tako da je svinuti kraj pincete okrenut prema dolje. Nakon upotrebe svaki teg treba vratiti na njegovo mjesto u kompletu tegova. Tegovi se ne smiju zamjenjivati iz jednog kompleta u drugi. f) Vage nikada ne opteretiti preko njenog kapaciteta vaganja. g) Kada nije u upotrebi, vagu uvijek držati zakočenu. h) Vagu održavati čistom i urednom. i) U slučaju bilo kakve neispravnosti vage, ne popravljati je sam već se obratiti asistentu. 8

23 snovne laboratorijske operacije HEMIKALIJE I PSTUPAK S NJIMA Hemikalije se čuvaju u staklenim i plastičnim bocama. Tečne hemikalije čuvaju se u bocama s uskim grlom (reagens boce), a čvrste u bocama sa širokim grlom (prahovke), (Slika 3.7). Boce uvijek moraju biti zatvorene čepom. Čepovi su najčešće od stakla, ali mogu biti od plastike, gume ili pluta, ovisno o prirodi hemikalije. 1 2 Slika reagens boca; 2-prahovka Čvrste hemikalije uzimaju se iz boce čistom plastičnom ili metalnom kašikom ili špatulom. Prilikom uzimanja tečnih hemikalija ne smije se ići pipetom direktno u bocu, već se hemikalija iz boce prelijeva u epruvetu ili čašu, te se odatle pipetom uzima potrebna količina. Višak se iz epruvete ili čaše ne smije vratiti natrag u bocu. Kad se iz boce vadi čep, treba ga staviti na stol tako da leži na svojoj široj bazi. Ako je stakleni čep na svojoj gornjoj strani spljošten drži se u ruci između prstenjaka i malog prsta (Slika 3.8). Slika 3.8 Pravilno držanje čepa U slučaju da se stakleni čep ne može lako izvaditi iz boce treba lagano udarati čepom po rubu stola, a ako ni to ne uspije obratiti se asistentu. Na bocama u kojima se čuvaju hemikalije nalijepljene su etikete s nazivima hemikalija, te prelijevanje treba izvoditi s one strane boce gdje se ne nalazi etiketa, kako se ista ne bi oštetila. Bocu iz koje je uzeta potrebna količina reagensa potrebno je odmah začepiti i spremiti na njeno mjesto. 9

24 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 10

25 Metode prečišćavanja organskih spojeva - Prekristalizacija 4 METDE PREČIŠĆAVANJA RGANSKIH SPJEVA PREKRISTALIZACIJA UVD Većina organskih spojeva koje izoliramo iz prirodnih materijala ili reakcijskih smjesa, sadrže primjese, odnosno nečistoće, koje treba odstraniti. Za prečišćavanje organskih spojeva upotrebljavaju se slijedeće metode: a) prekristalizacija b) sublimacija c) destilacija d) ekstrakcija e) hromatografija. Metoda prečišćavanja se bira na osnovu fizikalno-hemijskih osobina spoja koji se treba prečistiti. U nekim slučajevima koristi se kombinacija više metoda, npr. ekstrakcijakristalizacija, ekstrakcija-destilacija, hromatografija-prekristalizacija, itd. PREKRISTALIZACIJA Prekristalizacija je proces prečišćavanja čvrstih supstanci uklanjanjem nečistoća na osnovu razlike u topivosti. Postupak se sastoji u otapanju organskog spoja u pogodnom otapalu, na povišenoj temperaturi i sakupljanju izdvojenih kristala nakon hlađenja. Pogodno otapalo je ono koje na povišenoj temperaturi otapa umjerenu, a na sobnoj temperaturi minimalnu količinu organskog spoja. tapalo mora zadovoljiti slijedeće uslove: 1. nečistoće moraju biti dobro topive u hladnom otapalu, da bi pri hlađenju ostale otopljene, ili moraju biti praktično netopive, da bi se mogle odstraniti filtriranjem; 2. otapalo ne smije hemijski reagovati sa spojem kojeg treba prekristalizirati; 3. otapalo se mora lako odstraniti. U upotrebi su i mješovita otapala kao: etanol voda, sirćetna kiselina voda, benzen petroleter. Za otapanje organskih spojeva vrijede, grubo, slijedeća pravila; a) Slično se otapa u sličnom. b) U vodi su topivi oni organski spojevi koji u svojoj strukturi imaju jedan ili više atoma oksigena i nitrogena. c) Topivost organskih spojeva u vodi opada s porastom broja ugljikovih atoma u odnosu na oksigen i nitrogen. d) rganski spojevi su po pravilu topivi jedni u drugima. Postupak izbora otapala je slijedeći: mala količina organskog spoja (10-40 mg) stavi se u epruvetu i doda nekoliko kapi otapala uz miješanje staklenim štapićem. Ako se organski spoj otapa na sobnoj temperaturi, otapalo nije pogodno za kristalizaciju. Pogodano je ono otapalo u kojem se organski spoj otapa uz zagrijavanje. Po pravilu sva otapala koji imaju vrelište ispod 100 C zagrijavaju se na vodenom kupatilu, a na električnom grijaču ili plameniku ako im je vrelište iznad 100 C. 11

26 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE TAPAL FRMULA VRELIŠTE ( o C) TALIŠTE ( o C) GUSTĆA (g/ml) TPIVST U H 2 (g/100ml) sirćetna kiselina C 2 H topiva aceton C 3 H topiv benzen C 6 H ugljik tetrahlorid CCl hloroform CHCl cikloheksan C 6 H <0.10 dimetil sulfoksid (DMS) C 2 H 6 S topiv etanol C 2 H topiv dimetil eter C 4 H etil acetat C 4 H metanol CH topiv metilen hlorid CH 2 Cl toluen C 7 H voda H topiva teška voda (D 2 ) D topiva Tabela 4.1 sobine osnovnih otapala koja se koriste pri prekristalizaciji Kao onečišćenja mogu se naći: a) Mehanička onečišćenja (komadi papira, prašina, dijelovi čepa, itd.) koja se uklanjaju filtriranjem; b) Tragovi obojenih supstanci, koje se uklanjaju dodatkom male količine aktivnog uglja; c) Nusprodukti reakcije. Aktivni ugalj se dodaje na ohlađenu otopinu, koja se ponovo dovede do ključanja. U suprotnom, dolazi do intezivnog izdvajanja mjehurića zraka iz otopine, pa se može desiti da otopina iscuri iz tikvice. Aktivni ugalj na svoju površinu adsorbuje nečistoće i ne smije se dodavati u velikim količinama jer može za sebe vezati supstancu koju prečišćavamo. dređivanje tališta (tačke topljenja) Talište je fizikalna konstanta koja se najviše koristi za karakterizaciju čvrstih organskih spojeva, a definira se kao temperatura na kojoj čisti organski spoj prelazi u tekućinu pri pritisku od 101 kpa. Talište je fizikalna konstanta na osnovu koje se određuje čistoća spoja. Čisti spojevi se tale u temperaturnom intervalu ( C). Na vrijednost tališta bitno utiče prisustvo onečišćenja, tako da služi kao kriterijum čistoće. Ako je tačka topljenja niža od literaturne vrijednosti organski spoj nije čist, a ako je je veća onda to nije taj spoj, jer nečistoće mogu dovesti samo do depresije tališta. Talište se u organskom laboratoriju najčešće određuje u Thieleovu aparatu (Slika 4.1). Usitnjeni kristali čvrstog spoja unesu se u staklenu kapilaru zataljenu na jednom kraju, tako da visina kristala u kapilari iznosi 3-4 mm. Aparat je izrađen od tvrdog laboratorijskog stakla i napunjen otapalom visokog vrelišta (najčešće parafinsko ili silikonsko ulje, te sulfatna kiselina). Kapilara se priljubi uz termometar s malo otopine iz aparata tako da kraj kapilare s supstancom bude u razini s rezervoarom žive. Konstrukcija aparata omogućuje ravnomjerno miješanje otopine za vrijeme grijanja, a usjek u plutenom čepu, kroz koji prolazi termometar omogućuje prolaz parama otopine. Prilikom određivanja tališta nepoznatog organskog spoja preporučljivo je približno određivanje tališta bržim zagrijavanjem (oko 10 C u minuti). Nakon toga se pristupa tačnom određivanju tališta s novom količinom spoja, a kada temperatura dođe u blizinu nađene vrijednosti zagrijavanje se uspori (oko 1 C u minuti). 12

27 Metode prečišćavanja organskih spojeva - Prekristalizacija Promatra se taljenje kristala u kapilari i zabilježi temperatura početka taljenja i temperatura pri kojoj kristali pređu u tečnu fazu. vaj aparat služi za određivanje temperature taljenja supstanci koje se tale do 200 C, dok se supstance s višim talištem tale u aluminijskom bloku. Slika 4.1 Thielov aparat Slika 4.2 Mel-Tempov aparat Savremeniji aparati, kao što su Kofflerov i Mel-Temp aparat sadrže električni uređaj za postupno zagrijavanje, a topljenje kristala prati se uz pomoć mikroskopa. U Mel-Tempovom aparatu (Slika 4.2) organski spoj se također zagrijava u staklenoj kapilari, dok u Kofflerovom aparatu kristali organskog spoja se nalaze na predmetnom staklu. Korištenjem Kofflerovog aparata (Slika 4.3) moguće je opažati kristalnu strukturu, sublimaciju, izdvajanje kristalne vode, itd. Slika 4.3 snovni dijelovi Kofflerovog aparata 13

28 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE EKSPERIMENTALNI RAD ZADATAK VJEŽBE - Uraditi pripremna vježbanja. - Pripremiti čisto i suho laboratorijsko posuđe za prekristalizaciju. - dmjeriti uzorak organske supstance koju je potrebno prečistiti. - Izvesti prekristalizaciju prema navedenoj proceduri. - drediti talište za prekristaliziran uzorak. - Izračunati prinos prekristaliziranog uzorka. HEMIKALIJE I REAGENSI - benzojeva kiselina - dibenzilidenaceton - m-dinitrobenzen - etanol - 2-propanol - voda PRIBR I PREMA - vaga - električni grijač - vodeno kupatilo - čaša - 2 Erlenmeyerove tikvice - lijevak za filtriranje - stakleni štapić - Kofflerov aparat - Büchnerov lijevak - vakuum boca za filtriranje - filter papir MJERE PREZA - bavezno nositi zaštitne naočale. - tapala čija je vrelište ispod 100 C obavezno grijati na vodenom kupatilu. 14

29 Metode prečišćavanja organskih spojeva - Prekristalizacija IZVĐENJE VJEŽBE Prekristalizacija ZADATAK: Prekristaliziraj iz. dvagaj određenu količinu čvrstog spoja kojeg trebaš prekristalizirati i zabilježi odvaganu masu. U avanu homogeniziraj i spraši organski spoj. rganski spoj prenesi u suhu Erlenmayerovu tikvicu (nikad u čašu). Zagrij pogodno otapalo za prekristalizaciju do ključanja i postepeno ga sipaj u Erlenmayerovu tikvicu u kojoj se nalazi organski spoj, dok ne nastane zasićena otopina. topinu ohladi i dodaj malo aktivnog ulja i ponovo je pažljivo zagrij. Pripremi filter papir prema schemi na slici (konsultuj se s asistentom koji od dva prikazana načina ćes koristiti). Filtriraj vruću otopinu u čašu radi ukljanjanja neotopljenih onečišćenja. Prije filtriranja lijevak je potrebno zagrijati. Prilikom hlađenja filtrata dolazi do kristalizacije. Čašu sa kristalima stavi u ledeno kupatilo neko vrijeme. Na Büchnerovom lijevku filtriraj nastale kristale, te ih isperi hladnim otapalom, da se u potpunosti uklone tragovi matičnog luga. Kristale čistog spoja ostavi da se suše u sušnici na odgovarajućoj temperaturi (konsultuj se s asistentom), ili ih ostavi u svoj radni stol da se suše na sobnoj temperaturi. dredi talište (i interval topljenja) suhog prekristaliziranog organskog spoja. dvagaj prekristalizirani organski spoj i izračunaj prinos prekristalizacije. Na papirnoj lađici napiši svoje ime i prezime, te prinos, talište i naziv spoja koji si prekristalizirao-la i predaj asistentu. 15

30 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE PRIPREMNA VJEŽBANJA 1. Navedi metode prečišćavanja organskih spojeva. 2. Zašto se tačka topljenja spoja snižava u prisustvu nečistoća? bjasni! 3. Koliki je prinos prekristalizacije tribromfenola ako si uzeo-la 5 g ovog spoja, a nakon prekristalizacije vaga je pokazala 3.55 g čistog spoja? 16

31 Metode prečišćavanja organskih spojeva - Prekristalizacija IZVJEŠTAJ Ime i prezime: Grupa: Datum: Asistent: ZADATAK: Prekristalizacija iz. Prikaži račun prinosa: Prinos: Talište: Interval topljenja: PITANJA: 1. Šta mogu biti razlozi da spoj ne iskristalizira u matičnom lugu prilikom prekristalizacije? 2. bjasni ulogu aktivnog uglja u prekristalizaciji! 17

32 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 18

33 Metode prečišćavanja organskih spojeva - Destilacija 5 METDE PREČIŠĆAVANJA RGANSKIH SPJEVA DESTILACIJA UVD Destilacija je najčešća metoda prečišćavanja i izolacije tečnih spojeva. Tečna smjesa se pri temperaturi vrelišta prevede u paru koja se kondenzuje u destilat. Isparljivost nekog tečnog spoja zavisi o njegovom naponu para. Svaka je tečnost u ravnoteži s parom. Napon para tečnosti ovisan je o vrsti tvari i temperaturi. Povećanjem temperature napon para tečnosti raste. Kada se pritisak para tečnosti izjednači s vanjskim pritiskom tečnost vrije, a daljnje dovođenje toplote troši se na isparavanje tvari, a ne na povišenje temperature. Ta temperatura, pri kojoj se uspostavlja ravnoteža između plinske i tečne faze, je temperatura ključanja ili vrelište. Prema tome, destilacija je i metoda određivanja vrelišta spoja. Vrelište je funkcija vanjskog pritiska i zato treba naznačiti vrijednost pritiska pri kojem je vrelište određeno. Ako je pritisak u sistemu niži od atmosferskog, temperatura vrenja tečnosti je snižena. Svrha destilacije je: a) razdvajanje smjesa tečnosti različitog vrelišta b) otparavanje organskih otapala od neisparljivih spojeva c) identifikacija tečnih spojeva (određivanje vrelišta). Najčešće vrste destilacija koje se primjenjuju u organskom laboratoriju su: a) destilacija pri normalnom pritisku b) frakciona destilacija c) vakuumska destilacija d) destilacija vodenom parom. Vrsta destilacije koja će se koristiti bira se na osnovu fizikalno-hemijskih osobina spoja koji se destilira. dređivanje vrelišta (tačke ključanja) dređivanje vrelišta neke tečnosti obično se provodi metodom destilacije, ako su na raspolaganju količine veće od 4 do 5 ml. Zagrijavanjem tečnosti temperatura naglo raste do blizine vrelišta, a zatim polagano do konstantne vrijednosti. Ta konstantna vrijednost temperature je temperatura vrelišta ispitivane tekućine. Siwoloboffova metoda primjenjuje se za određivanje vrelišta uzoraka malih volumena ( ml) tečnosti. U epruvetu s tečnim spojem kojem se određuje vrelište, umetne se kapilara zataljena na jednom kraju tako da je otvoreni kraj kapilare uronjen u tečnost. Epruveta se pričvrsti za termometar, tako da nivo tečnosti u epruveti bude u razini s rezervoarom žive i sve zajedno se uroni u kupatilo (Slika 5.1). Slika 5.1 Siwoloboffova kapilara 19

34 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE Zagrijavanjem kupatila iz otvorenog kraja kapilare počinju povremeno izlaziti mjehurići zraka. Kada mjehurići počnu izlaziti kontinuirano zagrijavanje se prekida, a polaganim hlađenjem sistema mjehurići izlaze sve sporije. Temperatura na kojoj je iz kapilare izašao posljednji mjehurić zraka je vrelište ispitivane tečnosti. Destilacija pri normalnom pritisku Za prečišćavanje tečnih spojeva čije je vrelište do 200 C, kao i za razdvajanje tečnih smjesa čija se vrelišta razlikuju za više od 30 C, koristi se jednostavna destilacija pri normalnom pritisku. Kod ove vrste destilacije destilat se ne dovodi u dodir s parama koje izlaze iz tikvice. Slika 5.2 Aparatura za destilaciju pri normalnom pritisku Aparatura za destilaciju pri normalnom pritisku (Slika 5.2) sastoji se od: a) tikvice za destilaciju b) termometra c) hladila d) nastavka za hvatanje destilata - tzv. "lule" e) suda za hvatanje destilata (najčešće Erlenmeyerova tikvica ili balon). Čist spoj destilira u intervalu 1-2 C. Kada termometar pokaže veće promjene temperature zaustavlja se destilacija ili se zamjeni Erlemeyerica za sakupljanje destilata. Aparaturu za destilaciju treba sastavljati pažljivo da bi se izbjegle napetosti koje mogu prouzročiti lom stakla. Danas se, uglavnom, koristi posuđe s brušenim dijelovima koje se jednostavno spaja, ali, ako ono nije dostupno, pojedini dijelovi aparature spajaju se preko probušenih plutenih ili gumenih čepova koji su obloženi aluminijskom folijom. Tikvica za destilaciju se puni, kroz lijevak, najviše do 2/3 svog volumena, a radi ravnomjernog vrenja obavezno se dodaju kamenčići za vrenje ili staklene kuglice. Termometar se postavi tako da rezervoar žive bude 0.5 cm niže od otvora bočne cijevi tikvice. Hladilo se izabere prema vrelištu tečnosti. Hladilo se priključuje na vodu tako da voda struji prema gore (u suprotnom smjeru od kondenzata). Destilat se hvata na donjem otvoru hladila preko nastavka za hvatanje destilata - tzv. "lule". Erlenmeyerova tikvica u koju se hvata destilat ne smije biti čvrsto fiksirana za aparaturu. Kada je aparatura za destilaciju potpuno sastavljena i voda puštena kroz hladilo, tikvica se počinje zagrijavati. Tikvica se zagrijava plamenikom preko mrežice, ili pomoću vodenog, uljnog ili pješčanog kupatila. Kad se temperatura destilacije ustali, izmijeni se, bez prekida zagrijavanja, Erlenmeyerova tikvica s predfrakcijom i hvata glavna frakcija pri konstantnoj temperaturi ili u uskom temperaturnom intervalu. Kad se temperatura počne mijenjati, destilacija se prekine, a treba je svakako prekinuti kada u tikvici zaostane 2-3 ml tečnosti. bavezno se zabilježi temperatura ili temperaturni interval u kojem destilira glavna frakcija tečnosti. 20

35 Metode prečišćavanja organskih spojeva - Destilacija Frakciona destilacija Smjese tečnosti čija se vrelišta razlikuju za manje od 30 C ne mogu se odvojiti jednostavnom destilacijom, jer uz tečnost nižeg vrelišta već na početku destilacije destilira i tečnost višeg vrelišta. Za odvajanje takvih smjesa tečnosti primjenjuje se frakciona destilacija. Slika 5.3 Aparatura za frakcionu destilaciju Frakciona destilacija je postupak u kojem se dio destilata (tzv. refluks) s pomoću posebne kolone, postavljene između tikvice i hladila, vraća u tikvicu, pri čemu dolazi u dodir s uzlazećim parama. Prolaženjem pare kroz kolonu dolazi do uspostavljanja niza uzastopnih ciklusa isparavanje - kondenzacija i para se postupno obogaćuje komponentom nižeg vrelišta, koja prva destilira u više ili manje čistom obliku. Aparatura za frakcionu destilaciju razlikuje se od aparature za jednostavnu destilaciju po koloni koja je postavljena okomito između tikvice s okruglim dnom i hladila (Slika 5.3). Površina u koloni mora biti što veća radi veće dodirne površine kondenzata i uzlazeće pare. Zato se kolone za frakcionu destilaciju pune inertnim materijalom poput komadića staklenih cjevčica ili kuglica, komadića porculana ili nehrđajućom čeličnom spužvom, ili su im stjenke oblikovane tako da imaju što veću površinu npr. Vigreuxova kolona koja se i najčešće koristi. Frakciona destilacija izvodi se na isti način kao i jednostavna destilacija. Destilacija pri sniženom pritisku Slika 5.4 Aparatura za destilaciju pri sniženom pritisku Destilacija pri sniženom pritisku, odnosno vakuumska destilacija, služi za razdvajanje i prečišćavanje spojeva koji se raspadaju pri temperaturi vrelišta, pri atmosferskom pritisku. Sniženjem pritiska sistema se snizi vrelište tečnosti. va vrsta destilacije se može kombinovati sa frakcionom destilacijom (Slika 5.4). Aparatura za vakuum-destilaciju sastoji se od Claisenove tikvice ili okrugle tikvice s Claisenovim nastavkom, termometra, hladila, lule i suda za prikupljanje destilata. Kapilara koja je postavljena u vertikalni odvod Claisenova nastavka ide gotovo do dna tikvice i služi za regulaciju vrenja. Zbog razlike pritisaka sistema i okoline zrak struji kroz kapilaru i miješa tečnost. Lula koja se koristi kod ove destilacije ima brušeni nastavak na oba kraja i odvod za priključivanje na sisaljku na vodeni mlaz ili vakuum-pumpu. Kod vakuum-destilacije kao posuda za prikupljanje destilata ne smije se nikad upotrebljavati Erlenmeyerova tikvica nego samo tikvica s okruglim dnom (zbog opasnosti od implozije). Pri otparavanju organskih otapala često se koristi rotavapor čiji su sastavni dijelovi prikazani na Slici 5.5. Rotavapor je instrument koji radi na principu destilacije pri sniženom pritisku. 21

