Identyfikacja substancji na podstawie powstawania lub zmiany barwy roztworu

Manganian(VII) potasu KMnO₄

Roztwór KMnO₄ jest silnym utleniaczem. W zależności od środowiska manganian(VII) potasu redukuje się do jonów Mn²⁺ (środowisko kwaśne), MnO₂ (środowisko obojętne), lub MnO₄^2- (środowisko silnie zasadowe). Przebieg reakcji (utlenianie) możemy obserwować dzięki zmianie barwy. Wodny roztwór KMnO₄ jest barwy fioletowej.

2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O + 10CO₂
zmiana barwy roztworu z fioletowej do bezbarwnej

2KMnO₄ + 3K₂SO₃ + H₂O → 3K₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH
Zmiana barwy roztworu z fioletowej do bezbarwnej, wytrąca się brunatny osad MnO₂

2KMnO₄ + KNO₂ + 2KOH → 2K₂MnO₄ + KNO₃ + H₂O
Zmiana barwy roztworu z fioletowej na ciemnozieloną

Dichromian(VI) potasu K₂Cr₂O₇

Roztwór dichromianu(VI) potasu (K₂Cr₂O₇) w środowisku kwaśnym jest silnym utleniaczem. W środowisku alkalicznym przekształca się w chromian(VI) potasu, K₂CrO₄, który jest trwały tylko w środowisku alkalicznym lub obojętnym. Zakwaszenie roztworu powoduje ponowną przemianę K₂CrO₄ w K₂Cr₂O₇.

K₂Cr₂O₇ w środowisku kwaśnym powoduje utlenienie wielu substancji, sam natomiast redukuje się do soli chromu(III), które mają barwę zieloną:

K₂Cr₂O₇ + 3KNO₂ + 4H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + KNO₃ + 4H₂O
Zmiana barwy roztworu z pomarańczowej na zieloną

Wodorotlenek miedzi(II) Cu(OH)₂

Wodorotlenek miedzi możemy wytworzyć przez działanie wodorotlenku sodu (potasu) na sól miedzi(II). Najczęściej do tego celu wykorzystuje się siarczan(VI) miedzi(II) i wodorotlenek sodu:
CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
Wodorotlenek miedzi wytrąca się w postaci galaretowego osadu, barwy niebieskiej.

Sole miedzi(II), oraz wodorotlenek miedzi bardzo łatwo ulegają kompleksowaniu. Np. dodanie do wodorotlenku miedzi amoniaku (wodnego roztworu) przeprowadza galaretowaty osad w roztwór o barwie szafirowej. Powstaje wodorotlenek tetraaminamiedzi(II):
Cu(OH)₂ + 4NH₃^.H₂O D [Cu(NH₃)₄](OH)₂ lub jonowo Cu(OH)₂ + 4NH₃^.H₂O D [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^-
galaretowaty osad zanika, powstaje roztwór o barwie szafirowej

Zauważmy, że warunkiem rozpuszczenia się osadu jest powstanie związku jonowego, oraz że miedź(II) jest czterokoordynacyjna.

Zamiast amoniaku możemy użyć dowolnego innego ligandu, z którym miedź(II) chętnie tworzy trwałe kompleksy. Trwałe kompleksy powstają zawsze, gdy ligand ma dwa centra kompleksujące – powstają wtedy kompleksy chelatowe:

Dlatego wodorotlenek miedzi służy do identyfikacji wielu związków polifunkcyjnych, z którymi tworzy dość trwałe kompleksy chelatowe. Może służyć do odróżniania alkoholi wielowodorotlenowych od monowodorotlenowych (z tymi ostatnimi nie tworzy kompleksów):

Proszę zwrócić uwagę, że z alkoholem wielowodorotlenowym (przedstawicielem jest etanodiol) wodorotlenek miedzi tworzy kompleks, w którym miedź(II) jest czterokoordynacyjna, oraz, że kompleks jest jonowy, w przeciwnym wypadku nie rozpuszczał by się w wodzie. Podobnego typu kompleksy powstają z innymi alkoholami wielowodorotlenowymi (gliceryna), oraz z cukrami (cukry to przecież polihydroksyaldehydy lub polihydroksyketony)

Z wodorotlenkiem miedzi kompleksy tworzą również aminokwasy

Wszystkie kompleksy miedzi mają barwę od niebieskiej do szafirowej (w zależności od trwałości kompleksu, im kompleks trwalszy, tym barwa bardziej granatowa). Powiedzenie, że związki miedzi(II) są barwne jest niejakim uproszczeniem. Barwne są jej komplkesy. CuSO₄^.5H₂O ma barwę niebieską, ale już CuSO₄ (bezwodny) jest bezbarwny (część cząsteczek wody hydratacyjnej tworzy z miedzią(II) kompleksy)

Wodorotlenek miedzi(II) (odczynnik Trommera), lub kompleks wodorotlenku miedzi(II) z winianem sodowo-potasowym to odczynnik Fehlinga.
Wodorotlenek miedzi(II) (odczynnik Trommera) lub odczynnik Fehlinga mają bardzo słabe właściwości utleniające. Tak słabe, że jedynie utleniają grupę aldehydową. Za ich pomocą możemy łatwo wykryć w związku organicznym grupę aldehydową (inne utleniacze się do tego nie nadają, ponieważ utleniają również inne grupy, np. hydroksylową (alkohole) lub wiązanie wielokrotne).

W obecności grupy aldehydowej Cu(OH)₂ redukuje się do tlenku miedzi(I), który wytrąca się z roztworu w postaci ceglastoczerwonego osadu. Gdy w związku nie ma grupy aldehydowej, wodortlenek miedzi(II) ulega rozkładowi do czarnego tlenku miedzi(II):

Podobną rolę odgrywa odczynnik Tollensa, który jest wodorotlenkiem diaminasrebra(I) [Ag(NH₃)₂]OH (w skrócie i najczęściej zapisywany jest w postaci tlenku srebra Ag₂O). W obecności grupy aldehydowej srebro(I) ulega redukcji do srebra metalicznego. Jeżeli naczynie w którym przeprowadzana jest reakcja jest dostatecznie czyste (odtłuszczone), to metaliczne srebro wydziela się na ściankach naczynia reakcyjnego w postaci lustra srebrowego. Jeżeli w badanym związku nie ma grupy aldehydowej, to po ogrzaniu mieszaniny reakcyjnej nie zauważamy żadnych widocznych zmian.

Obecność wiązania wielokrotnego CC (wiązanie podwójne lub potrójne)

Alkeny lub alkiny w przeciwieństwie do alkanów są bardzo reaktywne. Brom bardzo łatwo ulega addycji do wiązania wielokrtonego. Może to być roztwór bromu w CCl₄ lub woda bromowa. W każdym przypadku w obecności wiązania wielokrotnego CC następuje odbarwienie roztworu bromu:

Do odróżnienia alkenu (alkinu) od alkanu może służyć również roztwór KMnO₄ w środowisku obojętnym (następuje odbarwienie roztworu i wytrącenie brunatnego osadu MnO₂). Jednakże ten sposób zawodzi gdy nieznana jest klasa związku, ponieważ wiele innych związków może być utlenianych przez manganian(VII) potasu.

Zarejestrowani użytkownicy mogą pobrać wersję pdf