36 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE Slika 5.5 Shema rotavapora. Destilacija vodenom parom Slika 5.6 Aparatura za destilaciju vodenom parom. Destilacija vodenom parom se koristi za prečišćavanje i odvajanje tečnosti i čvrstih spojeva koji se ne miješaju s vodom i ne raspadaju pri temperaturi od oko 100 C. peracija podrazumijeva isparavanje spoja pomoću vodene pare. Zbog niskog pritiska vodene pare u sistemu (5-10 mmhg na 100 C) moguća je destilacija spojeva koji imaju vrelišta iznad 100 C. va metoda omogućava izolaciju spojeva koji su termolabilni na višim temperaturama. Aparatura za destilaciju vodenom parom (Slika 5.6) nešto je modificirana u odnosu na aparaturu za jednostavnu destilaciju. Vodena para se razvija u balonu sa vodom (generator pare), s tim što se balon za destilaciju ne grije direktno, već se u njega uvodi vodena para pomoću cjevčice koja povezuje balon za destilaciju i balon u kojem ključa destilovana voda. Balon za razvijanje vodene pare puni se destilovanom vodom do 2/3 volumena, a staklena cijev koja je kroz pluteni čep postavljena gotovo do dna balona služi za izjednačavanje pritiska u sistemu ("sigurnosni ventil"). Dovod pare priključuje se na aparaturu tek kada para počne izlaziti iz kotlića. Vrste hladila za destilaciju U zavisnosti od vrelišta tečnog spoja koji se treba destilirati, vrši se odabir hladila koje će se koristiti pri destilaciji. Najčešće se koristi Liebigovo hladilo (Slika 5.7-1), koje se nekad naziva i Westovo hladilo. vo hladilo ima unutrašnju cijev sa tankim zidovima i uski prostor između te cijevi i debelim vanjskim zidom. Razlog ovakve konstrukcije Liebigovog hladila je u brzom protoku hladne vode kroz hladilo, čime se postiže veća efikasnost hlađenja pare. Mogu se upotrijebiti različite dužine hladila (od 6 do 50 cm), u zavisnosti od količine spoja ili smjese koja se destilira, te od vrste reakcije koja se vrši. Davisovo hladilo (Slika 5.7-2) i Grahamovo hladilo (Slika 5.7-3) su primjeri efikasnih hladila koji imaju dvije površine hlađenja koje su u kontaktu s destilatom. Na Slici prikazana je shema Friedrichovog hladila koje se koristi pri sintezama kao povratno hladilo (refluks) ili u klasičnoj destilaciji. Hladilo na Slici se najčešće koristi pri vakuum destilaciji gdje je medij za hlađenje tečnosti suhi led (C 2 ) ili smjesa suhog leda i acetona. Ako je potrebno izvršiti destilaciju tečnosti čije je vrelište na visokim temperaturama, a nije potrebno snižavati pritisak sistema, onda se koristi zračno hladilo (Slika 5.7-6). vo hladilo koristi sobnu 22

37 Metode prečišćavanja organskih spojeva - Destilacija temperaturu zraka za hlađenje destilata. Sličnu konstrukciju i ulogu ima i Vigreuxovo hladilo (Slika 5.7-7) koje se najčešće koristi pri frakcionim destilacijama Slika 5.7 Hladila za destilaciju (1-Liebigovo hladilo; 2-Davisovo hladilo; 3-Grahamovo hladilo; 4-Friedrichovo hladilo; 5-hladilo za vakuum destilacije; 6-zračno hladilo; 7-Vigreuxovo hladilo. 23

38 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE EKSPERIMENTALNI RAD ZADATAK VJEŽBE - Uraditi pripremna vježbanja. - Pripremiti čisto i suho laboratorijsko posuđe za destilaciju. - dmjeriti uzorak organskog spoja koji je potrebno prečistiti. - Izvesti destilaciju prema navedenoj proceduri. - drediti vrelište destiliranog uzorka. - Izračunati prinos destiliranog uzorka. HEMIKALIJE I REAGENSI - etanol - aceton - 2-propanol PRIBR I PREMA - menzura - električni grijač - vodeno kupatilo - čaša - 2 Erlenmeyerove tikvice - lijevak - Liebigovo hladilo - termometar - lula za destilaciju - tikvica za destilaciju MJERE PREZA - bavezno nositi zaštitne naočale. - tapala čija je tačka ključanja ispod 100 C obavezno grijati na vodenom kupatilu. - bratiti pažnju na zapaljivost etanola i acetona. 24

39 Metode prečišćavanja organskih spojeva - Destilacija IZVĐENJE VJEŽBE Destilacija ZADATAK: Predestiliraj. Menzurom odmjeri određeni volumen tečnog spoja kojeg treba prečistiti. Sastavi aparaturu za destilaciju. rganski spoj prenesi pomoću lijevka u suhu tikvicu za destilaciju, do 2/3 volumena tikvice. Termometar mora biti postavljen tako da se spremnik žive nalazi na mjestu gdje pare tečnog spoja odlaze u Liebigovo hladilo u kojem se kondenziraju. Destilaciju prekinuti u trenutku kada temperatura počne rasti, što znači da je željeni spoj predestiliran. Destilaciju nikad vršiti do kraja. Kada se aparatura ohladi, rastavi je, a menzurom odmjeri volumen predestiliranog spoja i izračunaj prinos destilacije. Predestilirani spoj prenesi u Erlenmeyerovu tikvicu i zatvori je odgovarajućim čepom. Na tikvici napiši svoje ime i prezime, te prinos, tačku ključanja i naziv spoja koji si predestilirao-la i predaj asistentu. 25

40 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE PRIPREMNA VJEŽBANJA 1. Na koji način se vrši zagrijavanje tikvice za destilaciju ako je vrelište 60 C, odnosno 160 C? 2. Kada se koristi vodeno hladilo za destilaciju ili kao povratno hladilo (refluks), voda ulazi kroz niži otvor hladila, a izlazi na višem! Zašto? 3. Koliki je prinos destilacije benzaldehida ako si uzeo-la 25 ml ovog spoja, a nakon destilacije dobio-la si 17 ml čistog spoja? 26

41 Metode prečišćavanja organskih spojeva - Destilacija IZVJEŠTAJ Ime i prezime: Grupa: Datum: Asistent: ZADATAK: Destilacija. Prikaži račun prinosa: Prinos: Vrelište: Interval ključanja: PITANJA: 1. Kada se koristi Liebigovo, a kada zračno hladilo pri destilaciji? 2. bjasni kada se koristi vakuumska destilacija, a kada destilacija vodenom parom! 27

42 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 28

43 Kvalitativna elementarna analiza 6 KVALITATIVNA ELEMENTARNA ANALIZA UVD Elementarna analiza je prvi stepen u određivanju sastava i strukture čistog organskog spoja. rganski spojevi su izgrađeni od relativno malog broja elemenata. Elementi koji ulaze u sastav organskih spojeva su: ugljik (karbon), vodik (hidrogen), kisik (oksigen), dušik (nitrogen), sumpor, halogeni elementi (hlor, brom, jod, fluor), fosfor i neki metali (npr. željezo, magnezij). Za njihovo dokazivanje koriste se uobičajene analitičke reakcije, ali je potrebno elemente iz kovalentno građenog organskog spoja prevesti u ionski spoj. Ako se organski spoj pomiješa sa bakar(ii) oksidom i zagrije, ugljik prelazi u ugljik dioksid, koji se dokazuje uvođenjem u otopinu barijum hidroksida, pri čemu dolazi do taloženja bijelog barijum karbonata. Voda nastala oksidacijom vodika izdvaja se u obliku kapljica na hladnom dijelu epruvete. Kisik se ne dokazuje direktno u organskim spojevima. Nitrogen, sumpor i halogeni elementi se dokazuju nakon razaranja organskog spoja elementarnim natrijumom, pri čemu nastaju ionski spojevi. Postupak razaranja organskog spoja elementarnim natrijumom naziva se Lassaigneova proba. NaCN C, H,, S, N, X Na X, X = F, Cl, Br, I Na 2 S Nitrogen iz organskog spoja žarenjem sa natrijumom prelazi u natrijum cijanid. Dodatkom svježe otopine željezo(ii) sulfata i željezo(iii) hlorida nastaje plavo obojenje koje potiče od željezo(iii) heksacijanoferata(ii). Fe CN - Fe (CN) 2 4 Fe Fe(CN) CN - Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 Cijanidini ion se može dokazati i reakcijom nastajnja dinitrobenzen dianiona koji je plavoljubičast u baznoj sredini. N + - N + - NaCN + + CN - Na + N + - N + - 2NaH N + - N + - Na + N + - Na Na + - plavo-ljubičast + NaCN + H 2 U slučaju da se u uzorku nalaze i nitrogen i sumpor, prilikom raščinjavanja s elementarnim natrijumom može se desiti da nastane natrijum tiocijanat (NaSCN), koji se dokazuje 29

44 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE reakcijom sa trovalentnim ionima željeza, pri čemu nastaje crveno obojenje željezo(iii) heksatiocijanata. 6NaSCN + FeCl 3 Na 3 Fe(SCN) 6 + 3NaCI Sumpor preveden u sulfidni ion daje crni talog olovo sulfida sa olovo acetatom ili olovo nitratom. Pb 2+ + S 2- PbS Sulfidni ion se može dokazati i reakcijom sa natrijum nitroprusidom pri čemu nastaje plavoljubičasto obojenje. Na 2 S + Na 2 Fe(CN) 5 N Na 4 [Fe(CN) 5 NS] + 2NaH Prisustvo halogenih elemenata u organskom spoju dokazuje se Beilsteinovom reakcijom. rganski spoj se sagori na bakarnoj žici. Nastali bakar halogenid boji plamen intenzivno zeleno. Halogeni elementi u obliku halogenidinih iona, u prisustvu srebro nitrata daju taloge srebro halogenida koji se međusobno razlikuju po boji i topivosti u amonijum hidroksidu. X - + Ag + AgX AgX + 2NH 4 H Ag(NH 3 ) + 2 X - + 2H 2 Instrumentalna elementarna analiza Za elementarnu analizu danas se koriste instrumenti (elementni analizatori ili CHN analizatori) za brzo određivanje C, H, N, S i u organskim spojevima. Uzorci se sagorijevaju u struji čistog oksigena uz automatsko mjerenje nastalih plinova sagorjevanja. U suvišku oksigena organski spoj u potpunosti sagorjeva uz nastanak C 2, H 2, N 2 N 2 i S 2. Plinovi se zatim miješaju i homogeniziraju. Nakon homogeniziranja, plinovi se odvajaju kroz kolone i njihove količine se mjere detektorima toplotne vodljivosti. Da bi se sadržaj oksigena direktno odredio u organskom spoju, uzorak se pirolizira u struji He/H 2 na 1000 C. Nastali produkti s oksigenom se pretvaraju u C pomoću platinskog reagensa. Nakon separacije plinova, količina nastalog C se također mjeri pomoću detektora toplotne vodljivosti. 30

45 Kvalitativna elementarna analiza EKSPERIMENTALNI RAD ZADATAK VJEŽBE - Uraditi pripremna vježbanja. - drediti elemente koji ulaze u satav organskog spoja. - Dokazati prisustvo karbona i hidrogena. - Izvršiti raščinjavanje s elementarnim natrijumom. - Navedenim postupkom dokazati prisustvo ostalih elementa u spoju. HEMIKALIJE I REAGENSI - bakar(ii) oksid, Cu - barijum hidroksid, Ba(H) 2 - elementarni natrijum - olovo(ii) acetat, Pb(CH 3 C) 2 - acetatna kiselina, CH 3 CH - željezo(ii) sulfat, FeS 4 - željezo(iii) hlorid, FeCl 3 - sulfatna kiselina, H 2 S 4 - srebro nitrat, AgN 3 - amonijum hidroksid, NH 4 H - hlorna voda - ugljiktetrahlorid, CCl 4-4-nitrobenzaldehid u 2-metoksietanolu - 1.7% 1,2-dinitrobenzen u 2-metoksietanolu - 2% NaH - natrijum nitroprusid, Na 2 Fe(CN) 5 N PRIBR I PREMA - stalak sa epruvetama - bakarna žica - čaša - lijevak za filtriranje - Bunsenov plamenik MJERE PREZA - bavezno nositi zaštitne naočale. - Poseban oprez pri radu s elementarnim natrijem. Sloj nahvatanog oksida očistiti nožem ili žiletom. dstranjeni komadi natrijuma se ubace u čašicu s etanolom. Posebno obratiti pažnju da natrijum ne dođe u kontakt s vodom. 31

46 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVĐENJE VJEŽBE Elementarna analiza nepoznatog organskog spoja ZADATAK: drediti elemente koji se nalaze u nepoznatom organskom spoju. DKAZIVANJE KARBNA I HIDRGENA Dokazivanje karbona i hidrogena se provodi istovremeno. U epruveti pomiješaj uzorak sa malom količinom bakarnog oksida. Epruveta se začepi plutanim čepom kroz koji je provučena savijena staklena cjevčica koja se uroni u drugu epruvetu sa otopinom barijum hidroksida. Epruveta se zagrijava plamenikom prvo postepeno, a zatim intenzivnije. Zamućenje u epruveti sa barijum hidroksidom je dokaz da je izvojen C 2, jer je kao posljedica reakcije nastao bijeli talog BaC 3. Kapljice vode na hladnom dijelu epruvete su nastale usljed oksidacije hidrogena. RAŠČINJAVANJE RGANSKG SPJA U epruvetu stavi g organskog spoja i mali komadić čistog natrijuma. Zagrijavaj epruvetu na plamenu uz veliki oprez. Postepeno povećavaj zagrijavanje epruvete na plamenu, te dovedi njen donji dio do usijanja. Usijanu epruvetu razbij u čaši u kojoj se nalazi ml destilovane vode. Čašu sa otopinom razorenog organskog spoja zagrij i vruću otopinu profiltriraj da se uklone komadići stakla. DKAZIVANJE NITRGENA Eksperiment 1 dokazivanje CN - Na oko 2 ml filtrata dodaj 5-6 kapi 5% otopine željezo(ii) sulfata i blago zagrij na vodenom kupatilu. Epruvetu sa otopinama ohladi i dodaj razblažene sulfatne kiseline do kisele reakcije. 32

47 Kvalitativna elementarna analiza Kiselost otopine provjeri plavim lakmus papirom. U kiseloj sredini boja plavog lakmus papira prelazi u crvenu. U epruvetu dodaj 2-3 kapi 5% željezo(iii) hlorida i razblažene sulfatne kiseline do kisele reakcije. Pojava plave boje otopine (Berlinsko modrilo) ukazuje na prisustvo nitrogena.* *U slučaju da u uzorku nalaze i nitrogen i sumpor, prilikom raščinjavanja uzorka s elementarnim natrijumom može se desiti da nastane natrijum tiocijanat (NaSCN), pa će boja otopine pri dokazivanju nitrogena biti intenzivno crvena. Eksperiment 2 dokazivanje CN - U epruveti pomiješaj 1 ml 4-nitrobenzaldehida u otopini 2-metoksietanola, 1 ml 1.7% otopine 1,2-dinitrobenzena u 2-metoksietanolu i dodaj par kapi 2% otopine natrijum hidroksida. U epruvetu dodaj par kapi filtrata. U prisustvu nitrogena, u obliku cijanidnog iona, u filtratu, nastaje plavo-ljubičasto obojenje. DKAZIVANJE SUMPRA* *Ako se sumpor nalazi u obliku SCN - iona, onda se ne može dokazati slijedećim reakcijama, jer nije nastao S 2- ion. Eksperiment 1 Na oko 2 ml filtrata dodati par kapi sirćetne kiseline i 5-6 kapi olovo-acetata. Pojava crnog taloga** ukazuje na prisustvo sumpora. **U slučaju da u uzorku nalazi iod, u reakciji sa olovo(ii) acetatom nastat će žuti talog olovo(ii) iodida. Eksperiment 2 Na oko 1 ml filtrata dodaj par kapi 2% otopine natrijum nitroprusida. Pojava plavo-ljubičastog obojenja ukazuje na prisustvo sulfidnog iona u filtratu. 33

48 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE DKAZIVANJE HALGENIH ELEMENATA Eksperiment 1 Beilstein test Zažari bakarnu žicu na plameniku do crvenog usijanja. Užarenom žicom uzmi malo uzorka koji nije raščinjen elementarnim natrijumom, te bakarnu žicu ponovo unesi u plamen. U prisustvu halogenih elemenata, nastaju bakarne soli halogenida koje plamen boje intenzivnom zelenom bojom.* *Ako Beilstein test nije bio pozitivan, nije potrebno vršiti slijedeće reakcije. Eksperiment 2 taložna reakcija Ako su u ispitivanom uzorku dokazani sumpor ili nitrogen, na oko 3 ml filtrata dodati par kapi razblažene nitratne kiseline, te otopinu zagrij na vodenom kupatilu da se izdvoje nastali hidrogen sulfid ili hidrogen cijanid. hlađenoj otopini dodaj par kapi otopine srebro nitrata. Stvaranje taloga dokaz je prisustva halogenih elemenata: 1. ako je talog bijel i topiv u koncentrovanom amonijum hidroksidu nastao je srebro hlorid; 2. ako je talog blijedosmeđ i teško topiv u koncentrovanom amonijum hidroksidu nastao je srebro bromid; 3. ako je talog blijedožut i netopiv u koncentrovanom amonijum hidroksidu nastao je srebro iodid. Eksperiment 3 izdvajanje halogenih elemenata u elementarnom obliku Na 1-2 ml filtrata dodati 0,5 ml hlorne vode i 1-2 ml ugljik tetrahlorida. Epruvetu promućkaj i ostavi da se slojevi razdvoje: 1. ako je donji sloj ugljik tetrahlorida smeđe obojen, u uzorku je prisutan brom; 2. ako je donji sloj ugljik tetrahlorida ljubičasto obojen, u uzorku je prisutan iod; 3. ako je donji sloj ugljik tetrahlorida bezbojan, u uzorku je prisutan hlor (ali samo u slučaju da je bila pozitivna reakcija s srebro nitratom). 34

49 Kvalitativna elementarna analiza PRIPREMNA VJEŽBANJA 1. Napiši hemijske reakcije koje se dešavaju prilikom dokazivanja karbona i hidrogena u nepoznatom organskom spoju! 2. Zašto je pri elementarnoj analizi potrebno raščinjavati organski spoj s natrijumom? 3. Sumpor se u organskom spoju dokazuje dodatkom: a) željezo(ii) sulfata i željezo(iii) hlorida b) olovo(ii) acetata c) srebro hlorida znači šta je tačno! 4. piši kako bi dokazao-la prisustvo ioda u nepoznatom organskom spoju! 35

50 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVJEŠTAJ Ime i prezime: Grupa: Datum: Asistent: ZADATAK: drediti elemente koji se nalaze u nepoznatom organskom spoju. C H N S Cl Br I Za svaki dokazani element u nepoznatom organskom spoju napiši hemijsku reakciju dokazivanja: C H N S Cl Br I 36

51 Kvalitativna elementarna analiza PITANJA: 1. dredi procentni sastav elemenata monohloretanske kiseline! 2. Kako se uništava višak natrijuma pri raščinjavanju organskog spoja? 37

52 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 38

53 Sinteza aspirina 10 SINTEZA ASPIRINA UVD Aspirin, u svijetu svakako najšire korišteni lijek, ima zanimljivu istoriju. Prije gotovo 2500 godina, u Grčkoj je bilo zabilježeno da korištenje ekstrakata kore vrbe i topole pomaže kod ublažavanje bolova i simptoma groznice. Postoje zapisi da su američki Indijanci, još prije Kolumbova vremena, pripremali specijalne čajeve od kore drveta vrbe za snižavanje visoke temperature. Godine 1763., sveštenik Edward Stone je donio ove ekstrakte i čajeve u Evropu, a početkom XIX stoljeća, aktivni sastojak iz kore vrbe i cvjetova medunike koja je imala slične terapeutske karakteristike, izoliran je i identificiran kao salicin (prema salix, latinskom nazivu za vrbu). Po svojoj strukturi salicin je fenolski glikozid koji se u reakciji sa vodom, hidrolizom, mogao prevesti u salicilalkohol (saligenin), a ovaj zatim oksidirati, dajući salicilnu kiselinu. Pokazalo se da je salicilna kiselina čak efikasnija od salicina u snižavanju temperature, a da ima i analgetska i antiinflamatorna svojstva. CH2H glukoza CH2H H CH H salicin saligenin salicilna kiselina Mada je sredinom prošlog stoljeća bilo moguće sintetizirati salicilnu kiselinu u laboratoriji, koja se već tada proizvodila u značajnim količinama za terapeutske svrhe, na žalost, njena kisela svojstva uzrokovala su ozbiljne nadržaje sluzokože usta, grla i stomaka. Godine u upotrebu je uvedena njena natrijumova so i mada je so bila manje kisela, zapravo imala je ne posebno ugodan slatkast ukus, ona nije smanjila stomačne smetnje. C-Na+ H natrijum salicilat Godine Felix Hoffman, hemičar koji je radio u Bayerovoj laboratoriji u Njemačkoj, otkrio je praktičan sintetski put za dobivanje esterskog derivata salicilne kiseline, acetilsalicilnu kiselinu. CH CCH3 acetilsalicilna kiselina Nađeno je da acetilsalicilna kiselina, iako slabija kiselina, ima ista medicinska svojstva kao salicilna kiselina, ali bez neprijatnog ukusa i ne uzrokuje stomačne probleme. Acetilna grupa efikasno maskira kiselost lijeka tokom njegovog unošenja u organizam i nakon što prođe u tanko crijevo, on se ponovo prevodi u salicilnu kiselinu koja onda ulazi u krvotok i vrši svoje analgetsko djelovanje. Bayer je nazvao svoj novi proizvod aspirin, izvodeći njegovo ime iz prefiksa a za acetil i nastavka -spir, prema latinskom nazivu Spirea ulmaria za biljku meduniku iz čijeg cvijeta je salicilna kiselina bila prvi put izolirana. Lijek je patentiran 61

54 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 1899.godine, a 1915.godine Bayerov Aspirin je postao komercijano raspoloživ kao lijek bez recepta. Zaštićeno trgovačko ime još je u vlasništvu iste kompanije. Danas je aspirin jedan od najčešće korištenih lijekova u svijetu. Njegova svojstva ga čine moćnim analgetikom (uklanja bolove), antipiretikom (snižava visoku temperaturu) i antiinflamatornim lijekom (smanjuje upale). Međutim, aspirin nije bez mana. n još uvijek uzrokuje izvjesne stomačne nadražaje kod nekih osoba i procjenjuje se da se oko 1 ml krvi gubi iz želučanog zida na svaki gram unesenog aspirina, što može dovesti do nedostatka željeza ili čak čira na želucu. ve komplikacije se mogu izbjeći priređivanjem aspirina sa posebnom mikro-prevlakom koja spriječava njegovo prijevremeno otapanje, odnosno uz upotrebu puferskih dodataka tabletama aspirina. Poznato je da aspirin utiče na normalno zgrušavanje krvi što može biti prednost u prevenciji srčanih tegoba. Reye-ov sindrom, rijetka ali ozbiljna i često fatalna bolest, povezuje se sa aspirinom, što ograničava njegovu primjenu kod djece i mladih. Tek posljednjih godina biohemičari su počeli da razumijevaju čudesno djelovanje aspirina. Smatra se da aspirin spriječava stvaranje prostaglandina, jedne klase spojeva koji su odgovorni za izazivanje bola, groznice ili lokalne upale. Istorija aspirina je tipičan primjer za mnoge medicinske preparate koji su danas u upotrebi, a počeli su se primjenjivati kao sirovi biljni ekstrakti ili narodni lijekovi. Hemičari su prvo izolirali aktivnu komponentu, odredili njenu strukturu, a zatim izvršili izmjene u cilju poboljšanja originalne supstance. Dalja poboljšanja ovog popularnog i efikasnog lijeka biće moguća onda kada se ustanovi tačan mehanizam interakcije aspirina sa prostaglandinima. TERIJSKE SNVE EKSPERIMENTA Esteri su važna klasa organskih spojeva široko rasprostranjenih u prirodi koje organizmi sintetiziraju tokom relativno kompleksnog, višestepenog procesa kataliziranog enzimima. Međutim, laboratorijski i industrijski procesi dobivanja estera su prilično jednostavni. Uobičajeni način direktne esterifikacije karboksilne kiseline alkoholom je jednostavan postupak, ali je prinos reakcije relativno mali, pošto voda koja se stvara u reakciji vrši hidrolizu nastalog estera. R H + H C R H+ R R + H2 alkohol kiselina ester voda Aspirin, koji prema svojim strukturnim karakteristikama spada u klasu estera, lako se priređuje u laboratoriji u reakciji salicilne kiseline sa acetatnom kiselinom ili anhidridom acetatne kiseline. C C H C + H H CH3 salicilna kiselina acetatna kiselina H2S4 C C H + H2 CH3 acetilsalicilna kiselina (aspirin) 62

55 Sinteza aspirina Iako u gornjoj reakciji nastaje aspirin, zbog svoje male brzine, ova reakcija nije pogodna za korištenje u ovom eksperimentu. Umjesto acetatne kiseline, kao izvor kiseline, koristiće se acetanhidrid, anhidrid acetatne kiseline, (anhidridi su derivati kiselina nastali iz dvije molekule kiseline iz kojih je uklonjena molekula vode). vo je ista reakcija esterifikacije gdje fenolska -H grupa u salicilnoj kiselini igra ulogu alkohola, a acetanhidrid reaguje kao kiselina. To je reakcija koja se primjenjuje pri komercijalnoj proizvodnji aspirina. Acetanhidrid je efikasan acetilirajući agens zbog svoje relativne sigurnosti pri upotrebi i niske cijene, a kao jedan od produkata reakcije, umjesto vode, nastaje acetatna kiselina koja pomaže odvijanje reakcije u desno. H H + H 3 C C H 3 H 2 S 4 ili H 3 P 4 H H 3 C + H CH3 salicilna kiselina acetanhidrid acetilsalicilna kiselina 63

56 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE EKSPERIMENTALNI RAD ZADATAK VJEŽBE - Uraditi pripremna vježbanja. - Pripremiti čisto i suho laboratorijsko posuđe za sintezu aspirina. - Izvesti sintezu aspirina prema datoj proceduri. - Izolirati i prečistiti sintetizirani preparat. - Uraditi test na prisustvo salicilne kiseline u sintetiziranom preparatu. - Izvesti stehiometrijski račun i naznačiti prinos u procentima. HEMIKALIJE I REAGENSI - salicilna kiselina - acetanhidrid - sulfatna kiselina (ili fosfatna kiselina) - etanol - otopina željezo(iii) hlorida (5% FeCl 3 ) - fenol PRIBR I PREMA - vaga - električni grijač - vodeno kupatilo - čaše, različite veličine - Erlenmeyerova tikvica, 100 ml - Büchnerov lijevak - vakuum boca za filtriranje - satno staklo - epruvete - pipeta i propipeta - Pasterove pipete - termometar (360 C) - aparatura za određivanje tačke topljenja - filter papir MJERE PREZA - bavezno nosi zaštitne naočale tokom cijelog eksperimenta. - NE NSI kontaktna sočiva pri radu sa acetanhidridom. - Izbjegavaj udisanje para acetanhidrida. - Rukovanje ovom hemikalijom izvodi u digestoru. - Acetanhidrid može uzrokovati kašalj i djeluje nadražujuće na nos i grlo. - Ako acetanhidrid dospije u oči, treba ih isprati obilnim količinama vode. dmah zatraži medicinsku pomoć! - Ako acetanhidrid dođe u dodir sa kožom, ne treba paničiti. n neće uzrokovati trenutna oštećenja, ali ga treba isprati sa kože što prije. - Ukloni odjeću na koju je prosut acetanhidrid, isperi kožu ispod tog dijela odjeće, ukoliko je bila u kontaktu i ne nosi tu odjeću ponovo prije nego se opere. 64

57 Sinteza aspirina - U radu sa sulfatnom kiselinom, pridržavaj se uobičajenih uputstava za rad sa ovom izuzetno nagrizajućom hemikalijom koja zahtijeva veliku pažnju pri rukovanju. - Izbjegavaj dodir sulfatne kiseline sa kožom, odjećom, cipelama, dnevnikom rada i naravno - sa očima! - Ako sulfatna kiselina dođe na kožu, odmah je isperi velikim količinama vode. - Ukoliko sulfatna kiselina dospije u oko, HITN zatraži pomoć! - U radu sa etanolom vodi računa o njegovoj zapaljivosti. 65

58 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVĐENJE VJEŽBE Sinteza aspirina ZADATAK 1: Sintetiziraj aspirin. Pripremi vodeno kupatilo. Izvagaj oko 2.0 g salicilne kiseline u čistu i suhu Erlenmayerovu tikvicu od 100 ml. Zabilježi tačnu težinu salicilne kiseline koja je odvagana (tačnost do g). Prije nastavka procedure, provjeri da li je temperatura vodenog kupatila između o C, što odgovara optimalnim uslovima eksperimenta. U digestoru pipetom odmjeri 5 ml acetanhidrida i pažljivo ga dodaj u tikvicu, tako da se sa zidova sapere salicilna kiselina koja se na njima eventualno zadržala. Dodaj 5 kapi koncentrovane H 2 S 4 u smjesu acetanhidrida i salicilne kiseline i promućkaj tikvicu tako da se sadržaj tikvice dobro izmiješa. Umjesto H 2 S 4, jednako dobro može se upotrijebiti i 85% H 3 P 4! Pričvrsti tikvicu klemom na stalak tako da je uronjena u čašu sa vodom, zagrijanom na ~85 o C, koja služi kao vodeno kupatilo. Nakon zagrijavanja, izvadi tikvicu iz čaše i bez hlađenja dodaj pažljivo 3 ml vode. Moguće da se zaostali višak anhidrida burno razgrađuje i sadržaj tikvice proključa. Pažnja: Razvijaju se vruće pare kiseline! Kada se završi razgradnja zaostalog acetanhidrida, dodaj 20 ml ledene vode u tikvicu i ostavi je da stoji na sobnoj temperaturi dok ne počne izdvajanje taloga. Topivost acetilsalicilne kiseline smanjuje se sa temperaturom, pa se izolacija i prečišćavanje produkta može pospješiti hlađenjem reakcione smjese na ledenom kupatilu. Često se kristalizacija može ubrzati povremenim trljanjem dna ili zidova tikvice na površini otopine staklenim štapićem koji pri tome napravi mikroskopski grubu površinu, na kojoj se mogu vezati molekule otopljene supstance i izgraditi kristale. Ponekad se umjesto kristala nagradi neželjeni uljast produkt koji se onda mora ponovo otopiti i ponoviti postupak kristalizacije. Dodaj još ml ledene destilovane vode u tikvicu sa talogom i ukoliko su kristali slijepljeni, usitni ih staklenim štapićem. 66

59 Sinteza aspirina Postavi Büchnerov lijevak, kroz gumeni prsten, u tikvicu za filtriranje koja je pričvršćena klemom na stalak. Poveži tikvicu za filtriranje sa vodenom pumpom. Navlaži filter papir sa malo hladne destilovane vode tako da dobro prilegne preko otvorâ na lijevku. Malo promiješaj uzorak i izlij smjesu na vlažan filter papir u lijevku. Isperi tikvicu nekoliko puta malim porcijama ledene destilovane vode tako da se prenese što je moguće više produkta. Isperi finalni produkt sa oko 15 ml ledene destilovane vode u cilju uklanjanja u vodi topivih onečišćenja. Najčešće onečišćenje u sirovom produktu jeste salicilna kiselina koja potiče od nekompletnosti reakcije ili hidrolize produkta tokom postupka izolacije. Srećom, ispiranjem produkta sa nekoliko malih porcija ledene vode može se dobiti zadovoljavajuće čist aspirin. Aspirin nije lako topiv u ledenoj vodi, ali nečistoće jesu. stavi produkt da se suši na zraku, oko 5 minuta, uz primjenu vodene pumpe. Pažljivo podigni kraj filter papira (na početku se koristeći špatulom, makazama ili štapićem, ako je potrebno) i skini sa Büchnerovog lijevka filter papir sa kristalima. Prenesi produkt i filter papir na satno stakalce. vako dobiveni produkt može se ostaviti da se suši na zraku do slijedećeg termina vježbi. Prekrij produkt komadom papira da bi se zaštitio od prašine. ZADATAK 2: Uradi test na prisustvo salicilne kiseline na sirovom produktu. U svaku od četiri epruvete, dodaj po 1 ml etanola. Dodaj po 1 kap otopine FeCl 3 u svaku epruvetu. U tri epruvete dodaj malu količinu (nekoliko kristalića) slijedećih supstanci i pažljivo promiješaj sadržaj svake epruvete: a) Epruveta 1: fenol b) Epruveta 2: salicilna kiselina c) Epruveta 3: dobiveni produkt d) Epruveta 4: ništa (služi kao kontrolna proba) Zabilježi zapažanje u promjeni boje. Posebno obrati pažnju na rezultat u epruveti 3. 67

60 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE Poznato je da spojevi koji sadrže fenolsku hidroksilnu grupu grade obojene komplekse sa Fe 3+ ionima. H FeCl 3 + 6H 2 [Fe(H 2 ) 6 ] Cl - + [Fe(H 2 ) 6 ] 3+ + H Fe(H 2 ) 5 crveno-purpurni obojeni kompleks Boja varira od crvene do purpurne, u zavisnosti od određenog fenola koji je prisutan. U aspirinu, fenolska hidroksilna grupa nije više prisutna i ne bi trebalo da se stvara nikakav obojeni kompleks. Međutim, ukoliko je prisutna salicilna kiselina, pojaviće se obojenje. vaj test ima još jednu funkciju. Sinteza počinje polazeći od bijelog spoja (salicilna kiselina) i završava sa bijelim spojem (aspirin). Kako znati da li se uopšte nešto dogodilo? Izvođenje testa sa Fe 3+ na polaznom spoju i finalnom produktu treba da potvrdi da se neka reakcija zaista desila. ZADATAK 3: Prekristalizacija sirovog aspirina. Na početku slijedećeg termina vježbi, izvagaj osušeni uzorak, odredi prinos. Treba da zabilježiš masu salicilne kiseline koja je upotrijebljena u ovom eksperimentu. Da bi se odredio limitirajući reagens i prinos, potrebno je da znaš masu uzetog acetanhidrida. Međutim, pošto je samo izmjeren određeni volumen ovog reagensa, potrebno je da znaš gustoću da bi se dobila masa. U uputstvima za rad nisu uvijek navedeni ovakve informacije, tako da ćeš biti u prilici da konsultuješ različite hemijske priručnike koji sadrže korisne podatke o osobinama nekog spoja kao što su tačka topljenja, tačka ključanja, gustoća, topivost, reakcije, itd. Kao dio ovog eksperimenta, biće potrebno da se koristiš nekom od takvih referentnih knjiga (ili alternativno nekim od raspoloživih komercijalnih kataloga hemikalija) i nađeš podatak o gustoći acetanhidrida. Potpuno osušenim kristalima produkta odredi tačku topljenja i uporedi je sa literaturnom vrijednošću u cilju identifikacije aspirina. Salicilna kiselina se topi na 159 o C, a acetilsalicilna kiselina na 135 o C. štra tačka topljenja (kada se kristali tope unutar uske temperaturne oblasti, 1 ili 2 stepena) ukazuje da je spoj čist. Postoje i složenije tehnike prečišćavanja koje se mogu primijeniti u cilju daljeg prečišćavanja dobivenog produkta i koje mogu biti uključene kao dodatni dio ovog eksperimenta, ukoliko ostane dovoljno vremena u okviru predviđenog 68

61 Sinteza aspirina termina za laboratorijski rad. Takva je metoda rekristalizacije. Prenesi osušene kristale aspirina u Erlenmeyerovu tikvicu od 100 ml i otopi ih u oko 20 ml toplog etanola. topinu treba grijati na vodenom kupatilu na 60 o C (na električnom grijaču, bez plamena u blizini, jer je etanol zapaljiv!) Zagrij 50 ml destilovane vode do 60 o C i ulij u etanolnu otopinu aspirina. Ukoliko se stvori talog, nastavi zagrijavanje dok se nastali talog potpuno ne otopi i dobije bistra otopina. Pokrij čašu satnim stakalcem i ostavi da se polako ohladi. Kristalizacija se može ubrzati hlađenjem na ledenom kupatilu, ali se postepenim hlađenjem dobiju ljepši igličasti kristali aspirina, acetilsalicilne kiseline. Izdvajanje kristala aspirina prečišćenog rekristalizacijom iz etanola, izvrši kao u dijelu procedureu Zadatku 1. Kristale čistog aspirina prenesi u epruvetu sa odgovarajućom naljepnicom i zajedno sa izvještajem predaj asistentu. VAŽN: Sintetizirani aspirin ne smije se upotrijebiti kao farmaceutski preparat! 69

62 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE PRIPREMNA VJEŽBANJA 1. Navedi IUPAC imena za: a) acetatnu kiselinu b) salicilnu kiselinu c) acetilsalicilnu kiselinu 2. Koje funkcionalne grupe sadrži acetilsalicilna kiselina (aspirin)? 3. Koja funkcionalna grupa reaguje sa acetatnom kiselinom pri nastanku aspirina? 4. Šta će nastati u reakciji esterifikacije u kojoj jedna molekula salicilne kiseline igra ulogu kiseline, a druga ulogu alkohola, odnosno fenola? 5. Šta su anhidridi kiselina? 6. Šta nastaje iz anhidrida, odnosno estera karboksilnih kiselina u reakciji sa vodom? 70

63 Sinteza aspirina IZVJEŠTAJ Ime i prezime: Grupa: Datum: Asistent: PDACI I IZRAČUNAVANJA masa Erlenmeyerove tikvice: g masa Erlenmeyerove tikvice sa salicilnom kiselinom: g masa salicilne kiseline: g volumen upotrijebljenog acetanhidrida: ml gustoća acetanhidrida na sobnoj temperaturi: g/ml masa upotrijebljenog acetanhidrida: g masa aspirina: g molovi upotrijebljene salicilne kiseline: molovi upotrijebljenog acetanhidrida: limitirajući reagens za ovu reakciju je bio: teorijski prinos aspirina: g EKSPERIMENTALNI REZULTATI stvarni prinos aspirina g % tačka topljenja aspirina C TEST NA PRISUSTV SALICILNE KISELINE epruveta # ispitivana supstanca 1 fenol 2 salicilna kiselina 3 dobiveni produkt 4 ništa boja etanolne otopine boja etanolne otopine + otopina FeCl 3 PITANJA: 1. bjasni ulogu sulfatne, odnosno fosfatne kiseline, u sintezi aspirina. 71

64 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 2. Zašto je važno da je laboratorijsko posuđe koje se koristi u sintezi asprina bude suho? 3. Zašto se sirovi produkt ispire ledenom vodom? 4. Ako je za ovjeru vježbe potreban prinos od 50%, koliko aspirina treba da dobiješ u ovom eksperimentu? 5. Kako se kvalitativno odreduje čistoća aspirina? 6. Ukoliko se u epruveti sa dobivenim produktom, nakon dodatka otopine FeCl 3, pojavi crveno-ljubičasta boja, šta možeš zaključiti o čistoći Tvog aspirina? 72

65 Sinteze mirisnih estera 13 SINTEZE MIRISNIH ESTERA UVD Esteri su organski spojevi koji spadaju u grupu derivata karboksilnih kiselina. Nastali su reakcijom između karboksilnih kiselina i alkohola. va reakcija se provodi u prisustvu jake anorganske kiseline i naziva se reakcijom esterifikacije. Mnogi esteri imaju prijatan miris i zbog toga se koriste u industriji parfema i aditiva. Miris i aroma mnogih prehrambenih proizvoda su u vezi upravo sa esterima. Na primjer, metilsalicilat, C 6 H 4 (H)CCH 3, je odgovoran za miris zimzelena, a etilformijat, HCCH 2 CH 3, miriše po rumu (Slika 13.1). Generalno, mnogi esteri imaju voćni miris i aromu. CH 3 H H CH 3 metilsalicilat etilformijat Slika 13.1 Strukture nekih estera Aditivi su spojevi, prirodni ili sintetički, koji se ubacuju u prehrambene proizvode da bi pojačali okus hrane. To su boje, zgušnjivači, emugatori, konzervansi, pojačivači okusa i mirisa. Veliki broj komercijalnih pojačivača okusa hrane, pretežno voćnog okusa, su nastali miješanjem estera sa nekim drugim spojevima ili esencijalnim uljima aromatičnih biljaka. To je razlog zašto sintetički mirisi nemaju iste osobine kao prirodni. Dok lako isparljivi esteri generalno imaju prijatan miris, esteri većih molekulskih masa često imaju neugodan miris. Mnogi esteri, kao što su masti ili aspirin, uopšte nemaju mirisa. Pored industrije parfema i aditiva, neki predstavnici ove grupe organskih spojeva se se koriste u druge svrhe. Na primjer, etilacetat, CH 3 CCH 2 CH 3, i butilacetat CH 3 CCH 2 (CH 2 ) 2 CH 3 su veoma važna otapala u industriji lakova i plastičih masa. Također, esteri su našli široku primjenu u industriji tekstila, naročito poliesterskih vlakana. Poliesterska vlakna su građena od alkohola koji imaju dvije hidroksilne grupe, te kiselina koji imaju dvije karboksilne grupe. Monomerne jedinice ovog polimera su međusobno povezane esterskom vezom. Na primjer, Dacron je poliestersko vlakno sintetizirano iz etilen glikola i tereftalne kiseline. TERIJSKE SNVE EKSPERIMENTA Kiselinom katalizirana kondenzacija alkohola i karboksilne kiseline u kojoj nastaje ester i voda poznata je kao Fischerova esterifikacija. va izravna esterifikacija se obično provodi u prisustvu sulfatne kiseline kao katalizatora i dobar je primjer reverzibilne reakcije (Slika 13.2). R 1 H + R 2 H + R 2 + H 2 H R 1 Slika 13.2 Fischerova esterifikacija 97

66 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE Fischerova esterifikacija je relativno spora reakcija i potrebno je neko vrijeme da se postigne reakciona ravnoteža. Mehanizam reakcije se sastoji od protoniranja karbonilne grupe kiseline, napada nukleofilne hidroksilne grupe alkohola, te gubitka molekule vode, pri čemu nastaje molekula estera. Svi ovi koraci su reverzibilni, te je lako moguće da se ne dobije tražena količina estera na kraju reakcije. Postoje i druge metode sinteze estera, ali su skuplje i opasnije. Da bi se izbjeglo nastajanje molekule vode koja može dovesti do hidrolize nastalog estera, u sintezi se mogu koristiti derivati karboksilnih kiselina, kao što su anhidridi ili hloridi. U tom slučaju, pored estera, kao produkt reakcije nastaje nova molekula karboksilne kiseline (Slika 13.3), odnosno hloridna kiselina (Slika 13.4). R 1 R 2 H H + + R 2 + R 2 R 2 R 1 H Slika 13.3 Esterifikacija alkohola i anhidrida karboksilne kiseline R 1 H + R 2 N R 2 Cl + R 1 Slika 13.4 Esterifikacija alkohola i kiselinskog hlorida HCl U ovoj vježbi će se izvršiti Fischerova esterifikacija različitih alkohola i karboksilnih kiselina u cilju dobivanja mirisnih estera: # Alkohol Karboksilna kiselina Miris 1. Etanol C 2 H 5 H Dekanska kiselina C 10 H 21 CH Grožđe 2. Etanol C 2 H 5 H Butanska kiselina C 3 H 7 CH Ananas 3. n-pentanol C 5 H 11 H Butanska kiselina C 3 H 7 CH Marelica 4. n-pentanol C 5 H 11 H Propanska kiselina C 2 H 5 CH Ananas 5. Izopentanol C 5 H 11 H Acetatna kiselina CH 3 CH Banana 6. n-ktanol C 8 H 17 H Acetatna kiselina CH 3 CH Narandža 7. Benzil alkohol C 7 H 7 H Butanska kiselina C 3 H 7 CH Ruža 8. Izobutanol C 4 H 9 H Mravlja kiselina HCH Malina 9. n-propanol C 3 H 7 H Acetatna kiselina CH 3 CH Kruška 10. Metanol CH 3 H Butanska kiselina C 3 H 7 CH Jabuka 11. Izobutanol C 4 H 9 H Propanska kiselina C 2 H 5 CH Rum 12. Benzil alkohol C 7 H 7 H Acetatna kiselina CH 3 CH Breskva Tabela 13.1 Alkoholi i karboksilne kiseline koji će se koristiti u eksperimentu 98

67 Sinteze mirisnih estera EKSPERIMENTALNI RAD ZADATAK VJEŽBE - Uraditi pripremna vježbanja. - Pripremiti čisto i suho laboratorijsko posuđe za esterifikaciju. - Pripremiti reagense potrebne za sintezu estera. - Izvršiti sinteze estera prema navedenim uputama. - drediti mirise sintetiziranih estera. - Upisati rezultate u svoj laboratorijski dnevnik. HEMIKALIJE I REAGENSI - etanol - n-pentanol - izopentanol - n-oktanol - benzil alkohol - izobutanol - n-propanol - metanol - dekanska kiselina - butanska kiselina - acetatna kiselina - mravlja kiselina - propanska kiselina - koncentrovana sulfatna kiselina PRIBR I PREMA - epruvete - Pasterove pipete - vodeno kupatilo - stakleni štapići - menzura MJERE PREZA - Ispitivanje mirisa nastalih estera vršiti uz oprez. - Većina organskih kiselina i alkohola iritiraju kožu. U kontaktu sa kožom nagriženi dio isprati velikim količinama vode. - Koncentrovana sulfatna kiselina je veoma nagrizajuća supstanca. U kontaktu sa kožom nagriženi dio isprati velikim količinama vode. 99

68 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVĐENJE VJEŽBE Pripremi čiste i suhe epruvete i svaku označi brojem. Prije početka esterifikacije pažljivo odredi miris svake kiseline i alkohola kojeg ćeš koristi i rezultate upiši u laboratorijski dnevnik. Izvagaj 0.3 g, odnosno pipetiraj 1 ml izabrane karboksilne kiseline (Tabela 15.1) u epruvetu s određenim brojem. U svaku epruvetu dodaj po 1 ml odgovarajućeg alkohola (Tabela 15.1). Svaku epruvetu pažljivo promućkaj. Čvrsta kiselina se mora otopiti. Ako je potrebno, koristi stakleni štapić. Pasterovom pipetom u svaku epruvetu dodaj 2-3 kapi koncentrovane sulfatne kiseline. Dobro promiješaj reakcionu smjesu i identificiraj miris. Ako po mirisu nije detektovan ester, reakcionu smjesu zagrij 2-3 minute na vodenom kupatilu. Nakon hlađenja, pokušaj ponovo po mirisu identificirati nastali ester. pažanja upiši u laboratorijski dnevnik. Ponovi eksperiment miješajući alkohol i karboksilnu kiselinu po tvom izboru i pokušaj identificirati miris estera. Kombinacija alkohola i karboksilne kiseline ne smije biti ista kao u navedenoj tabeli. 100

69 Sinteze mirisnih estera PRIPREMNA VJEŽBANJA 1. Zašto je Fischerova esterifikacija povratna reakcija? 2. Zašto moraš koristiti suho laboratorijsko posuđe za reakciju esterifikacije? 3. Predloži tri različite kombinacije reagenasa za sintezu etilacetata! 4. Napiši reakciju esterifikacije 2-propanola i benzojeve kiseline! 101

70 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVJEŠTAJ Ime i prezime: Grupa: Datum: Asistent: SINTEZA MIRISNIH ESTERA Broj epruvete Alkohol Kiselina Ester Struktura estera Miris SINTEZA ESTERA P IZBRU Broj epruvete Alkohol Kiselina Ester Struktura estera Miris 102

71 Sinteze mirisnih estera PITANJA: 1. Napiši koje reagense bi koristio-la za sintezu cikloheksilacetata? Napiši reakciju esterifikacije! 2. bjasni uticaj sulfatne kiseline u reakciji esterifikacije! 3. Dodatkom vode u epruvetu sa sintetiziranim esterom i nakon blagog zagrijavanja iščezava miris estera. Zašto? Napiši reakciju vode sa jednim od sintetiziranih estera! 103

72 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 104

73 Sinteza i osobine sapuna 20 SINTEZA I SBINE SAPUNA UVD Najraniji istorijski podatak o proizvodnji sapuna datira još od doba antičkog Babilona. Receptura proizvodnje sapuna se mijenjala kroz vijekove, kroz rimsku kulturu, preko islamske, do modernog doba. Sapun je anionski surfaktant, površinski aktivna supstanca, koji se zajedno sa vodom koristi za pranje i čišćenje. Može se prirediti u čvrstoj i tečnoj formi. Sapuni se proizvode reakcijom saponifikacije u kojoj se masti hidroliziraju, uz upotrebu natrijumove ili kalijumove baze, do soli masnih kiselina i glicerola, Sapuni su korisni za čišćenje jer na sebe prikupljaju i nepolarne i polarne molekule nečistoća. Dio molekule sapuna koju čini lanac C-atoma masne kiseline, privlači nepolarne molekule, dok ih ionski dio molekule sapuna čini topivim u vodi. To svojstvo sapuna da pomoću vode ukloni spojeve netopive u vodi naziva se emulgacija. Danas najpoznatiji proces pripremanja sapuna je takozvani hladni proces, u kojem masti iz maslinovog ulja reaguju sa bazom. Ručno rađeni sapuni se razlikuju od industrijskih prvenstveno u tome što imaju veći sadržaj masti i što se glicerol nakon hidrolize ne uklanja, te takav sapun ima veću moć hidratacije, za razliku od industrijskih deterdženata. Hladni proces proizvodnje sapuna također treba određenu temperaturu da bi se saponifikacija uspješno izvršila. Ta temperatura obično ne smije puno prijeći vrijednost sobne temperature. U vrućem procesu proizvodnje sapuna temperatura reakcionog sistema je obično C. U oba procesa, kada se smjesa počne zgušnjavati, obično se dodaju aditivi za miris i boju sapuna. Nakon završetka reakcije, sapuni se izlijevaju u kalupe i ostavljaju neko vrijeme (3-5 sedmica) da se suše, pri čemu se i nastavlja proces saponifikacije. TERIJSKE SNVE EKSPERIMENTA Sapun je natrijumova ili kalijumova so masnih kiselina koje se uglavnom sastoje od lanaca koji sadrže C-atoma. Sirovine koje sadrže pretežno zasićene masti daju čvrste sapune, dok jako nezasićene masti daju mekane sapune. bični sapuni najčešće su natrijeve soli i čvrste su konzistencije, dok tečni sapuni sadrže kalijumove soli masnih kiselina. Sapun, kao što je natrijum stearat sastoji se od nepolarnog dijela molekule (C-lanac masne kiseline) i polarnog dijela molekule (ionski karboksilat). CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C Na + nepolarni dio polarni dio (topiv u ulju) (topiv u vodi) Zbog empirijskog pravila da se slično otapa u sličnom, nepolarni dio molekule sapuna može otopiti masnu nečistoću, a polarni dio molekule je hidrofilan i topiv u vodi. Zbog te osobine sapuna, masne nečistoće se vežu za sapun i odlaze na površinu, gdje se lako mogu ukloniti vodom, te sapun djeluje kao emulgator. Tretiranjem masti i ulja sa jakim bazama kao što su natrijum hidroksid ili kalijum hidroksid, dolazi do bazne hidrolize masti (saponifikacije) pri čemu nastaje glicerol i so dugolančane masne kiseline (sapun). 161

74 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE S obzirom da su sapuni soli jakih baza i slabih kiselina, oni reaguju slabo bazično u vodenoj otopini. Međutim, sapun koji u sebi sadrži slobodnu bazu može naškoditi koži, svili ili vuni. Zbog toga je veoma važno izvršiti test na bazičnost nakon sinteze sapuna. Zbog dvije bitne osobine, danas su sapuni većinom zamijenjeni sintetičkim deterdžentima. Prva je da su sapuni nereaktivni u takozvanoj tvrdoj vodi. Tvrda voda sadrži značajne količine kalcijumovih i magnezijumovih soli. Te soli talože sapune: 2 C 17 H 35 C - Na + M 2+ [C 17 H 35 C - ] 2 M + 2Na + Druga osobina je da sapuni u kiselom mediju oslobađaju masne kiseline koje se također talože u vodenom mediju: C 17 H 35 C - Na + H + C 17 H 35 CH + Na + 162

75 Sinteza i osobine sapuna EKSPERIMENTALNI RAD ZADATAK VJEŽBE - Uraditi pripremna vježbanja. - Pripremiti čisto laboratorijsko posuđe. - Pripremiti reagense potrebne za sintezu sapuna. - Izvršiti sintezu sapuna prema navedenim uputama. - Ispitati osobine sapuna. - Upisati rezultate u svoj laboratorijski dnevnik. HEMIKALIJE I REAGENSI - etanol - zasićena otopina NaCl - 25% vodena otopina NaH - jestivo ulje - 5% vodena otopina FeCl 3-5% vodena otopina MgCl 2-5% vodena otopina CaCl 2 - mineralno ulje PRIBR I PREMA - rešo - Erlenmeyerova tikvica od 100 ml - Büchnerov lijevak - filter papir - epruvete - indikator papir - menzura - čaša od 50 ml - stakleni štapić MJERE PREZA - bavezno nošenje zaštitnih naočala i lateks-rukavica tokom izrade eksperimenata. - Etanolne pare su zapaljive. Izbjegavaj izvore toplote pri radu s etanolom. - Natrijum hidroksid je nagrizajuća supstanca i u slučaju kontakta sa kožom treba ga isprati velikim količinama vode. 163

76 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVĐENJE VJEŽBE Sinteza sapuna Postavi vodeno kupatilo. Menzurom odmjeri 12 ml jestivog ulja (u laboratorijski dnevnik upiši koju si vrstu ulja koristio-la), i prenesi ga u Erlenmeyerovu tikvicu od 100 ml. Dodaj 10 ml etanola (služi kao otapalo) i 10 ml 25% vodene otopine NaH. Zagrij reakcionu smjesu u ključalom vodenom kupatilu. Tokom reakcije miješaj reakcionu smjesu. Nakon 20 minuta grijanja, miris etanola će iščeznuti, što indicira da je kraj reakcije. Dobivena gusta masa predstavlja smjesu sapuna, glicerola, i viška natrijum hidroksida. Koristeći ledeno kupatilo ohladi reakcionu smjesu. Da bi izolirao-la sapun, dodaj 150 ml zasićene otopine NaCl i energično izmješaj smjesu. vaj postupak se naziva isoljavanje sapuna. vim se procesom povećava gustina otopine, pri čemu sapun ispliva na površinu vodene otopine. Profiltriraj sapun na Büchnerovom lijevku i isperi ga s 10 ml hladne destilovane vode. Ispitivanje osobina sapuna EMULGATRSKE SBINE U epruveti pomiješaj 5 kapi mineralnog ulja sa 5 ml vode. Stvorit će se trenutna emulzija sitnih kapljica ulja u vodi. U drugoj epruveti ponovi test, ali dodaj u epruvetu i mali komadić sapuna koji si napravio-la. Usporedi sadržaj prve i druge epruvete i stabilnosti nastalih emulzija. Svoja zapažanja upiši u laboratorijski dnevnik. 164

77 Sinteza i osobine sapuna ISPITIVANJE PNAŠANJA SAPUNA U TVRDJ VDI U čaši od 50 ml otopi oko 1 g sapuna kojeg si napravio-la u 30 ml destilovane vode. Zagrij čašu da se sav sapun otopi. U četiri epruvete naspi po 5 ml otopine sapuna. U prvu epruvetu dodaj par kapi 5% otopine CaCl 2. U drugu epruvetu dodaj par kapi 5% otopine MgCl 2. U treću epruvetu dodaj par kapi 5% otopine FeCl 3. U četvrtu epruvetu dodaj par kapi destilovane vode. pažanja upiši u svoj laboratorijski dnevnik. ISPITIVANJE BAZIČNSTI SAPUNA Za test koristi otopinu sapuna koju si napravio-la u prethodnom eksperimentu. Pomoću universzalnog ph indikatora ispitaj bazičnost svog sapuna. pažanja upiši u svoj laboratorijski dnevnik. 165

78 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE Priređivanje kreme za ruke Masne kiseline su jedan od osnovnih sastojaka većine kozmetičkih preparata. Koristeći kombinaciju sastojaka prikazanih u slijedećoj tabeli možeš prirediti kremu za ruke. Sastojci Uzorak 1 Uzorak 2 Uzorak 3 Uzorak 4 Voda 25 ml 25 ml 25 ml 25 ml Terietanolamin 1 ml 1 ml 1 ml - Propilen glikol 0.5 ml 0.5 ml ml Stearinska kisleina 5 g 5 g 5 g 5 g Metil stearat 0.5 g 0.5 g g Lanolin 4 g 4 g 4 g 4 g Mineralno ulje 5 ml - 5 ml 5 ml Čaša 1 Čaša 2 Postavi vodeno kupatilo. Za pripremanje Uzorka 1, sve nepolarne sastojke pomiješaj u čaši od 50 ml (čaša 2) i zagrij smjesu na vodenom kupatilu. Miješaj reakcionu smjesu sve dok se svi sastojci u smjesi ne otope. Čašu izvadi iz vodenog kupatila. U drugoj čaši od 100 ml (čaša 1) pomiješaj polarne sastojke i zagrij ih na vodenom kupatilu 5 minuta. Sastojke iz čaše 2 (nepolarni sastojci) prenesi u čašu 1 i miješaj smjesu 5 minuta (dok se ne dobije glatka homogena smjesa). Ponovi istu proceduru sa ostale uzorke kreme za ruke. brati pažnju na količine sastojaka. 166

79 Sinteza i osobine sapuna PRIPREMNA VJEŽBANJA 1. Koji hemijski proces se naziva saponifikacija (pravljenje sapuna)? Zašto? 2. Kako bi natrijum stearat preveo-la su stearinsku kiselinu? Napiši reakciju! 3. Stearinska kiselina je netopiva u vodi, a natrijum stearat je topiv. Šta je uzrok razlike u topivosti? bjasni! 167

80 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVJEŠTAJ Ime i prezime: Grupa: Datum: Asistent: SINTEZA SAPUNA IZ. Napiši svoja zapažanja tokom sinteze sapuna! ISPITIVANJE SBINA SAPUNA a) Emulgatorske osobine Epruveta 1 Epruveta 2 b) Ispitivanje ponašanja sapuna u tvrdoj vodi Epruveta 1 Epruveta 2 Epruveta 3 Epruveta 4 c) Ispitivanje bazičnosti sapuna Epruveta 1 168

81 Sinteza i osobine sapuna PITANJA: 1. U reakciji saponifikacije, prvo si ulje otopio-la u etanolu. Šta se desilo s etanolom na kraju reakcije? 2. Napiši hemijsku reakciju za eksperiment ispitivanja osobina sapuna u tvrdoj vodi (Epruveta 2)! 3. Sapuni čija je ph vrijednost iznad 8 štete koži. Zašto? Da li je tvoj sapun dovoljno dobar za kožu? 169

82 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 170

83 Separacija biljnih pigmenata hromatografijom na papiru 22 SEPARACIJA BILJNIH PIGMENATA HRMATGRAFIJM NA PAPIRU UVD Narandžasti i crveni pigmenti u voću i povrću, npr. paradajzu i mrkvi, su ugljikovodici poznati pod nazivom karotenoidi. U biljkama se nalaze tri vrste karotena: α, β, γ. Dva najčešća karotenoida, koji su međuprodukti u sintezi vitamina A, jesu likopen i β-karoten. ba spoja imaju ugljikovodonične skelete koji se sastoje od osam izoprenskih jedinica. Likopen se izolira iz paradjza, a β-karoten iz mrkve. β-karoten likopen U jesenskom lišću, kada dolazi do degradacije hlorofila (čija zelena boja inače prekriva žutu boju β-karotena), upravo se i pojavljuje karakteristična žuta boja usljed prisustva β-karotena. hlorofil A Sve zelene biljke sadrže smjesu karotina, ksantofila i hlorofila. Za ekstrakciju ovih pigmenata mogu se upotrebljavati različita otapala: aceton, metanol, petroleter. Za vrijeme ekstrakcije treba izbjegavati svjetlost i zagrijavanje, pošto svi pigmenti podliježu oksidaciji i izomerizaciji kada se izlože svjetlosti i toploti. tkriće hromatografije kao metode odvajanja pripisuje se ruskom botaničaru Cvetu, koji je ovom metodom razdvojio hlorofil i druge pigmente biljnog ekstrakta. Za odvajanje je upotrijebio staklenu kolonu ispunjenu čvrstim CaC 3 kao adsorpcionim sredstvom. U gornji 179

84 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE dio kolone unio je biljni ekstrakt i kolonu isprao petroleterom. Prilikom ispiranja, pojedine komponente biljnog ekstrakta kretale su se kroz kolonu različitom brzinom i međusobno razdvojile u obojene trake ili zone. Sadržaj kolone je tada pažljivo izvađen, pojedine trake isjecanjem radvojene i analizirane. TERIJSKE SNVE EKSPERIMENTA Pod hromatografijom podrazumjevamo metode odvajanja koje se zasnivaju na različitoj raspodjeli komponenata uzorka između dvije faze, od kojih je jedna nepokretna (stacionarna), a druga pokretna (mobilna) u odnosu na prvu. Stacionarna faza može biti čvrsta ili tečna, a mobilna tečna ili gasovita. Komponente uzorka moraju biti topive u mobilnoj fazi, ali isto tako moraju na neki način djelovati i sa stacionarnom fazom (otapati se, adsorbovati). Posljedica toga je da se komponente i raspodjeljuju različito između dvije faze, pa se pod uticajem mobilne faze kreću kroz stacionarnu različitim brzinama. Postoji nekoliko vrsta i podjela hromatografija (Tabela 22.1). Prema fizičkoj prirodi faza gasna hromatografija tečna hromatografija Prema mehanizmu odvajanja podiona adsorpciona ionoizmjenjivačka gel Prema načinu smještanja stacionarne faze kolonska planarna Hromatografija na papiru Tabela 22.1 Podjela hromatografskih tehnika Hromatografija na papiru spada u planarnu hromatografiju. Mobilna faza se kreće kroz stacionarnu fazu pod uticajem kapilarnih sila. Razdavajanje se vrši na listu ili traci filter papira od posebne celuloze. Na jedan kraj papira stavlja se kap analizirane otopine uzorka, ovaj kraj papira se zatim uroni u odgovarajuće otapalo čiji nivo treba da bude niži od mjesta na koji je nanesena kap uzorka. tapalo putuje preko papira noseći komponente uzorka koje se neprekidno raspodjeljuju između dvije faze i putuju različitim brzinama. vaj proces se naziva razvijanje hromatograma, a otapalo razvijač. bojene supstance se mogu vidjeti na papiru direktno, dok se položaj bezbojnih supstanci može detektovati na više načina. Jedan od njih je da se po razvijenom hromatogramu rasprši odgovarajući reagens, koji sa pojedinim komponentama daje obojene reakcione produkte. Karakterizacija pojedinih komponenti vrši se na osnovu njihovog pređenog puta i pređenog puta otapala, što se opisuje R f vrijednošću R f = put koji je prešla komponenta put koji je prešlo otapalo 180

85 Separacija biljnih pigmenata hromatografijom na papiru Da bi se uticaj nekontrolisanih eksperimentalnih varijabli kompenzovao, kvalitativna identifikacija pojedinih komponenti se obično vrši upoređivanjem njihovog pređenog puta s pređenim putem istih komponenti iz standardnog uzorka u istim uslovima. Ekstrakcija Kada se otopina neke supstance u nekom otapalu dovede u kontakt s drugim otapalom koji se ne miješa s prvim, otopljena supstanca će se zbog različite topivosti u ova dva otapala raspodjeliti između njih. va metoda razdvajanja je vrlo praktična i često se koristi u organskoj hemiji (Slika 22.1). Slika 22.1 Lijevak za odvajanje (ekstrakciju) tapalo kojim se ekstrahira supstanca naziva se ekstrahent, a ekstrahirana supstanca ili smjesa supstanci ekstrakt. Broj ekstrakcija potrebnih da se postigne određeni stepen ekstrakcije se računa iz logaritamskog odnosa količina neekstrahiranog djela supstance poslije i prije ekstrakcije: n = logq n / logq Iz relacije se vidi da se povećanjem broja ekstrakcija udio ukupno ekstrahirane supstance povećava, te je proces efikasan ako se ponavlja 4-5 puta. Izolacija određenih spojeva metodom diskontinuirane ekstrakcije vrši se kada je koeficijent raspodjele komponente koja se želi ekstrahirati toliko visok da se postupak praktično završi nakon 1-2 ekstrakcije. va metoda se koristi za odvajanje supstanci iz otopina. Najčešći ekstrahenti su dietileter, toluen, dihlormetan, hloroform i petroleter, a ekstrakcija se vrši uglavnom iz vodenih otopina. U lijevak za odvajanje ulije se određeni volumen otopine iz koje se želi ekstrahirati dotični spoj i doda se dva do tri puta manji volumen ekstrahenta. Zatvoren lijevak se pažljivo promućka i ostavi da se slojevi otapala razdvoje. Nakon razdvajanja slojeva, iz lijevka se ispusti ekstrahent i doda nova količina čistog ekstrahenta. vim je izvršena jedna ekstrakcija. Postupak se ponavlja dva do tri puta. Na kraju ekstrakcije, ekstrahent se prečisti mućkanjem u lijevku sa destilovanom vodom. Nakon prečišćavanja, slijedi postupak sušenja ekstrahenta radi odstranjivanja eventualno prisutne vode. Sušenje se vrši dodavanjem anhidrovanih anorganskih soli (CaCl 2, Na 2 S 4, MgS 4 ). Nakon minimalno jednog sata, otopina se profiltrira i otpari se ekstrahent, a zaostaju ekstrahirane komponente. 181

86 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE EKSPERIMENTALNI RAD ZADATAK VJEŽBE - Uraditi pripremna vježbanja. - Izolirati biljne pigmente iz različitih biljnih uzoraka. - Uraditi hromatografsko razdvajanje pigmenata. HEMIKALIJE I REAGENSI - Etanol C 2 H 5 H, 96% - Aceton, CH 3 CCH 3 - Petroleter - Benzen, C 6 H 6 - Bezvodni natrijum sulfat, Na 2 S 4 PRIBR I PREMA - lijevak za dokapavanje - porculanski avan - Erlenmeyerova tikvica od 100 ml - Papir za hromatografiju - Kade za hromatografiju - UV lampa - Sušnica - Vodeno kupatilo - Epruvete - kapilare MJERE PREZA - bavezno nositi zaštitne naočale. - Ekstrakciju organskim otapalima obavezno izvoditi u digestoru. 182

87 Separacija biljnih pigmenata hromatografijom na papiru IZVĐENJE VJEŽBE PRIPREMANJE EKSTRAKATA BILJNIH PIGMENATA Izmaceriraj (istrljaj), u avanu biljni materijal s malo hloroforma, acetona ili etanola. suši 4-5 svježih listova špinata 1 sat na 40 C ili 24 sata na 20 C. Listove izreži na trake i ekstrahiraj 1 sat smjesom od 10 ml benzena, 30 ml etanola i 90 ml petroletera. Dobivenu otopinu filtraj i filtrat isperi 4 puta sa po 50 ml vode, osuši sa natrijum sulfatom i upari na vodenom kupatilu do zapremine od 5 ml. PRIPREMANJE MBILNE FAZE Za smjesu napravite seriju od 3 kombinacije acetona i petroletera u sljedećim volumnim odnosima. aceton petroleter a) 3 7 b) 2 8 c) 1 9 Potrebna je mala količina mobilne faze u epruveti koja će služiti za razvijanje hromatograma. Vodi računa da nivo tečnosti u epruveti mora biti ispod linije označene na papiru. APLICIRANJE PIGMENATA Izreži trake hromatografskog papira za epruvete vodeći računa o smjeru kretanja mobilne faze. Pri dnu trake nacrtaj grafitnom olovkom liniju oko 1 cm od dna. Na ovom mjestu će biti aplicirani uzorci. Kapilarom 5-10 puta nanesi ekstrakt vodeći računa da se prethodna mrlja osušila. Spusti trake u epruvete u kojima se nalazi mobilna faza vodeći računa da naneseni uzorci ne budu uronjeni u mobilnu fazu. 183

88 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE RAZVIJANJE HRMATGRAMA Spusti papir u epruvetu, vodeći računa da se ne lijepi uz zidove epruvete i da stoji ravno. U epruvetu koja stoji u stalku spusti hromatografski papir i sačekajte dok mobilna faza ne dostigne gornju liniju. Izvadi papir i zabilježi opažanja. Razdvojene mrlje na zraku mogu izblijediti pa ih je potrebno označiti grafitnom olovkom. Nakon razvijanja hromatograma zapaža se različita efikasnost separacije s obzirom na polarnost mobilne faze. Moguće je zapaziti četiri odvojene mrlje različitih boja i to sljedećim redosljedom od dna ka vrhu: - Hlorofil A - Hlorofil B - Ksantofil - β-karoten 184

89 Separacija biljnih pigmenata hromatografijom na papiru PRIPREMNA VJEŽBANJA 1. Šta je hromatografija? 2. Šta je Rf vrijednost i kako se određuje? 3. Koji karotenoid se nalazi u paradajzu, a koji u mrkvi? 4. Koja organska otapala se najčešće koriste kao ekstrahenti iz vodenih biljnih ekstrakata? 185

90 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVJEŠTAJ Ime i prezime: Način razdvajanja Detekcija Uzorak 1 Uzorak 2 Uzorak 3 Mobilna faza a Boja mrlje Uzorak 1 R f Uzorak 2 R f Uzorak 3 R f Aceton : petroleter 1 : 9 b c d e a Aceton : petroleter 2 : 8 b c d e a Aceton : petroleter 3 : 7 b c d e 186

91 Separacija biljnih pigmenata hromatografijom na papiru PITANJA: 1. Zbog čega nije potrebno vršiti detekciju razdvojenih komponenta biljnih pigmenta? 2. Na osnovu čega zaključuješ šta je najpogodnije otapalo koji ćeš koristiti za razvijanje hromatogama? 187

92 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 188

93 Identifikacija organskih spojeva 25 IDENTIFIKACIJA RGANSKIH SPJEVA UVD Postoji mnogo razloga zašto bismo mogli željeti da identificiramo neki organski spoj. U hemiji prirodnih produkata, na primjer, možemo otkriti neku egzotičnu biljku koja sadrži neki sastojak sa terapeutskim djelovanjem. Ako bismo iz kompleksne smjese biljnog ekstrakta mogli izolirati samo jedan spoj koji ima ta korisna svojstva, mogli bismo direktno ili indirektno otkriti novi koristan lijek iz tog izoliranog spoja. Kinin, prvi moćan lijek protiv malarije, otkriven je upravo na ovaj način. Identifikacija biološki aktivnih komponenti u kompleksnim prirodnim smjesama nije jednostavan zadatak. Prvo, spoj mora biti izoliran iz smjese u čistoj formi. nda se moraju prikupiti informacije o strukturi na osnovu kojih bi se jednoznačno odredio hemijski identitet spoja. Ako je ispitivani spoj jedan od poznatih organskih spojeva, onda je relativno lako, poređenjem osobina, utvrditi njegov identitet. Tako je spoj izoamilacetat, feromon * koji luči obična pčela, izoliran i identificiran poređenjem sa poznatim spojem u prilično kratkom vremenu. S druge strane, mnogi istraživački timovi širom svijeta istraživali su kompleksan sistem otrova pčele tokom više od 40 godina i mada je nekih četrdesetak spojeva identificirano, kompletan sastav otrova pčele još uvijek nije ustanovljen. Naravno da postoje i mnogi drugi razlozi za identifikaciju organskih spojeva osim onih koje su navedeni u hemiji prirodnih produkata. Pred hemičarem koji se bavi kriminalistikom može se postaviti zadatak da utvrdi prirodu zaplijenjene droge koja će se upotrijebiti kao dokazni materijal u nekom sudskom postupku ili da identificira neki egzotičan otrov. Hemičar u oblasti zaštite životne okoline moguće je da će morati identificirati neki neželjeni organski zagađivač. Hemijski okeanograf će željeti da identificira organske spojeve koji se nalaze u morskoj vodi, a ''astrohemičar'' će se možda koristiti specijalnih tehnikama za detekciju organskih spojeva u atmosferi neke udaljene planete ili čak u ogromnom međuzvjezdanom prostoru. dređivanje sastava neke hemijske smjese, ili čak izolacija i identifikacija samo jedne komponente u smjesi, dugotrajan je i težak zadatak koji zahtijeva specijalna znanja i znatno iskustvo. Neosporno da je problem postavljanja molekularne strukture organskog spoja znatno olakšan posljednjih pedesetak godina uključivanjem različitih spektroskopskih tehnika koje se intenzivno primjenjuju u organskoj analizi. U savremeno opremljenoj laboratoriji vrše se kompleksna instrumentalna fizičko-hemijska ispitivanja već u ranim fazama organske analize, naročito infracrvena spektroskopija (IR) i spektroskopija nuklearne magnetne rezonance (NMR), kao i masena spektrometrija (MS), često u kombinaciji sa gasnom hromatografijom (GC/MS), koje u kratkom vremenu daju dragocjene podatke o strukturi nekog organskog spoja. Međutim, i pored ogromnog razvitka instrumentalnih metoda, kvalitativna organska analiza zasnovana na klasičnim hemijskim metodama, ostaje važna i nezamjenljiva dopuna instrumentalnoj organskoj analizi. Tako nije ukinuta potreba da se uče osnovne, relativno jednostavne metode organske analize, posebno zato što se mogu izvoditi i u slabije opremljenim laboratorijama, što je od velikog praktičnog značaja. * Feromoni su specifični spojevi koje luče insekti da bi prenijeli poruke jedni drugima, npr. u cilju seksualnog privlačenja ili slanja upozoranja na opasnost. 205

94 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE U ovom eksperimentu identificiraćemo jedan čist organski spoj na osnovu karakterističnih hemijskih reakcija. Uz predpostavku solidne teorijske pripreme o osobinama organskih spojeva, identifikacija će se vršiti poređenjem eksperimentalnih rezultata dobivenih o nepoznatom organskom spoju sa podacima o osobinama poznatih spojeva iz nekoliko klasa organskih spojeva. TERIJSKE SNVE EKSPERIMENTA Postoji fundamentalna razlika između kvalitativne analize anorganskih materijala i identifikacije organskih supstanci. Anorganski spojevi su uglavnom ionski i pošto je broj mogućih različitih ionskih čestica relativno ograničen, moguće je postaviti jedan niz shema na osnovu kojih se može postići kompletna analiza. S druge strane, organski spojevi su u biti kovalentni i kao posljedica toga, svaki od izuzetno velikog broja * poznatih spojeva je jedinstven i ne može se postaviti neka čvrsta shema koja je primjenljiva u svim slučajevima. Uzrok složenosti organske analize leži u tome što su komponente građe organskih spojeva, istina malobrojne, ograničene na svega nekoliko elemenata (uz obavezni C, tu su još najčešće H,, N, S, halogeni i P), ali su mogućnosti spajanja ovih elemenata u razne strukture praktično neograničene. tkuda toliko mnogo spojeva karbona? U prvom redu je to rezultat katenacije karbona, tj. jedinstvene sposobnosti karbonovih atoma da se vezuju međusobno stvarajući prstenove i lance gotovo neograničene dužine i da istovremeno stvaraju veze sa atomima drugih elemenata. Kompleksnost organske hemije je znatno pojednostavljena zbog činjenice da se organski spojevi mogu svrstati u klase prema svojim hemijskim osobinama. Karakteristične osobine jedne organske molekule potiču od izvjesnih atomskih veza koje formiraju jedan atom ili grupa atoma i koje se nazivaju funkcionalne grupe. Svaka funkcionalna grupa odražava izvjesna karakteristična svojstva cijele organske molekule, bez obzira na njenu veličinu i kompleksnost i kada funkcionalna grupa podliježe reakcijama, ostatak molekule obično ostaje nepromijenjen. Neke najvažnije funkcionalne grupe nađene u organskim molekulama date su u Tabeli * Prema hemijskoj literuturi, procjenjuje se da organski spojevi čine više od 90% od 50 miliona i nešto više ukupno do danas poznatih spojeva. (Chemical Abstract 2009) 206

95 Identifikacija organskih spojeva Funkcionalna grupa C C Klasa spojeva Primjer Alken H 2 C CH 2 Eten (etilen) C C Alkin H C CH Etin (acetilen) C H C C Karboksilna kiselina CH 3 CH Ester HCCH 2 CH 3 Amid CH 3 CNH 2 C N Aldehid HCH C H Keton CH 3 CCH 3 C H Alkohol CH 3 CH 2 H Ime prema IUPAC -u (trivijalno ime) Etanska kiselina (acetatna kiselina; sirćetna kiselina) Etilmetanoat (etilformijat) Etanamid (acetamid) Metanal (formaldehid) Propanon (aceton) Etanol (etilalkohol) N Amin CH 3 NH 2 Metanamin (metilamin) X Haloalkan CH 3 Cl (Alkilhalogenid) Hlormetan (metilhlorid) X=F, Cl, Br, I Eter CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 Etoksietan H direktno vezana na benzenski ciklus Aren (aromatski karbohidrogen) Fenol CH 3 H (etileter) Metilbenzen (toluen) Hidroksibenzen (fenol; karbolna kiselina) Upotreba međuprodukt; regulator rasta biljaka međuprodukt; sredstvo za zavarivanje međuprodukt; kisela komponenta sirćeta Aromatični dodatak u limunadi tapalo; aditiv za plastične mase i za denaturaciju alkohola Prisutan u dimu koji se koristi za sušenje šunke i ribe tapalo za lakove; (Nemoj ga dovesti u kontakt sa plastikom i rayonom!) Aktivni sastojak alkoholnih pića; otapalo Sredstvo za štavljenje kože Lokalni anestetik tapalo Međuprodukt; otapalo Dezinficijens Tabela 25.1 Neke najvažnije funkcionalne grupe 207

96 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE Generalna procedura klasične kvalitativne analize nepoznatog organskog spoja može se podijeliti u nekoliko koraka: ispitivanje fizičkih osobina (izgled, boja, miris ), uključujući tu i utvrđivanje izvjesnih fizičkih konstanti (tačka topljenja, tačka ključanja, gustina, indeks loma svjetlosti, optička aktivnost ) elementarna analiza; kvalitativno i kvantitativno određivanje prisutnih elemenata i postavljanje molekularne formule preliminarna ispitivanja (topivost, relativna kiselost odnosno baznost, sagorljivost ) detekcija karakterističnih funkcionalnih grupa pomoću hemijskih reakcija koje ih prevode u karakteristične derivate ili su vezane s pojavama koje se našim čulima daju primijetiti (boja, miris) spektroskopske metode analize koje daju ključne informacije o strukturnim karakteristikama organske molekule sinteza karakterističnog analitičkog derivata ispitivane supstance, čije fizičke osobine treba da potvrde identitet nepoznate supstance Cilj ovog eksperimenta nije identifikacija datog spoja kao hemijske individue, već samo utvrđivanje različitih reaktivnih grupa u molekuli, što omogućuje da se nepoznati spoj uvrsti u jednu od potpuno definisanih klasa organsko-hemijske sistematike. S obzirom na ovako skromno postavljen cilj, mora i izbor supstanci za analizu biti vrlo ograničen na prilično malu listu lako pristupačnih supstanci čija se svojstva nalaze u literaturi. U ovom eksperimentu, biće obuhvaćeno samo nekoliko klasa organskih spojeva: alkani, alkeni, alkoholi, aldehidi, ketoni, karboksilne kiseline i fenoli. Ispitivanjem osobina poznatih spojeva iz svake od ovih klasa, dobiće se kratak uvid u karakteristična svojstva svake klase spojeva, što će pomoći da se identificira nepoznati spoj poređenjem njegovih osobina sa osobinama poznatih organskih spojeva. Pri interpretaciji rezultata važno je imati na umu da su negativni nalazi često važni kao i pozitivni rezultati u identificiranju nepoznatog spoja. Svaki od izabranih testova na određene funkcionalne grupe može se izvesti uz mali utrošak vremena i materijala, a da pri tome pruži važne podatke o tome kojoj klasi dati spoj pripada. TESTVI NA FUNKCINALNE GRUPE Karbohidrogeni (ugljikovodici) Karbohidrogeni su najjednostavnija klasa organskih spojeva koji sadrže samo atome karbona i hidrogena. Prema svojim strukturnim karakteristikama dijele se u dvije velike grupe: alifatski i aromatski. Alifatski karbohidrogeni se dalje mogu podijeliti na alkane, alkene i alkine koji imaju i svoje cikličke analoge. Alkani imaju karbonove atome povezane samo jednostrukim kovalentnim vezama i još se nazivaju zasićeni karbohidrogeni. Najjednostavniji predstavnik alkana i ujedno najjednostavniji organski spoj je metan koji ima samo jedan karbonov atom. H H C H metan H Alkani su klasa hemijski relativno inertnih spojeva koji pokazuju negativan test sa iodom kao gotovo univerzalnim reagensom na organske spojeve. Molekule koje sadrže π-elektrone ili 208

97 Identifikacija organskih spojeva nevezane elektronske parove grade sa iodom smeđe obojenu otopinu, kao posljedica stvaranja kompleksa između ioda i raspoloživih elektrona u tim molekulama. C C I 2 : : I2 smeđe obojeni kompleks topina ioda i zasićenih spojeva koji nemaju raspoloživih elektrona i ne učestvuju u ovoj reakciji ostaje ljubičasta. pćenito, izostanak jednostavnih reakcija za identifikaciju alkana, kao rezultat njihove hemijske indiferentnosti, je upravo njihov najvažniji znak raspoznavanja. Alkeni su nezasićeni karbohidrogeni koji imaju jednu ili više karbon-karbon dvostrukih veza u molekuli, dok je karakteristika alkina prisustvo karbon-karbon trostrukih veza. vi nezasićeni karbohidrogeni su hemijski prilično reaktivni spojevi i vrlo lako stupaju u reakciju sa bromom koji se adira na njihove dvostruke, odnosno trostruke karbon-karbon veze. Br + Br Br - C C + Br 2 C C C C crveno-smeđ Br bezbojan Potvrda prisustva nezasićene veze je iščezavanje crveno-smeđe otopine broma. Alkeni i alkini takođe reaguju sa oksidirajućim reagensima kao što je KMn 4 gradeći dihidroksilne alkohole (1,2-diole). Test sa KMn 4 poznat je i pod nazivom Baeyerov test nezasićenosti. Tamnoljubičasti permanganat se reducira do smeđeg mangan(iv) oksida. ljubičast vaj test nije strogo selektivan jer mu podliježu i neke druge funkcionalne grupe koje se mogu oksidirati sa KMn 4 (fenoli, većina aldehida, 1 o i 2 o alkoholi itd.), iako sporije i pod nešto snažnijim uslovima (veća koncentracija KMn 4, viša temperatura i različita ph vrijednost otopine). Alkoholi C C + 2 Mn H 2 C C + 2 Mn H - Spojevi koji sadrže hidroksilnu (-H) funkcionalnu grupu vezanu na zasićeni karbonov atom svrstavaju se u alkohole. Mogu se smatrati organskim derivatima vode u kojima je hidrogenov atom zamijenjen alkilnom grupom. C H : H.. : H.. Prema vrsti karbonovog atoma koji nosi -H grupu, alkoholi se mogu klasificirati kao primarni (1 o ), sekundarni (2 o ) ili tercijarni (3 o ). Kada je -H grupa vezana na 1 o karbonov atom, tj. onaj koji na sebe ima vezan samo jedan karbonov atom, alkohol se svrstava u primarne. Sekundarni alkoholi imaju -H grupu vezanu na 2 o karbon, koji je vezan na dva smeđ 209

98 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE susjedna karbonova atoma, odnosno tercijarni alkoholi imaju 3 o karbonov atom koji je vezan na tri druga karbonova atoma. R'' R CH 2 H R CH H R C H R' R' 1 o alkohol 2 o alkohol 3 o alkohol Strukturne razlike između primarnih, sekundarnih i tercijarnih alkohola imaju posljedicu u različitoj reaktivnosti ovih spojeva. Tako svi alkoholi ne podliježu jednako djelovanju oksidirajućih reagenasa. Samo primarni i sekundarni alkoholi se mogu oksidirati uz gubitak dva hidrogenova atoma i nastanak karbonilnih spojeva: aldehida, odnosno ketona. Molekule tercijarnih alkohola nemaju H atom na karbonovom atomu koji nosi -H grupu, tako da se ne mogu oksidirati dehidrogenacijom. Brz i jednostavan metod za razlikovanje primarnih i sekundarnih alkohola od tercijarnih alkohola je Jonesov oksidacioni test, koji koristi hromnu kiselinu kao oksidirajuće sredstvo. ksidirajući reagens, dihromat ion, Cr 2 2-7, je svijetlo narandžast, a kada se redukuje dešava se promjena boje u izrazito zelenu koja potiče od hrom(iii) iona, Cr 3+. RCH 2 H RCH H 2 S 4 ili + H 2 Cr 2 7 Cr 2 (S 4 ) 3 + ili R 2 CHH narandžast zelen R 2 C Test se zasniva na oksidaciji primarnih alkohola u aldehide i dalje u karboksilne kiseline, odnosno sekundarnih alkohola u ketone, dok se tercijarni alkoholi ne mogu oksidirati pod ovim uslovima. Pozitivan Jonesov oksidacioni test daju i aldehidi, ali ketoni ne. Primarni, sekundarni i tercijarni alkoholi mogu se međusobno razlikovati na osnovu brzine nastanka hloralkana (alkilhlorida), R-Cl, u reakciji sa Lucasovim reagensom koji predstavlja otopinu zink(ii) hlorida, ZnCl 2, u koncentrovanoj hloridnoj kiselini, HCl. R H + HCl topiv ZnCl 2 R Cl + H H netopiv Niži alkoholi se otapaju u reagensu, dok su odgovarajući hloralkani, R-Cl, netopivi u Lucasovom reagensu. Tercijarni alkoholi reaguju gotovo trenutno i hloralkan se pojavljuje kao zamućenje ili čak potpuno izdvojen sloj. Sekundarni alkoholi stvaraju zamućenje obično nakon 4-5 minuta, dok primarni alkoholi ne reaguju sa ovim reagensom kod sobne temperature. Primarni, sekundarni i tercijarni alkoholi koji imaju manje od 10 karbonovih atoma grade kompleks sa cer(iv) nitratnim ionom. Pozitivan test je indiciran trenutnom promjenom boje otopine od žute u crvenu. R-H + [Ce(N 3 ) 6 ] 2- [R--Ce(N 3 ) 5 ] 2- + H N 3 žut crven 210

99 Identifikacija organskih spojeva Aldehidi i ketoni Funkcionalna grupa u aldehidima i ketonima je karbonilna grupa u kojoj su karbon i oksigen vezani dvostrukom vezom. U aldehidima je najmanje jedan hidrogenov atom vezan na karbonov atom u karbonilnoj grupi, dok su u ketonima oba atoma koja su vezana na karbonilnu grupu karbonovi atomi. C R C H R C R' karbonilna aldehid keton grupa Karbonilna grupa u aldehidima i ketonima je veoma reaktivna i ove dvije klase spojeva često reaguju slično. Svi aldehidi i ketoni brzo reaguju sa, 2,4-dinitrofenilhidrazinom koji se još naziva Bradyev reagens i grade slabo topive 2,4-dinitrofenilhidrazone. Boja ovih kristalnih derivata varira od žute do crvene, zavisno od prisustva drugih grupa u susjedstvu karbonilne grupe. N 2 H H N 2 RC NNH N 2 RC H+ ili + H 2 NNH N 2 ili N 2 R 2 C R2 C NNH N 2 Pored velikog broja reakcija u kojima reaguju slično, aldehidi i ketoni se različito ponašaju prema djelovanju blagih oksidirajućih reagenasa. Aldehidi se lako oksidiraju do kiselina koje imaju isti broj karbonovih atoma. [] R C H R C H aldehid kiselina Ketoni koji nemaju hidrogen vezan na karbonilnu grupu, mogu se oksidirati samo pod drastičnijim uslovima (jači reagensi i više temperature) pošto njihova oksidacija do kiseline zahtijeva raskidanje karbon-karbon veze. Testovi koji služe za razlikovanje aldehida od ketona zasnivaju se upravo na činjenici da se ove dvije klase spojeva oksidiraju pod različitim uslovima. Reakcija srebrenog ogledala uključuje oksidaciju aldehida u odgovarajuću kiselinu uz upotrebu amonijakalne otopine srebro nitrata kao oksidirajućeg reagensa. vaj reagens, poznat kao Tollensov reagens, reducira se do metalnog srebra koje se taloži na zidovima reakcione posude kao srebreno ogledalo. 2 Ag + N NaH Ag 2 + H Na + N 3 - Ag NH 3 + H 2 2 Ag(NH 3 ) 2 + H - R C H + 2 Ag(NH 3 ) + 2 H - 2 Ag o + R C - NH4 + + H NH 3 vaj reagens je vrlo blag tako se da pored ketona, ni alkoholi ne mogu oksidirati pod ovim uslovima. 211

100 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE Kao oksidirajući reagens koji se koristi za razlikovanje aldehida od ketona može poslužiti i bakar(ii) ion, Cu 2+, u alkalnoj otopini, kompleksiran sa K, Na-tartaratom, poznat kao Fehlingov reagens. Aldehidi reduciraju bakar(ii) ion, Cu 2+ u bakar(i) ion, Cu +. topina se pri tome mijenja iz plave u prljavo zelenu i postepeno se izdvaja crvenkasti talog bakar(i) oksida, Cu 2. R C + 2 Cu H - K,Na-tartarat H R C - + Cu H 2 plav crven Metilketoni se mogu razlikovati od drugih ketona pomoću iodoform testa. Iodoform test uključuje hidrolizu i cijepanje metilketona, pri čemu nastaje žuti talog iodoforma, CHI 3, R C CH I KH R C CI KI + 3 H 2 KH R C - K + + CHI 3 žut Pozitivan test daju i spojevi koji se lako oksidiraju do metilketona pod ovim reakcionim uslovima: 2 o alkoholi koji imaju metilnu grupu u susjedstvu hidroksilne grupe. Acetaldehid je jedini od aldehida koji daje pozitivan test jer ima grupu CH 3 C za koju je karakteristična iodoform reakcija, kao i etanol koji se može oksidirati do acetaldehida. Karboksilne kiseline Konačni produkt oksidacije primarnih alkohola ili aldehida su karboksilne kiseline. R C H Karboksilna grupa CH ima hidroksilnu H grupu vezanu na karbonov atom karbonilne grupe, ali njena hidroksilna grupa, za razliku od alkoholne H, pokazuje kisela svojstva. Tako karboksilne kiseline reaguju sa natrijum bikarbonatom, NaHC 3 i natrijum karbonatom, Na 2 C 3, i grade u vodi topive natrijumove soli i karbonsku (ugljičnu) kiselinu koja se dalje raspada na vodu i karbon(iv) oksid (ugljendioksid), koji se oslobađa kao gas. Mjehurići izdvojenog gasa, C 2, se kreću ka površini otopine i to je propraćeno karakterističnim šumećim zvukom. R C H + NaHC 3 R C - Na + + C 2 + H 2 va reakcija može poslužiti za identifikaciju karboksilnih kiselina i posebno za razlikovanje od ostalih organskih spojeva kiselog karaktera kao što su fenoli koji se ne mogu neutralizirati bikarbonatom. 212

101 Identifikacija organskih spojeva Fenoli Da bi se neki spoj klasificirao kao fenol, njegova molekula mora imati najmanje jednu -H grupu direktno vezanu na benzenov prsten. Najjednostavniji član ove familije, fenol, dao je ime cijeloj klasi- fenoli. fenol H Za razliku od alkohola koji takođe sadrže -H funkcionalnu grupu, fenoli su slabo kiseli i mogu se neutralizirati natrijum hidroksidom, a njihovi benzenovi prstenovi se lako oksidiraju. Test za dokazivanje fenolske funkcionalne grupe zasniva se na stvaranju obojenog kompleksa u prisustvu željezo(iii) iona, Fe 3+. H Fe 3+ Fe + 6 H + 6 žut ljubičast Pozitivan test daje većina fenola, a boja varira od intenzivno ljubičaste do crveno-smeđe ili zelene boje. 213

102 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE ZADATAK VJEŽBE - Na uzorcima poznatih spojeva izvesti sve testove na funkcionalne grupe navedene u proceduri. - Popuniti tabelu u Izvještaju nedostajućim podacima o strukturi poznatih spojeva i navesti svoja zapažanja (boja reakcione smjese, pojava taloga i sl.) pri izvođenju pojedinih testova na funkcionalne grupe. - U Izvještaju opisati testove koji su izvedeni u cilju identifikacije funkcionalne grupe u uzorku nepoznatog spoja. HEMIKALIJE I REAGENSI - Indikator fenolftalein - Elementarni iod, I 2 - Dihlormetan (metilenhlorid), CH 2 Cl 2 - Etanol, 96% - Aceton - 10% vodena otopina NaH - Brom u dihlormetanu, 2% otopina Br 2 u CH 2 Cl 2. Dihlormetan (metilenhlorid) se koristi umjesto uobičajenog otapala, tetrahlormetana (karbontetrahlorida), CCl 4, jer je manje toksičan. topina broma u dihlormetanu treba da je svježe pripremljena i čuva se u tamnoj boci. - Baeyerov reagens-1% vodena otopina permanganata, KMn 4 (0.06 mol/l) - Jonesov reagens: Priredi suspenziju od 13.4 g Cr 3 u 11.5 ml koncentrovane H 2 S 4 i pažljivo je dodaj, uz miješanje, u toliko vode koliko je potrebno da ukupan volumen otopine iznosi 50 ml. vako priređeni reagens ostavi da se ohladi na sobnu temperaturu prije upotrebe. - Lucasov reagens: topi 16.0 g anhidrovanog zink(ii) hlorida, ZnCl 2, u 10 ml koncentrovane hloridne kiseline, HCl, uz hlađenje na ledenom kupatilu. - Cer-nitratni reagens: topi 4.0 g amonijum-cer(iv) nitrata, [(NH 4 ) 2 Ce(N 3 ) 6 ], u 10 ml otopine nitratne kiseline, 1.0 mol/l HN 3. Ako je potrebno, pripremu reagensa uradi uz zagrijavanje u cilju potpunog otapanja. - Bradyev reagens: topi 1.0 g 2,4-dinitrofenilhidrazina u 5.0 ml koncentrovane H 2 S 4. va otopina se polako dodaje, uz miješanje, u smjesu od 10 ml H 2 i 35 ml 96% etanola. Nakon miješanja, ako je potrebno, profiltriraj otopinu. - Tollensov reagens-amonijakalna otopina srebro nitrata: Pripremi 5% vodenu otopinu AgN 3, 10 % vodenu otopinu NaH i koncentrovanu otopinu amonijaka, NH 4 H, koji se pomiješaju neposredno prije upotrebe prema datoj proceduri. - Važno: Višak Tollensovog reagensa treba uništiti sa HN 3 jer može stvoriti eksplozivne fulminate! 3 Ag NH 3 (aq) 2 Ag 3 N + 3 H 2 eksplozivan - Fehlingov reagens: topina I: g kristalnog bakar(ii) sulfata, CuS 4, otopi u vodi koja sadrži par kapi razblažene sulfatne kiseline i dopuni otopinu vodom do 500 ml. topina II: topi 60 g čistog natrijum hidroksida, NaH, i 173 g kalijum, natrijum-tartarata (Roshelleova so) u vodi, filtriraj kroz sinterovani stakleni lijevak i dopuni otopinu vodom do 500 ml. bje otopine se čuvaju odvojeno, dobro zatvorene i neposredno prije upotrebe se pomiješaju isti volumeni otopine I i II. Sve navedene reagense dobićeš pripremljene od laboranta, a ovdje je dat opis njihovog priređivanja u slučaju potrebe da to student uradi samostalno. 214

103 Identifikacija organskih spojeva - Iod u kalijum iodidu: topi 10 g kalijum iodida, KI i 5 g elementarnog ioda, I 2, u 40 ml vode. - 1% vodena otopina natrijum bikarbonata, NaHC 3 - FeCl 3 -reagens: 1% neutralna otopina željezo(iii) hlorida (oslobođena HCl) priređuje se dodatkom razblažene otopine natrijum hidroksida u osnovnu otopinu 1% FeCl 3 dok se ne stvori talog željezo(iii) hidroksida, Fe(H) 3. dfiltriraj talog i za test upotrijebi bistar filtrat. PRIBR I PREMA - epruvete, manje - Pasterove pipete - porculanska pločica za testove - vodeno kupatilo (čaša sa vodom) - termometar - indikator papir MJERE PREZA - Za sve spojeve koje dobiješ kao poznate uzorke, koristeći se raspoloživim priručnicima ili komercijalnim katalozima (konsultuj asistenta!), uz podatke o strukturi i fizičkim svojstvima, prikupi informacije o toksičnim i/ili zapaljivim svojstvima koja uključuju i specifične mjere opreza pri radu. - Pri identifikaciji nepoznatog organskog spoja, uvijek imaj na umu da bilo koji takav spoj ima potencijalno opasna svojstva i sve hemijske testove obavljaj uz mjere opreza koje su neophodne u radu sa toksičnim i zapaljivim supstancama! - Mnogi organski spojevi su zapaljivi i brzo reaguju sa oksigenom u prisustvu vatre ili iskre. Tokom izvođenja eksperimenta eliminiši otvoreni plamen u blizini. - Iod i posebno brom su veoma toksični i mogu izazvati opekotine na koži ili udisanjem njihovih para. bavezno radi u digestoru i koristi zaštitne rukavice. - Neki od reagenasa se pripremaju uz upotrebu koncentrovanih mineralnih kiselina. Pridržavaj se opštih pravila o radu sa ovim agresivnim hemikalijama. - Hlorirana otapala, kao dihlormetan (metilenhlorid), CH 2 Cl 2, su toksični i moguće kancerogeni. Izbjegavaj udisanje njihovih para i obavezno radi u digestoru. - Mnogi spojevi hroma (VI) su moguće kancerogeni. Izbjegavaj kontakt sa prahom hrom(vi) oksida, Cr 3. - topina srebro nitrata izaziva tamne mrlje na koži. Koristi zaštitne rukavice. 215

104 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVĐENJE VJEŽBE U cilju identifikacije nepoznatog organskog spoja, dobićeš od asistenta JEDAN uzorak koji predstavlja monofunkcionalni organski spoj (ima samo jednu funkcionalnu grupu), što ga svrstava u jednu od klasa organskih spojeva koje imaju svoje predstavnike među poznatim uzorcima koji će Ti biti na raspolaganju. Spisak mogućih supstanci koje mogu biti date kao poznati uzorci organskih spojeva: alkani: heksan, pentan, metilcikloheksan alkeni: penten-1, penten-2, cikloheksen aldehidi: benzaldehid, propanal, formaldehid, glukoza ketoni: aceton, cikloheksanon, acetofenon, metil etil keton alkoholi: etanol, cikloheksanol, terc.butanol, n-butanol fenoli: fenol karboksilne kiseline: acetatna kiselina, benzojeva kiselina, buterna kiselina Kako ne postoji neko jedinstveno uputstvo za rad sa nepoznatim uzorkom, data je shema koja može biti pomoć u planiranju redoslijeda hemijskih reakcija potrebnih u cilju identifikacije funkcionalnih grupa (Slika 25.2). Na bazi tako dobivenih rezultata treba izvesti i druge testove za potvrdu prisustva pojedinih funkcionalnih grupa. Sve testove na nepoznatom uzorku izvodi paralelno sa poznatim spojem koji daje PZITIVAN test i sa kontrolnom probom (koja sadrži otapalo i reagens, ali BEZ analiziranog uzorka) i koja daje NEGATIVAN test. Na ovaj način je olakšana interpretacija pozitivnih reakcija, a eventualno onečišćeni ili nedovoljno svježi reagensi mogu se tako otkriti i zamijeniti novim. Vrlo je važno da detaljno opišeš sva svoja opažanja i rezultate pri izvođenju svakog pojedinačnog testa i to prikažeš u Izvještaju. Pri izvođenju hemijskih testova, svi reagensi se uzimaju pomoću kapaljke ili Pasterove pipete. 216

105 Identifikacija organskih spojeva Test sa NaHC 3 (+ ) (-) alkan alken aldehid alkohol keton fenol Test sa KMn 4 (-) (+ ) alkan keton alkohol Test sa 2,4-dinitrofenilhidrazinom (-) (+) alkan keton alkohol Test sa cer-nitratom (-) (+) alkan alkohol Iodoform test (-) (+) NIJE metil metil keton keton Test sa iodom (-) alkan Test sa dihromatom (+) (-) o o 1 i 2 alkohol o 3 alkohol Lucasov test trenutno alken aldehid fenol Test sa FeCl 3 (-) alken aldehid (+) fenol Test sa 2,4-dinitrofenilhidrazinom (-) (+) alken Test sa bromom (+) alken aldehid Test sa Fehlingovim reagensom (+) Test srebrenog ogledala (+) aldehid o 3 alkohol Slika 25.2 Shema za identifikaciju nepoznatih organskih spojeva 217

106 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE TEST SA ID-KMPLEKSM Na bijelu porculansku pločicu stavi mali kristal ioda, a zatim dodaj 2-3 kapi ispitivane tečnosti. Alkani daju negativan test i ljubičasta boja ioda ostaje nepromijenjena. Svi ostali organski spojevi koji grade kompleks sa iodom daju smeđe obojenu otopinu. Napomena: Test se izvodi samo na tečnim uzorcima. TEST SA BRMM U manju epruvetu unesi 2 kapi nepoznate ispitivane tečnosti (ili par kristalića ako je uzorak čvrst) i otopi ih u 0.5 ml dihlormetana. Dodaj 2 kapi 2% otopine broma u dihlormetanu, uz mućkanje. Gubitak crvenosmeđe boje broma je dokaz prisustva nezasićenog karbohidrogena. Napomena: Nemoj udisati pare reagensa i obavezno izvodi test u digestoru. TEST SA PERMANGANATM: BAEYERV TEST NEZASIĆENSTI U manju epruvetu otopi 2 kapi ispitivanog uzorka u 0.5 ml čistog acetona (bez primjesa alkohola) i dodaj 2-3 kapi 1% otopine KMn 4, uz miješanje. Pozitivan test nezasićenosti je promjena ljubičaste boje permanganata u talog smeđeg mangan(iv) oksida, Mn 2. Napomena: Test je negativan ako se ne obezbojava više od 3 kapi otopine permanganata. TEST SA HRMNM KISELINM: JNESVA KSIDACIJA topi 2 kapi ispitivane tečnosti (ili par kristalića ako je uzorak čvrst) u 0.5 ml čistog acetona u manjoj epruveti i ovoj otopini dodaj 2 kapi Jonesovog reagensa (hromna kiselina u sulfatnoj kiselini). Promiješaj otopinu i prati promjenu boje. Pozitivan test je nastanak zelene boje par sekundi nakon dodatka narandžasto-žutog reagensa. LUCASV TEST U manjoj epruveti pomiješaj 3 kapi ispitivane tečnosti sa 2 ml Lucasovog reagensa. Dobro izmućkaj otopinu i ostavi da malo odstoji. Posmatraj promjenu reakcione smjese i na osnovu vremena potrebnog za pojavu zamućenja ili izdvajanje netopivog sloja, klasificiraj ispitivani uzorak kao 1 o, 2 o ili 3 o alkohol. Napomena: Pošto se kao sporedni produkt reakcije izdvaja HCl, test izvedi pažljivo u digestoru. 218

107 Identifikacija organskih spojeva TEST SA AMNIJUM-CER(IV) NITRATM Tri kapi ispitivanog spoja dodaj u epruvetu u kojoj se nalazi 0.5 ml reagensa amonijum cer(iv) nitrata i promućkaj sadržaj epruvete. U slučaju pozitivne reakcije, blijedožuta boja reagensa prelazi u crvenu, koja potiče od nastalog kompleksa koji je topiv u vodi. Napomena: Ukoliko ispitivani uzorak nije topiv u vodi, biće prisutna dva sloja. Crvena boja u jednom od slojeva, indikacija je pozitivnog testa. TEST SA 2,4-DINITRFENILHIDRAZINM: BRADYEV TEST U manjoj epruveti otopi 3 kapi ispitivanog uzorka u 0.5 ml etanola i zatim dodaj 1 ml reagensa 2,4- dinitrofenilhidrazina. Dobro promiješaj smjesu i ostavi da stoji par minuta. Stvaranje žuto do crveno obojenog taloga 2,4-dinitrofenilhidrazona je pozitivan test na karbonilne spojeve. Napomena: Ponekad prvo nastane uljasti talog, ali nakon stajanja postane kristaličan. TEST SREBRENG GLEDALA: TLLENSVA REAKCIJA U čistu epruvetu odpipetiraj 1.0 ml 5% otopine AgN 3 i dodaj 1 kap 10% otopine NaH. Nastali talog srebro oksida otopi u minimalnoj količini koncentrovane otopine amonijaka (2-4 kapi), uz miješanje. Bistroj otopini dodaj 1 kap ispitivane tečnosti (ili par kristalića ako je uzorak čvrst), uz miješanje i ostavi reakcionu smjesu da stoji 5 minuta na sobnoj temperaturi. Ako nema reakcije, stavi epruvetu u vodeno kupatilo (čaša sa vodom), zagrijano na 40 o C, 5 minuta. Nastanak srebrenog ogledala je pozitivan test. Napomena: - Epruveta treba da je temeljito oprana, jer u protivnom neće nastati sloj srebrnog ogledala na zidovima epruvete, već će se elementarno srebro istaložiti kao tamni prah na dnu. - U pripremi reagensa, izbjegavaj upotrebu viška amonijaka. - Tollensov reagens se uvijek koristi svježe pripremljen jer nakon stajanja može da se raspada, uz stvaranje eksplozivnog AgN 3! - Višak reagensa treba uništiti sa HN 3 - konsultuj asistenta! - Nitratna kiselina takođe uklanja srebrno ogledalo nastalo u epruveti i nakon izvedenog testa, odmah isperi epruvetu razblaženom otopinom HN

108 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE TEST SA FEHLINGVIM REAGENSM Dvije kapi ispitivane tečnosti (ili par kristalića ako je uzorak čvrst) i 2 ml Fehlingovog reagensa (priređenog miješanjem jednakih volumena otopine I i II, neposredno prije upotrebe) zagrij u epruveti, na ključalom vodenom kupatilu, tokom 3-4 minute. U slučaju pozitivnog testa, izdvaja se crveni talog bakar(i) oksida, Cu 2. IDFRM TEST topi samo 1 kap ispitivane tečnosti (ili kristalić ako je uzorak čvrst) u 0.5 ml vode i dodaj 0.5 ml 10% otopine NaH. Napomena: Ukoliko uzorak nije topiv u vodenoj fazi, ili snažno promućkaj otopinu, ili dodaj par kapi dioksana (obavezno u digestoru!) ili 1,2-dimetoksietana da bi se otopina homogenizirala. Nakon otapanja uzorka, dodaj polako, u kapima i uz miješanje, otopinu ioda u kalijum-iodidu, dok se tamno smeđa boja otopine ne zadrži (1-2 ml I 2 /KI). stavi reakcionu smjesu da stoji 2-3 minute. Ako se ne izdvoji talog iodoforma kod sobne temperature, zagrij epruvetu par minuta na vodenom kupatilu na 60 o C. Ukoliko boja ioda iščezne, nastavi dodavati reagens dok se smeđa boja, koja potiče od neizreagiranog ioda, ne zadrži. Višak ioda ukloni dodatkom par kapi razblažene otopine NaH, uz mućkanje i ostavi reakcionu smjesu da stoji 10 minuta. Izdvajanje žutog taloga iodoforma, karakterističnog mirisa, je dokaz pozitivnog testa. TEST KISELSTI PMĆU INDIKATRA a) Na komad plavog lakmus papira, nakvašenog destilovanom vodom, stavi kristal ili kap vodene otopine ispitivane supstance. Ukoliko uzorak nije topiv u vodi, upotrijebi alkoholno-vodenu smjesu ili čist alkohol. Promjena boje plavog lakmusa u crvenu govori o kiselom karakteru supstance. b) Na bijelu porculansku pločicu stavi 1 kap otopine fenolftaleina kome je predhodno dodata minimalna količina razblažene otopine NaH (0.01 mol /L) da bi postao crven. Na tu kap dodaj malo ispitivane supstance. Ako se kap obezboji, test je pozitivan, tj. supstanca ima kiseo karakter. TEST SA NATRIJUM-BIKARBNATM Dodaj oko 0.2 g nepoznatog spoja u oko 1 ml 5% vodene otopine natrijum bikarbonata. slobađanje karbon dioksida, C 2, dokaz je prisustva karboksilne grupe. 220

109 Identifikacija organskih spojeva TEST SA ŽELJEZ(III) HLRIDM Zavisno od osobina topivosti, 3 kapi ispitivanog spoja (ili par kristalića ako je uzorak čvrst), otopi u epruveti u 0.5 ml vode ili etanola (ili smjese voda-etanol, 1:1) i zatim dodaj 1-2 kapi 1% neutralne otopine FeCl 3. Pozitivan test je promjena žute boje reagensa u crvenu, ljubičastu ili zelenu. Napomena: Prije dodatka reagensa, indikator papirom provjeri ph otopine. U prisustvu fenola, ph treba da je ispod

110 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE PRIPREMNA VJEŽBANJA 1. Po čemu se organski spojevi razlikuju od anorganskih? 2. Ispiši strukturne formule za sva četiri alkohola molekularne formule C 4 H 9 H i označi svaki kao 1 o, 2 o ili 3 o alkohol. 3. Navedi funkcionalne grupe koje su prisutne u slijedećim spojevima: a) b) c) C H CH 2 C H CH 3 C CH 2 CH 3 d) H e) f) C CH 3 C H CH3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 4. Koje je IUPAC ime za: a) acetaldehid b) aceton c) n-pentil metil keton? 222

111 Identifikacija organskih spojeva 5. Ispiši izbalansiranu jednačinu za reakciju Tollensovog reagensa sa benzaldehidom. 6. Ispiši strukturnu formulu 2,4-dinitrofenilhidrazona acetona? 7. U reakciji cikloheksena sa hladnom razblaženom otopinom KMn 4 nastaje spoj molekularne formule C 6 H Koja je struktura ovog spoja? 8. Šta nastaje oksidacijom slijedećih alkohola sa Cr 3 /H 2 S 4? a) etanol b) 1-propanol c) cikloheksanol d) terc-butanol 223

112 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 9. Zaokruži spojeve koji daju iodoform test: a) b) c) CH 3 C CH3 CH CH2CH3 CH 3 CH 2 C CH 2 CH 3 H d) e) f) CH 3 CH 2 H CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 C CH 2 CH 3 224

113 Identifikacija organskih spojeva IZVJEŠTAJ Ime: Grupa: Lab.broj Datum: Asistent: TESTVI SA PZNATIM SPJEVIMA Ime spoja Strukturna formula dokazivanje Test/reagens za funkcionalne grupe alkan: pažanja i rezultati alken: alkohol: aldehid: keton: karboksilna kiselina: fenol: TESTVI SA NEPZNATIM RGANSKIM SPJEM pažanja i rezultati Test/reagens za dokazivanje funkcionalne grupe PZITIVAN test sa poznatim uzorkom NEGATIVAN test sa kontrolnom probom NEPZNATI UZRAK Nepoznati organski spoj sadrži funkcionalnu grupu. Posebno označi (drugom bojom) atome koji predstavljaju funkcionalnu grupu. 225

114 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE PITANJA: 1. Koristeći se testovima u ovom eksperimentu, predloži hemijsku reakciju kojom možeš razlikovati spojeve u parovima: a) pentan i penten-1 b) 2-pentanon i 3-pentanon c) 3-pentanon i pentanal d) aceton i cikloheksanon e) benzaldehid i acetofenon (fenil metil keton) f) benzaldehid i salicilaldehid (2-hidroksibenzaldehid) g) etanal i propanal h) etanol i fenol i) terc-butanol i n-butanol j) fenol i benzojeva kiselina 2. Imaš dvije epruvete ispunjene bezbojnom tečnošću. Epruvete nisu obilježene, ali imaš podatak da se u jednoj nalazi destilovana voda, a u drugoj vodena otopina glukoze (vidi formulu ispod!). Kojim od jednostavnih testova izabranih u ovom eksperimentu možeš odrediti u kojoj epruveti je glukoza, a da ne probaš ukus otopine?! H C H H H H C H C H C H C H CH2H 3. Koja praktična aplikacija je moguća primjenom Tollensove reakcije? 226

115 Identifikacija organskih spojeva 4. U epruveti se nalazi smjesa od tri organska spoja: etanol, benzojeva kiselina i fenol. Koristeći se testovima datim u ovoj vježbi predloži postupak za njihovo dokazivanje. Kako možeš iskoristiti prednost u različitoj kiselosti ovih spojeva u smjesi za njihovo uspješno i jednostavno razdvajanje? 5. Nacrtaj strukturu spoja molekularne formule C 5 H 8 koji daje pozitivan iodoform test, a ne obezbojava otopinu permanganata. 6. Nacrtaj strukturu spoja molekularne formule C 5 H 8 koji daje pozitivan Tollensov test, a ne reaguje sa bromom u metilenbromidu. ž 7. Nacrtaj strukturu spoja molekularne formule C 5 H 8 koji sa Bradyevim reagensom, 2,4- dinitrofenilhidrazinom, gradi talog, obezbojava otopinu broma, ali ne daje iodoform test. 227

116 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 228

117 Identifikacija produkata primarnog metabolizma 26 IDENTIFIKACIJA PRDUKATA PRIMARNG METABLIZMA UVD U neizostavne molekule svih živih organizama na Zemlji ubrajaju se ugljikohidrati, proteini, masti i nukleinske kiseline. ve životno važne molekule smatraju se proizvodima primarnog metabolizma i kao takve objedinjene su imenom primarni metaboliti. Uprkos velikoj različitosti organizama, putevi sinteze ovih spojeva su, uz neke vrlo male varijacije, posvuda identični. Procesi primarnog metabolizma predstavljaju osnovne jedinice žive tvari, ono bez čega bi život bio nezamisliv. UGLJIKHIDRATI Pod imenom ugljikohidrati obuhvaćena je velika grupa organskih spojeva koji igraju važnu ulogu u biljnom i životinjskom svijetu. Šećera ima u soku svih biljaka; škrob je glavni sastojak sjemenki i gomolja; lišće, stabljike i stabla najvećim dijelom sastoje se od celuloze; glikogena ima u životinjama. Naziv su dobili još u ono vrijeme kada se ništa nije znalo o njihovoj strukuturi, već se o njima zaključivalo prema kvantitativnoj elementarnoj analizi. Francuski hemičari, Proust i Gay- Lussac su suhom destilacijom šećera, celuloze i škroba dobili ugljik i vodu, te su spojeve nazvali hydrates de carbone, što odgovara njihovoj opštoj formuli, C x (H 2 ) y Ugljikohidrate proizvode zelene biljke procesom fotosinteze koja predstavlja hemijsku sintezu, ili fiksiranje ugljik-dioksida i vode u prisustvu hlorofila kao katalizatora, pomoću energije dobivene apsorpcijom vidljive svjetlosti: x C 2 + x H 2 C x (H 2 ) y + x 2 ugljikohidrat Ugljikohidrati su podijeljeni prema veličini njihovih molekula na tri grupe: a) monosaharidi (glukoza, fruktoza), koji ne mogu da hidrolizuju na proste šećere, a sami se dobivaju hidrolizom složenijih ugljikohidrata; b) disaharidi (saharoza, maltoza), koji su izgrađeni od 2 monosaharidne jedinice; c) polisaharidi (škrob, celuloza), koji hidrolizom daju veliki broj monosaharidnih jedinica. Monosaharidi Monosaharidi spadaju u najprostiju grupu ugljikohidrata, ne podliježu hidrolizi. Kao polihidroksialdehidi i polihidroksiketoni oni predstavljaju prve oksidacione proizvode polihidroksilnih alkohola opće formule C n H 2n n. Monosaharid je aldehid ili keton koji u svom sastavu sadrži najmanje dvije H-grupe. Prema broju C-atoma dijele se na trioze (3 C-atoma), tetroze (4 C-atoma), pentoze (5 C-atoma) arabinoza, ksiloza, roboza, deoksi-d-riboza, ramnoza, i heksoze (6 C-atoma) glukoza, manoza, galakroza, fruktoza, glukozamin. To su kristalni neutralni spojevi, u vodi se lako otapaju, u alkoholu teže, a u nepolarnim otapalima su netopivi. S obzirom da u njihovim molekulama postoji više vodikovih veza, 229

118 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE tačka topljenja je im je srazmjeno visoka, pa se često pri zagrijavanju prije raspadaju nego što se istope. H H H H H H H H H H H H H H D-riboza D-glukoza D-galaktoza Hemijske osobine monosaharida dosta su slične osobinama aldehida i ketona, pa zato oni mogu da se dokažu pomoću nekih reakcija koje su karakteristične za te karbonilne spojeve. Disaharidi Disaharidi nastaju vezivanjem dva ista ili različita monosaharida međusobno povezana glikozidnom vezom. To su čvrsti kristalni spojevi, otapaju se u vodi, a podjeljeni su na redukujuće i neredukujuće šećere. Redukujući disaharidi pokazuju reakcije karakteristične za aldehide jer su monomerne jedinice vezane preko glikozidnog C-atoma jednog monosaharida i najčešće C-4 atoma drugog monosaharida, tako da je glikozidna H-grupa drugog monosaharida ostala slobodna. Neredukujući disaharidi pokazuju reakcije karakteristične i na aldehide i na ketone, ali se ne redukuju jer je glikozidna veza uspostavljena preko oba glikozidna C-atoma oba monosaharida. Saharoza je najpoznatiji neredukujući disaharid, građen iz molekula glukoze i fruktoze. Polisaharidi Polisaharidi spadaju u najrasprostranjenije organske spojeve, a nalaze se i u biljnom i u životinjskom svijetu. Polisaharidi se pri hidrolizi, pomoću kiselina i enzima, razlažu na monosaharide, heksoze i pentoze. Sjedinjavanjem više monosaharidnih jedinica u veće molekule, pomoću glikozidnih veza, dolazi do iščezavanja onih najvažnijih osobina kojima se odlikuju osnovne jedinice ugljikohidrata, kao na primjer: topivost u vodi, kristalizacija, redukciona moć i sladak ukus. Takve makromolekule nemaju osobine šećera. U najvažnije polisaharide spadaju škrob, glikogen, celuloza i inulin. PRTEINI Proteini spadaju u složene organske spojeve koji čine glavni dio ćelijske protoplazme koja je nosilac svih životnih funkcija. Sam naziv proteini potiče od grčke riječi proteios što u prevodu znači prvi, najvažniji. rganizam sadrži više hiljada različitih proteina i svaki se odlikuje specijalnom strukturom koja im dozvoljava da vrše specifičnu funkciju. Svi proteini su građeni iz aminokiselina koje su međusobno povezane peptidnom vezom. Hidrolizom proteina, kao krajnji produkti dobiju se aminokiseline. Uopće, proteini su amorfni spojevi, mada se pod specijalnim uslovima mogu dobiti u kristalnom obliku. Neki su proteini topivi u vodi (albumin), neki u neutralnim otopinama soli, dok su svi netopivi u zasićenoj otopini aluminijum sulfata. Neki proteini grade bazne, a neki kisele otopine, što zavisi od vrste aminokiselina koje ulaze u njihov sastav. Proteini spadaju u veoma reaktivne spojeve, jer sadrže različite funkcionalne grupe: -CH, -NH 2, -H, -SH, -S, -S-. Ako se proteini zagriju na 60 C ili ako im se dodaju otopine teških metala ili jake kiseline, vrši se njihova koagulacija, pri kojoj oni mijenjaju svoje prvobitne fizičke, hemijske i biološke osobine. Taj proces je poznat pod imenom denaturacija. 230

119 Identifikacija produkata primarnog metabolizma Aminokiseline Aminokiseline spadaju u supstitucione karboksilne kiseline, jer u svojoj strukturi sadrže amino NH 2, i karboksilnu CH grupu. Mogu sadržavati i više amino grupa. S obzirom da se ove dvije grupe razlikuju po kiselosti, aminokiseline spadaju u amfolite. Aminokiseline imaju veliki fiziološki značaj jer su od njih izgrađeni proteini, pa su u prirodi rasprostranjene i u biljnom i u životinjskom svijetu. Sve su prirodne α-aminokiseline kristalni spojevi koje se odlikuju relativno visokom tačkom topljenja. Većina aminokiselina se otapa u vodi, a praktično su netopive u organskim otapalima. U otopinama nemaju niti jednu slobodu funkcionalnu grupu, odnosno, amino grupa je kation (-NH + 3 ), a karboksilna grupa je anion (-C - ). HS H H NH NH N 2 2 H cistein fenilalanin prolin H LIPIDI Masti i ulja su se u prirodi nalaze jako rasprostranjeni u velikoj količini, kao biljne i životinjske masti. Po hemijskom sastavu to su smjese estera trihidroksilnog alkohola glicerola i viših monokarboksilnih masnih kiselina s ravnim C-lancem i parnim brojem C-atoma. Hidrolizom lipidnog materijala obično se dobivaju i zasićene i nezasićene masne kiseline. Trigliceridi mogu biti esteri istih ili različitih masnih kiselina. Masti koje u svom sastavu posjeduju fosfatnu estersku vezu nazivaju se fosfolipidima. Najznačajniji fosfolipidi su lecitin i cefalin. U ovu grupu spojeva spadaju i steroidi, koji po hemijskom sastavu nisu esteri već se sastoje od tetraciklusa. Među steroide se ubrajaju neki od najistaknutijih biološki aktivnih spojeva. Među njima su steroidni alkoholi (holesterol), žučne kiseline, seksualni hormoni, hormoni nadbubrežne žlijezde i srčani aglikoni. holesterol triglicerid 231

120 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE REAKCIJE KARAKTERISTIČNE ZA UGLJIKHIDRATE Molischeva reakcija Molischeva reakcija je opća reakcija na prisustvo ugljikohidrata. Reakcija se zasniva na dehidratacionom djelovanju koncentrovanih kiselina, pri čemu nastaju furfural ili njegovi derivati koji sa α-naftolom daju obojene spojeve. Fehlingova reakcija Fehlingova reakcija je reakcija na prisustvo redukujućih ugljikohidrata. Reakcija se zasniva na redukciji bakar(ii) sulfata do bakar(i) oksida, pri čemu se aldehidna grupa ugljikohidrata oksiduje do kiseline. Tollensova reakcija Tollensova reakcija je reakcija na prisustvo redukujućih ugljikohidrata. Reakcija se zasniva na redukciji srebro nitrata do elementarnog srebra. Reakcija je poznata i pod nazivom reakcija srebrnog ogledala. Taložna reakcija Taložna reakcija je reakcija na prisustvo polisaharida. Reakcija se zasniva na koloidnim osobinama polisaharida. Škrob, glikogen i dekstrini su u vodi u koloidnom stanju, dok su u organskim otapalima netopivi. Celuloza je potpuno netopiva u vodi. Lugolova reakcija Lugolova reakcija je karakteristična na prisustvo polisaharida. Reakcija se zasniva na kompleksiranju molekula ioda sa polisaharidom pri čemu nastaje obojenje. Škrob daje modro, a glikogen crveno obojenje. 232

121 Identifikacija produkata primarnog metabolizma REAKCIJE KARAKTERISTIČNE ZA PRTEINE Ninhidrinska reakcija Ninhidrinska reakcija je reakcija na sve proteine koji imaju slobodnu amino-grupu i na sve aminokiseline. Ninhidrin sa aminokiselinom ili proteinom, preko amino grupe, gradi obojeni adicioni spoj. 2 H H NH 2 CRHCH H - - N + R + C 2 + 4H 2 H Biuret reakcija Biuret reakcija je reakcija karakteristična na prisustvo peptidne veze. Ako se otopina proteina tretira otopinom bakar(ii) sulfata u baznoj sredini, u prisustvu peptidne veze nastaje biuret koji se kompleksira sa bakarnim ionom dajući crveno-ljubičasto obojenje. Ksantoproteinska reakcija Ksantoproteinska reakcija je reakcija karakteristična na aromatske aminokiseline. Pri zagrijavanju koncentrovane nitratne kiseline sa aromatskim aminokiselinama ili proteinom koji ih sadržava nastaje crveno-žuti talog koji potiče od nitro derivata aromatskih aminokiselina. H N 2 (a) NH 3 + H 2 N nitrirani tirozin (a) i triptofan (b) NH (b) NH 3 + H 233

122 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE REAKCIJE KARAKTERISTIČNE ZA LIPIDE REAKCIJE KARAKTERISTIČNE ZA STERIDE (HLESTERL) Salkowskyeva reakcija Salkowskyeva reakcija je reakcija karakteristična za holesterol. Holesterol u prisustvu koncentrovane sulfatne kiseline daje crveno obojenje koje se izdvaja iznad žutog vodenog sloja koji ima zelenu fluorescenciju. Libermannova reakcija Libermannova reakcija je reakcija karakteristična za holesterol. Holesterol se djelovanjem koncentrovane sulfatne kiseline dehidratizira i oksidira. Iz dvije molekule holesterola kondenzacijom nastaju karbohidrogeni sa dvostrukim vezama koji daju različite proizvode sa anhidridom sirćetne kiseline, što je uzrok pojave različitih boja koje prelaze jedna u drugu. REAKCIJE KARAKTERISTIČNE ZA MASTI Saponifikacija Reakcija saponifikacije je reakcija karakteristična za masti, odnosno više masne kiseline. Sapuni nastaju djelovanjem alkoholnih otopina jakih baza na lipid. To su soli viših masnih kiselina. Fosfo-vanilinska reakcija Fosfo-vanilinska reakcija je reakcija karakteristična za nezasićene masne kiseline. Nezasićena masna kiselina reakcijom sa sulfatnom kiselinom daje karbonijum ion koji sa fosfovanilinskim esterom gradi ružičasto kompleksno jedinjenje. 234

123 Identifikacija produkata primarnog metabolizma ZADATAK VJEŽBE - Na uzorcima poznatih spojeva izvesti sve testove na produkte primarnog metabolizma navedene u proceduri. - Popuniti tabelu u Izvještaju nedostajućim podacima o strukturi poznatih spojeva i navesti svoja zapažanja (boja reakcione smjese, pojava taloga i sl.) pri izvođenju pojedinih testova na funkcionalne grupe. - U Izvještaju opisati testove koji su izvedeni u cilju identifikacije produkta primarnog metabolizma u epruveti sa nepoznatim uzorkom. HEMIKALIJE I REAGENSI - Molischev reagens: topi 0.5 g α-naftola u 10 ml 96% etanola. - koncentrovana sulfatna kiselina - Fehlingov reagens (vidi str. 214) - 10% srebro nitrat - amonijum hidroksid - etanol - 0.2% otopina ninhidrina u acetonu - Lugolov reagens: topi 5 g I 2 i 10 g KI u 85 ml destilovane vode. - 5% natrijum hidroksid - 1% bakar(ii) sulfat - koncentrovana nitratna kiselina - anhidrid sirćetne kiseline - 10% natrijum hidroksid - fosfo-vanilinski reagens: Pomiješaj koncentrovanu fosfatnu kiselinu sa 10% otopinom vanilina u 96% etanolu u odnosu 1:1 Reagens se čuva u tamnoj boci i stabilan jr 15 dana na sobnoj temperaturi. PRIBR I PREMA - epruvete, manje - Pasterove pipete - vodeno kupatilo (čaša sa vodom) - termometar - indikator papir MJERE PREZA - Za sve spojeve koje dobiješ kao poznate uzorke, koristeći se raspoloživim priručnicima ili komercijalnim katalozima (konsultuj asistenta!), uz podatke o strukturi i fizičkim svojstvima, prikupi informacije o toksičnim i/ili zapaljivim svojstvima koja uključuju i specifične mjere opreza pri radu. - Pri identifikaciji nepoznatog spoja, uvijek imaj na umu da bilo koji takav spoj ima potencijalno opasna svojstva i sve hemijske testove obavljaj uz mjere opreza koje su neophodne u radu sa toksičnim i zapaljivim supstancama! - Mnogi organski spojevi su zapaljivi i brzo reaguju sa oksigenom u prisustvu vatre ili iskre. Tokom izvođenja eksperimenta eliminiši otvoreni plamen u blizini. - Neki od reagenasa se pripremaju uz upotrebu koncentrovanih mineralnih kiselina. Pridržavaj se opštih pravila o radu sa ovim agresivnim hemikalijama. - topina srebro nitrata izaziva tamne mrlje na koži. Koristi zaštitne rukavice. Sve navedene reagense dobićeš pripremljene od laboranta. 235

124 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE IZVĐENJE VJEŽBE U cilju identifikacije nepoznatog spoja, dobićeš od asistenta JEDAN uzorak, koji spada u jednu od klasa produkata primarnog metabolizma koji imaju svoje predstavnike među poznatim uzorcima koji će Ti biti na raspolaganju. Spisak mogućih supstanci koje mogu biti date kao poznati uzorci: Steroidi: holesterol Masne kiseline: jestivo ulje Proteini: bjelance Aminokiseline: valin, leucin, triptofan, glicin, cistin Polisaharidi: škrob, glikogen Disaharidi: saharoza, maltoza Monosaharidi: glukoza Sve testove na nepoznatom uzorku izvodi paralelno sa poznatim spojem koji daje PZITIVAN test i sa kontrolnom probom (koja sadrži otapalo i reagens, ali BEZ analiziranog uzorka) i koja daje NEGATIVAN test. Na ovaj način je olakšana interpretacija pozitivnih reakcija, a eventualno onečišćeni ili nedovoljno svježi reagensi mogu se tako otkriti i zamijeniti novim. Vrlo je važno da detaljno opišeš sva svoja opažanja i rezultate pri izvođenju svakog pojedinačnog testa i to prikažeš u Izvještaju. Pri izvođenju hemijskih testova, svi reagensi se uzimaju pomoću kapaljke ili Pasterove pipete. 236

125 Identifikacija produkata primarnog metabolizma EKSPERIMENTALNI RAD Nepoznati uzorci mogu biti iz grupe ugljikohidrata, lipida ili proteina. Ako je uzorak u čvrstom stanju, prvo izvedi probu na topivost u vodi i organskim otapalima: a) uzorak topiv u vodi - ugljikohidrati, neki proteini, aminokiseline. b) koloidna otopina u vodi - proteini, polisaharidi. c) uzorak netopiv u vodi lipidi, polisaharidi, proteini. MLISCHEVA REAKCIJA Na 2 ml ispitivanog uzorka dodaj par kapi Molischevog reagensa, promućkaj i vrlo pažljivo, niz unutrašnji zid epruvete dodaj 3 ml konc. H 2 S 4. Na dodirnom sloju dvije tečnosti javlja se crveno-ljubičasto obojenje, koje ukazuje na prisustvo ugljikohidrata. FEHLINGVA REAKCIJA U epruvetu stavi 1 ml reagensa Fehling I i 1 ml Fehling II. Na ovu otopinu dodaj 1 ml ispitivane otopine i po potrebi lagano zagrij epruvetu na vodenom kupatilu. U prisustvu redukujućih ugljikohidrata nastaje crveni talog bakar(i) oksida. TEST SREBRENG GLEDALA: TLLENSVA REAKCIJA U čistu epruvetu odpipetiraj 1.0 ml 5% otopine AgN 3 i dodaj 1 kap 10% otopine NaH. Nastali talog srebrooksida otopi u minimalnoj količini koncentrovane otopine amonijaka (2-4 kapi), uz miješanje. Bistroj otopini dodaj 1 kap ispitivane tečnosti (ili par kristalića ako je uzorak čvrst), uz miješanje i ostavi reakcionu smjesu da stoji 5 minuta na sobnoj temperaturi. Ako nema reakcije, stavi epruvetu u vodeno kupatilo (čaša sa vodom), zagrijano na 40 o C, 5 minuta. Nastanak srebrenog ogledala je pozitivan test. Napomena: - Epruveta treba da je temeljito oprana, jer u protivnom neće nastati sloj srebrnog ogledala na zidovima epruvete, već će se elementarno srebro istaložiti kao tamni prah na dnu. - U pripremi reagensa, izbjegavaj upotrebu viška amonijaka. - Tollensov reagens se uvijek koristi svježe pripremljen jer nakon stajanja može da se raspada, uz stvaranje eksplozivnog AgN 3! - Višak reagensa treba uništiti sa HN 3 - konsultuj asistenta! - Nitratna kiselina takođe uklanja srebrno ogledalo nastalo u epruveti i nakon izvedenog testa, odmah isperi epruvetu razblaženom otopinom HN

126 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE TALŽNA REAKCIJA Na 2 ml uzorka u epruveti dodaj 2 ml 96%-tnog etanola. Prisutni polisaharidi će se istaložoti. Talog profiltriraj i ispitaj talog i filtrat na reakciju s iodom. LUGLVA REAKCIJA Na 5 ml uzorka u epruveti dodaj par kapi Lugolovog reagensa. Pojava obojenja ukazuje na prisustvo polisaharida. NINHIDRINSKA REAKCIJA Na 2 ml uzorka u epruveti dodaj 2 ml svježeg 0.2%-tne vodene otopine ninhidrina. Zagrijavanjem epruvete nastaje plavo ili ljubičasto obojenje u prisustvu slobodne amino-grupe. BIURET REAKCIJA Na 2 ml uzorka u epruveti dodaj 2-3 ml 5%-tne otopine NaH i nekoliko kapi 1%-tne otopine bakar(ii) sulfata ne mješajući. Na površine otopine nastaje plavi talog bakar(ii) hidroksida, a između plavih slojeva ljubičasti prsten kao znak pozitivne biuret reakcije. KSANTPRTEINSKA REAKCIJA Na 2 ml uzorka u epruveti dodaj 2 ml koncentrovane nitratne kiseline i zagrij reakcionu smjesu do ključanja. U prisustvu aromatskih aminokiselina nastaje žuti talog. Ako se na ohlađenu otopinu doda koncentrovani amonijum hidroksid, žuta boja prelazi u narandžastu. SALKWSKYEVA REAKCIJA U epruvetu stavi 2 ml uzorka i pažljivo dodaj 2 ml koncentrovane H 2 S 4, zatvori je čepom i polako promućkaj. U prisustvu holesterola, nakon kratkog vremena gornji sloj postaje crven, a donji žut, sa zelenom fluorescencijom. LIBERMANNVA REAKCIJA U epruvetu stavi 2 ml uzorka, dodaj 10 kapi anhidrida sirćetne kiseline i 2 kapi koncentrovane H 2 S 4. Bez mućkanja izmiješaj reakcionu smjesu. Kao pozitivan test javlja se prvo ružičasto, zatim plavo, pa zeleno obojenje. 238

127 Identifikacija produkata primarnog metabolizma SAPNIFIKACIJA U epruvetu naspi 2 ml uzorka, dodaj 10 ml 10% otopine NaH u etanolu i drži epruvetu sa reakcionom smjesom u ključalom kupatilu neko vrijeme (5-15 min). hladi otopinu, i pri tome nastaje sapun. FSF-VANILINSKA REAKCIJA Na 2 ml uzorka u epruveti stavi 0.5 ml koncentrovane H 2 S 4 i 2 ml fosfo-vanilinskog reagensa. Zagrijavanjem epruvete na vodenom kupatilu, u prisustvu nezasićenih masnih kiselina, nastaje ružičasto obojenje. 239

128 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE PRIPREMNA VJEŽBANJA 1. Ispiši strukturne formule dva monosaharida i navedi njihova imena! 2. Navedi funkcionalne grupe koje su prisutne u fenilalaninu! 3. Kako ćes holesterol razlikovati od jestivog ulja? 240

129 Identifikacija produkata primarnog metabolizma IZVJEŠTAJ Ime: Grupa: Lab.broj Datum: Asistent: TESTVI SA PZNATIM UZRCIMA Vrsta spoja Steroid: Test/reagens za dokazivanje funkcionalne grupe pažanja i rezultati Masna kiselina: Protein: Aminokiselina: Polisaharid: Disaharid: Monosaharid: TESTVI SA NEPZNATIM UZRKM pažanja i rezultati Test/reagens za dokazivanje vrste spoja PZITIVAN test sa poznatim uzorkom NEGATIVAN test sa kontrolnom probom NEPZNATI UZRAK Nepoznati spoj spada u klasu. 241

130 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE PITANJA: 1. Šta možeš zaključiti na osnovu topivosti nepoznatog uzorka u vodi? 2. Kojim karakterističnim reakcijama podliježu masne kiseline? 3. Zašto moraš nositi rukavice kada vršiš ninhidrinsku reakciju, ili ksantoproteinsku reakciju? 242

131 Dodatak 27 DDATAK snovni podaci o spojevima korištenim u eksperimentima ACETANHIDRID etanoil-etanoat Molekulska formula: C 4 H 6 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 73.1 C Tačka ključanja: C pasnosti: Izrazito zapaljiv; u kontaktu s kožom stvara opekotine; iritacija respiratornog trakta; oštećenje očiju. H 3 C H 3 C ACETATNA KISELINA etanska kiselina Molekulska formula: CH 3 CH Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 16.5 C Tačka ključanja: C pasnosti: Izrazito zapaljiv; u kontaktu s kožom stvara opekotine; iritacija respiratornog trakta. C H 3 H ACETN 2-propanon Molekulska formula: C 3 H 6 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 94.9 C Tačka ključanja: C pasnosti: Izrazito zapaljiv; iritacija kože, očiju i respiratornog trakta; poremećaj centralnog nervnog sistema. H 3 C CH 3 ADIPIL HLRID heksadienoil-dihlorid Molekulska formula: C 6 H 8 Cl 2 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju; izaziva opekotine na koži. Cl Cl 6-AMIN-4-HIDRKSI-2-NAFTALENSULFNSKA KISELINA 6-amino-4-hidroksi-2-naftalensulfonska kiselina Molekulska formula: C 10 H 9 N 4 S Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: - H 2 N Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju. H H S 243

132 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 7-AMIN-4-HIDRKSI-2-NAFTALENSULFNSKA KISELINA 7-amino-4-hidroksi-2- naftalensulfonska kiselina Molekulska formula: C 10 H 9 N 4 S H 2 N Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: - Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju. H H S AMNIJUM CER NITRAT amonijum cer (IV) nitrat Molekulska formula: [(NH 4 ) 2 Ce(N 3 ) 6 ] Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i respiratornog trakta. AMNIJUM HIDRKSID 25% amonijum hidroksid Molekulska formula: NH 4 H Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: - Tačka ključanja: C (zavisno od koncentracije) pasnosti: štećenja očiju; iritacija kože i respiratornog trakta. ANILIN aminobenzen Molekulska formula: C 6 H 7 N Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 6.3 C Tačka ključanja: C (zavisno od koncentracije) pasnosti: Kancerogen; cijanotičan. 8-ANILIN-1-NAFTALENSULFNSKA KISELINA 7-(fenilamino)naftalen-2-sulfonska kiselina Molekulska formula: C 6 H 5 NHC 10 H 6 S 3 H Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju; dijareja. HN [(NH 4 ) 2 Ce(N 3 ) 6 ] NH 4 H NH 2 H S m-anisidin 1-amino-3-metoksibenzen Molekulska formula: C 7 H 9 N Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -1-1 C Tačka ključanja: C pasnosti: Uzrokuje dermatitis. NH 2 244

133 Dodatak p-anisidin 1-amino-4-metoksibenzen Molekulska formula: C 7 H 9 N Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 243 C pasnosti: Iritacija kože; digestijom uzrokuje cijanozu. NH 2 ASPIRIN 2-acetoksibenzenska kiselina CH 3 Molekulska formula: C 9 H 8 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 135 C Tačka ključanja: 140 C pasnosti: Alergen. H BAKAR(II) KSID Molekulska formula: Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 1201 C bakar (II) oksid Cu Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju. Cu BAKAR(II) SULFAT bakar(ii) sulfat Molekulska formula: CuS 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 1201 C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju; uzrokuje dermatitis. CuS 4 BARIJUM HIDRKSID barijum hidroksid Molekulska formula: Ba(H) 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 110 C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože. Ba(H) 2 BENZALDEHID benzaldehid Molekulska formula: C 6 H 5 CH Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 26 C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože i očiju; lokalni anestetik; iritant. 245

134 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE BENZEN benzen Molekulska formula: C 6 H 6 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 5.5 C Tačka ključanja: 80.1 C pasnosti: Iritacija kože i očiju; kancerogen; narkotik. BENZIL ALKHL fenilmetanol Molekulska formula: C 7 H 8 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -15 C Tačka ključanja: 205 C pasnosti: Iritacija kože, očiju i respiratornih organa. BENZJEVA KISELINA benzenska kiselina Molekulska formula: C 6 H 5 CH Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 249 C pasnosti: Iritacija kože; iritacija sluznog ždrijela. H H BRM brom Molekulska formula: Br 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -7.2 C Tačka ključanja: 58.8 C pasnosti: Ekstremno otrovan; iritacija kože. Br 2 BRMKREZL ZELEN 3,3',5,5'-tetrabrom-m- krezolsulfonftalein H Br Br H Molekulska formula: C 21 H 14 Br 4 5 S Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -225 C Tačka ključanja: - pasnosti: - Br CH 3 + CH 3 H S Br BUTANSKA KISELINA butanska kiselina Molekulska formula: C 4 H 8 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 7.9 C Tačka ključanja: C pasnosti: pekotine kože; iritacija sluznog ždrijela. H 3 C H 246

135 Dodatak t-butilbenzil PERKSID t-butilperoksibenzoat Molekulska formula: C 11 H 14 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: - Tačka ključanja: C pasnosti: Izrazito nestabilan; eksplozivan; iritacija kože, očiju i respiratornog trakta. CH 3 CH 3 CH 3 CIKLHEKSAN cikloheksan Molekulska formula: C 6 H 12 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 6.5 C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože, očiju i respiratornog trakta. CIMETALDEHID Molekulska formula: Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -7.5 C 3-fenil-2-propenal C 9 H 8 Tačka ključanja: 248 C pasnosti: Iriracija kože. CINK HLRID cink hlorid Molekulska formula: ZnCl 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 275 C Tačka ključanja: 756 C pasnosti: Iritacija kože i očiju. Izaziva opekotine na koži. ZnCl 2 DEKANSKA KISELINA dekanska kiselina H 3 C Molekulska formula: C 10 H 20 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 31 C Tačka ključanja: 269 C pasnosti: Iritacija kože i očiju. H DIBENZILIDENACETN 1,5-difenil-3-pentadienon Molekulska formula: C 17 H 14 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože. 247

136 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 1,6-DIAMINHEKSAN 1,6-heksandiamin Molekulska formula: C 6 H 16 N 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 42 C Tačka ključanja: 205 C pasnosti: Iritacija kože i očiju; izaziva opekotine. H 2 N NH 2 5,6-DIBRMHLESTERL 5,6-dibromo-(3β)-holest-3- ol Molekulska formula: C 27 H 46 Br 2 Molekulska masa: CAS: - Tačka topljenja: C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože CH H 5 6 Br Br 21 H 3 C H CH H H CH CH 3 DIHLRMETAN dihlormetan Molekulska formula: CH 2 Cl 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 40 C pasnosti: Iritacija kože i očiju; uzrokuje depresiju CNS; mutagen. Cl Cl DIETILETER etoksietan Molekulska formula: C 4 H 10 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 34.6 C pasnosti: Ekstremno zapaljiv i eksplozivan; iritacija kože; narkotik. C H 3 CH 3 m-dinitrbenzen 1,3-dinitrobenzen Molekulska formula: C 6 H 4 N 2 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: C pasnosti: Ektremno toksičan; brzo se apsorbira kroz kožu; iritacija kože; uzrokuje poremećaje reproduktivih organa. N + - N + - 2,4-DINITRFENILHIDRAZIN 1-hidrazino-2,4-dinitrobenzen Molekulska formula: C 6 H 6 N 4 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: - pasnosti: Ektremno zapaljiv. H 2 N - NH N + N

137 Dodatak ETANL etanol Molekulska formula: C 2 H 6 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 78.4 C pasnosti: Izrazito zapaljiv; iritacija kože i očiju. C H 3 H ETILACETAT etil-etanoat Molekulska formula: C 4 H 8 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 83.6 C Tačka ključanja: 77.1 C pasnosti: Iritacija očiju i respiratornih organa. C H 3 CH 3 ETILACETACETAT etil-acetoacetat Molekulska formula: C 6 H 10 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -45 C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija očiju i respiratornih organa. H 3 C CH 3 EUGENL 2-metoksi-4-(2-propenil)fenol Molekulska formula: C 10 H 12 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 9 C Tačka ključanja: 256 C pasnosti: Iritacija očiju, kože i respiratornih organa. H 3 C H CH 2 m-fenilendiamin 1,3-diaminobenzen Molekulska formula: C 6 H 8 N 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože i očiju; taksičan inhalacijom. H 2 N NH 2 FENL hidroksibenzen Molekulska formula: C 6 H 5 H Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 40.5 C Tačka ključanja: C pasnosti: Izrazito otrovan; iritacija kože i očiju; akutno trovanje. H 249

138 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE FENLFTALEIN 2-(bis-(4-hidroksifenil)metil)benzojeva kiselina H H Molekulska formula: C 20 H 14 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju; kancerogen. FSFATNA KISELINA 95% fosfatna kiselina Molekulska formula: H 3 P 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 158 C pasnosti: Izrazito korozivna; izaziva opekotine na koži; akutno trovanje. H 3 P 4 HEKSAN heksan Molekulska formula: C 6 H 14 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 95 C Tačka ključanja: 69 C pasnosti: Iritacija kože i očiju i respiratornih organa; uzrokuje depresiju CNS. H 3 C CH 3 7-HIDRKSI-4-METILKUMARIN 7-hidroksi-4-metil-2H-1-benzopiran-2-on Molekulska formula: C 10 H 8 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju i respiratornih organa. H CH 3 HLR hlor Molekulska formula: Cl 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: C pasnosti: Izrazito otrovan; iritacija kože i očiju; akutno trovanje; oštećenje pluća. HLRIDNA KISELINA 36% hloridna kiselina Molekulska formula: HCl Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 48 C pasnosti: U dodiru s kožom stvara duboke rane; teška oštećenja očiju; ekstremno korozivna. Cl 2 HCl 250

139 Dodatak HLESTERL (3β)-holest-5-en-3-ol Molekulska formula: C 27 H 46 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 360 C pasnosti: CH H H 3 C H CH H H CH CH 3 HRM (VI) KSID hrom (VI) oksid Molekulska formula: Cr 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 197 C Tačka ključanja: 250 C pasnosti: Toksičan; kancerogen. ID iod Molekulska formula: I 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 183 C pasnosti: Iritacija i oštećenje kože, očiju i respiratornih organa; štetan uticaj na rast fetusa. Cr 3 I 2 IDFRM triiodometan Molekulska formula: CHI 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 123 C Tačka ključanja: 217 C pasnosti: Iritacija kože, očiju i respiratornih organa; dezinfekciono sredstvo. I I I IZBUTANL 2-metil-1-propanol Molekulska formula: C 4 H 10 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -108 C Tačka ključanja: 108 C pasnosti: Iritacija kože, očiju i respiratornih organa; dezinfekciono sredstvo; djeluje kao narkotik. IZPENTANL Molekulska formula: Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C 3-metil-1-butanol C 5 H 12 Tačka ključanja: 132 C pasnosti: Iritacija i isušivanje kože. C H 3 H 3 C C H 3 CH 3 H H 251

140 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE KAFEIN 3,7-dihidro-1,3,7-trimetil-1H-purin-2,6- dion Molekulska formula: C 8 H 10 N 4 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 178 C (sublimira) pasnosti: Iritacija kože; utiče na CNS. H 3 C N N CH 3 N N CH 3 KALCIJUM KLRID kalcijum hlorid Molekulska formula: CaCl 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 772 C Tačka ključanja: 1935 C pasnosti: Iritacija očiju. CaCl 2 KALIJUM HIDRKSID kalijum hidroksid Molekulska formula: KH Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 420 C Tačka ključanja: 1327 C pasnosti: U dodiru s kožom stvara duboke rane; teška oštećenja očiju. KH KALIJUM IDID kalijum iodid Molekulska formula: KI Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 681 C Tačka ključanja: 1330 C pasnosti: Iritacija kože, očiju i respiratornih organa; štetan uticaj na rast fetusa. KI KALIJUM PERMANGANAT kalijum permanganat Molekulska formula: KMn 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 240 C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože. KMn 4 KARVN 1-metil-4-izopropenil- Δ 6 -cikloheksen-2-on C 10 H 14 Molekulska formula: Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: - Tačka ključanja: 231 C pasnosti: Iritacija kože. CH 3 H 2 C CH 3 252

141 Dodatak p-ksilen 1,4-dimetilbenzen Molekulska formula: C 8 H 10 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 13.2 C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože i očiju; narkotik; uzrokuje dermatitis. C H 3 CH 3 LIMNEN 4-izopropenil-1-metilcikloheksen Molekulska formula: C 10 H 16 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 176 C pasnosti: Iritacija kože i očiju. CH 3 H 3 C CH 2 MAGNEZIJUM HLRID magnezijum hlorid Molekulska formula: MgCl 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 714 C Tačka ključanja: 1412 C pasnosti: Iritacija kože i očiju. MgCl 2 METANL metanol Molekulska formula: CH 3 H Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 97 C Tačka ključanja: 64.7 C pasnosti: Toksičan; uzrokuje poremećaje reproduktivih organa; narkotik. N,N-DIMETILANILIN Molekulska formula: Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 2 C N,N-dimetilanilin C 8 H 11 N Tačka ključanja: 194 C pasnosti: Toksičan; kancerogen. C H 3 H 3 C H N CH 3 N-METILANILIN N-metilanilin Molekulska formula: C 7 H 9 N Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -57 C Tačka ključanja: 196 C pasnosti: Toksičan; kancerogen. HN CH 3 253

142 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE METIL SALICILAT metil-2-hidroksibenzoat Molekulska formula: C 6 H 4 (H)CCH 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -9 C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože i očiju; kongenitalna deformacija fetusa. METIL STEARAT metal-stearat Molekulska formula: CH 3 (CH 2 ) 16 CCH 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože, očiju i respiratornog trakta MRAVLJA KISELINA metanska kiselina Molekulska formula: CH 2 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 8.4 C Tačka ključanja: 101 C pasnosti: pekotine na kože; iritacija očiju; teško trovanje inhaliranjem. 1-NAFTL 1-hidroksinaftalen Molekulska formula: C 7 H 10 H Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože i respiratornog trakta; dijareja. 2-NAFTL 2-hidroksinaftalen Molekulska formula: C 7 H 10 H Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože i respiratornog trakta; dijareja. NATRIJUM natrijum Molekulska formula: Na Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 883 C pasnosti: Ekstremno zapaljiv; u dodiru s kožom stvara duboke rane. CH 3 H C 17 H 35 CCH 3 H H H Na 254

143 Dodatak NATRIJUM HIDRGEN KARBNAT natrijum hidrogen karbonat Molekulska formula: NaHC 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: raspada se na oko 50 C Tačka ključanja: - pasnosti: - NATRIJUM HIDRKSID natrijum hidroksid Molekulska formula: NaH Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 318 C Tačka ključanja: 1390 C pasnosti: U dodiru s kožom stvara duboke rane; teška oštećenja očiju. NATRIJUM HLRID Molekulska formula: Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 801 C natrijum hlorid NaCl Tačka ključanja: 1465 C pasnosti: Iritacija očiju. NATRIJUM KARBNAT natrijum karbonat Molekulska formula: Na 2 C 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 851 C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i respiratornog trakta. NATRIJUM NITRIT natrijum nitrit Molekulska formula: Na 2 N 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 280 C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju; kancerogen. NATRIJUM SULFAT natrijum sulfat Molekulska formula: Na 2 S 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 884 C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože; pad krvog pritiska; dehidratacije. NaHC 3 NaH NaCl Na 2 C 3 Na 2 N 2 Na 2 S 4 255

144 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE NINHIDRIN 2,2-dihidroksiindan-1,3-dion Molekulska formula: C 9 H 6 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 250 C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože, očiju i respiratornih organa. NITRATNA KISELINA 63% nitratna kiselina Molekulska formula: HN 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -42 C Tačka ključanja: 83 C pasnosti: Ekstremno korizivna i toksična; stvara opekotine na koži. HN 3 H H m-nitranilin 1-amino-3-nitrobenzen Molekulska formula: C 6 H 6 N 2 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 114 C Tačka ključanja: 306 C pasnosti: Iritacija kože i očiju; toksičan inhaliranjem. NH 2 N + - p-nitranilin 1-amino-4-nitrobenzen Molekulska formula: C 6 H 6 N 2 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 332 C pasnosti: Iritacija kože; toksičan inhaliranjem. N H 2 N + - n-ktanl 1-oktanol Molekulska formula: C 8 H 18 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -16 C Tačka ključanja: 195 C pasnosti: Iritacija kože i očiju. LV(II) ACETAT olovo(ii) etanoat Molekulska formula: Pb(C 2 H 3 2 ) 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 883 C pasnosti: Neurotoksičan; kancerogen H 3 C H 256

145 Dodatak n-pentanl 1-pentanol Molekulska formula: C 5 H 12 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože i očiju. H 3 C H PIPERIN 1,3-benzodioksol-5-il-1-okso-2,4- pentadienil Molekulska formula: C 17 H 19 N 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 130 C Tačka ključanja: - pasnosti: Ekstremno toksičan ako se proguta. N n-prpanl 1-propanol Molekulska formula: C 3 H 8 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 97.1 C pasnosti: Iritacija kože i očiju; kancerogen. C H 3 H 2-PRPANL 2-propanol Molekulska formula: C 3 H 7 H Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 89 C Tačka ključanja: 82.3 C pasnosti: Izrazito zapaljiv; iritacija kože, očiju i respiratornog trakta. H 3 C CH 3 H PRPANSKA KISELINA propanska kiselina Molekulska formula: CH 3 CH 2 CH Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 21 C Tačka ključanja: 141 C pasnosti: Izaziva opekotine na koži; iritacija očiju. H H 3 C PRPILEN GLIKL 1,2-propandiol Molekulska formula: C 3 H 8 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -59 C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože i očiju. H 3 C H H 257

146 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE REZRCINL 1,3-dihitroksibenzen Molekulska formula: C 6 H 4 (H) 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 110 C Tačka ključanja: 277 C pasnosti: Iritacija kože i respiratornog trakta; teška oštećenja očiju. SALICILNA KISELINA 2-hidroksibenzenska kiselina Molekulska formula: C 7 H 6 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 159 C Tačka ključanja: 211 C pasnosti: Iritacija kože; mutagen. SREBR NITRAT srebro nitrat Molekulska formula: AgN 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 212 C Tačka ključanja: 444 C pasnosti: štećenje očiju; iritacija kože. STEARINSKA KISELINA oktadekanska kiselina Molekulska formula: C 18 H 36 2 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 69.6 C Tačka ključanja: 383 C pasnosti: štećenje očiju; opekotine na koži.; kancerogen; mutagen. STIREN fenileten Molekulska formula: C 8 H 8 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: -30 C Tačka ključanja: 444 C pasnosti: štećenje očiju; opekotine na koži.; kancerogen; mutagen. H H H H AgN 3 C 17 H 35 CH CH 2 SULFANILNA KISELINA 4-aminobenzensulfonska kiselina Molekulska formula: C 6 H 7 N 3 S Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 288 C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože i očiju. S H NH 2 258

147 Dodatak SULFATNA KISELINA 98% sulfatna kiselina Molekulska formula: H 2 S 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 10 C Tačka ključanja: 290 C pasnosti: U dodiru s kožom stvara duboke rane; kancerogena. H 2 S 4 ŠKRB - Molekulska formula: (C 6 H 10 5 ) n Molekulska masa: - CAS: Tačka topljenja: 250 C Tačka ključanja: - pasnosti: - TLUEN metilbenzen Molekulska formula: C 6 H 5 CH 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 93 C Tačka ključanja: C pasnosti: Ekstremno toksičan; kancerogen; iritant. m-tulidin 3-metilanilin Molekulska formula: C 7 H 9 N Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 30 C Tačka ključanja: C pasnosti: Ekstremno toksičan; kancerogen; izaziva glavobolje. NH 2 CH 3 CH 3 p-tluidin 4-metilanilin CH 3 Molekulska formula: C 7 H 9 N Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 43 C Tačka ključanja: 200 C pasnosti: Ekstremno toksičan; kancerogen. NH 2 2,4,6-TRIBRMFENL 2,4,6-tribromfenol Molekulska formula: Br3C6H2H Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: C pasnosti: Iritacija kože i očiju. Br H Br Br 259

148 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE TRIETANLAMIN trietanolamin Molekulska formula: C 6 H 15 N 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 20.5 C Tačka ključanja: 208 C pasnosti: Iritacija kože i očiju; oštećenja unutrašnjih organa. H H N H 1,3,5-TRINITRBENZEN 1,3,5-trinitrobenzen Molekulska formula: C 6 H 3 N 3 6 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: - Tačka ključanja: - pasnosti: Veoma eksplozivan; iritacija kože i očiju; oštećenja unutrašnjih organa. - N + N + - N + - UGLJIK TETRAHLRID tetrahlorometan Molekulska formula: CCl 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: C pasnosti: Kancerogen; izaziva dermatitis; oštećenja unutrašnjih organa. Cl Cl Cl CH 3 VANILIN 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid Molekulska formula: C 8 H 8 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: 285 C pasnosti: Iritacija očiju i kože. H CH 3 VITAMIN C (R)-3,4-dihidroksi-5-((S)- 1,2- dihidroksietil)furan-2(5h)-on H Molekulska formula: C 6 H 8 6 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: C Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija očiju i kože. H H H H ŽELJEZ(III) HLRID željezo(iii) hlorid Molekulska formula: FeCl 3 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: 306 C Tačka ključanja: 315 C pasnosti: Iritacija kože, očiju i respiratornog trakta; oštećenja jetre. FeCl 3 260

149 Dodatak ŽELJEZ(II) SULFAT željezo(ii) sulfat Molekulska formula: FeS 4 Molekulska masa: CAS: Tačka topljenja: - Tačka ključanja: - pasnosti: Iritacija kože, očiju i respiratornog trakta; oštećenja jetre. FeS 4 261

150 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 262

151 Literatura LITERATURA Armarego W.L.E, Chai C.L.L., Purification of laboratory chemicals, 5 th Ed., Elsevier Science, Bettelheim F.A., Landesberg J.M., General, rganic, and Biochemistry: Laboratory Experiments, 4 th Ed., Harcourt College Pub, Bruice P.Y., rganic Chemistry, 4 th Ed., Prentice Hall, Fieser L.F., Williamson K.L., rganic experiments, 7 th Ed., D. C. Heath and Company, Furniss B.S., Hannaford A. J., Smith P.W.G., Tatchell A.R. (urednici), Vogel`s textbook of practical organic chemistry, 5 th Ed., Longman Scientific & Technical, Lide D.R. (urednik), CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85 th Ed., Press LLC, Maksimović M. i dr., Practicum iz opće hemije za studente univerziteta u BiH, PMF, PHARE/TEMPUS JEP , McMurry J., rganic Chemistry, 7 th Ed., Thompson Learning, Nikolin A., Nikolin B., Praktikum iz organske hemije, Svjetlost, Sarajevo, Rapić V., Postupci priprave i izolacije organskih spojeva, Školska knjiga, Zagreb, Shriner R.L., Hermann C.K.F., Morrill T.C., Curtin D.Y., Fuson R.C., The Systematic Identification of rganic Compounds, 8 th Ed. John Wiley & Sons, Inc., Vollhardt P.C., Schore N.E., rganska Hemija: struktura i funkcija, 4. izdanje,(prevod B. Šoloja i saradnici) Data status, Beograd, Weast R.C., Astle M.J., CRC Handbook of data on rganic Compounds, Volume I and II, CRC Press Inc., Zubrick J.W., The organic chem lab survival manual: A student`s guide to techniques, John Wiley & Sons, Inc.,

152 Praktikum iz SNVA RGANSKE HEMIJE 264

153 ZAPALJIVST ZAŠTITA ZDRAVLJA 0 Nije zapaljiv materijal. 0 Bezopasan materijal. 1 Materijal se treba dobro zagrijati da bi se zapalio. 1 Blago štetan materijal. 2 Materijal je zapaljiv na višim temperaturama. 2 Štetan materijal. 3 Materijal je zapaljiv na sobnoj temperaturi. 3 Vrlo opasan materijal. 4 Ekstremno zapaljiv materijal. 4 Ekstremno opasan materijal. REAKTIVNST 0 Stabilan materijal. W STAL Reaktivan materijal u prisustvu vode. 1 Materijal nestabilan pri zagrijavanju. x ksidirajući reagens. 2 Materijal burno reaguje. Acid Kiselina. 3 Moguća detonacija u blizini izvora toplote. Alk Baza. 4 Moguća detonacija na sobnoj temperaturi. Cor Korozivan materijal. Radioaktivan materijal. trov.

154