Chemie - was soll ich da machen?
Wir schreiben bald noch unsere letzte Arbeit und haben dafür eine Übungsaufgabe bekommen, die auch genau so dran kommen soll...
Leider versteh ich nicht was ich da machen soll bzw kennen wir nichtmal die Oxidationsprodukte...
Kann da jemand weiter helfen?
Aufgabe:
Du führst mit folgenden Stoffen eine Nachweisprobe (entweder Fehling- oder Silberspiegelprobe) durch:
- Mit dem Oxidationsprodukt (durch milde Oxidation mit Kupferoxid) von Butan-1-ol
- Mit dem Oxidationsprodukt aus Propan-2-ol
a) Erkläre die zu erwartenden Beobachtungen.
b) Welches Oxidationsprodukt entscheht bei der Reaktion von 2-Methypropan-2-ol mit Kupferoxid?
Vielen Dank im Voraus!
3 Antworten
Moin,
die milde Oxidation von Butan-1-ol mit Kupfer-II-oxid führt zu Butanal, elementarem Kupfer und Wasser:
CH3–CH2–CH2–CH2–OH + CuO ---> CH3–CH2–CH2–CH=O + Cu + H2O
Die Fehlingprobe mit (wasserlöslichen) Aldehyden verläuft positiv. Dabei ist (im Idealfall) folgendes zu beobachten:
- Fehling 1 (hellblaue CuSO4-Lösung) und Fehling 2 (farblose Natriumhydroxid-Tartrat-Lösung) ergeben zusammen das tiefblaue Fehling-Reagenz.
- Fehling-Reagenz und Butanal wird beim Erwärmen im Wasserbad orange-gelb, dann immer dunkler, bis es am Ende bräunlichrot ist.
Bei der Tollens-Probe (Silberspiegelprobe) ist (im Idealfall) folgendes zu sehen:
- Es werden Silbernitratlösung, Natronlauge und Ammoniaklösung zum klaren Tollens-Reagenz vereinigt.
- Das Tollens-Reagenz wird mit Butanal im Wasserbad erwärmt. Dabei scheidet sich am Reagenzglasrand eine Schicht Silber ab, die wie ein Spiegel wirkt.
Deutung der Beobachtungen bei der Fehlingprobe (im Folgenden wird der Propylrest CH3–CH2–CH2– mit R abgekürzt):
1) Die Aldehydgruppe des Butanals wird im basischen Milieu zu einer Carboxygruppe oxidiert; es entsteht also Butansäure. Dabei werden zwei übertragbare Elektronen abgegeben:
R–CH=O + 2 OH^– ---> R–COOH + H2O + 2 e^–
2) Da die Reaktion im basischen Milieu abläuft, wird die Carboxygruppe deprotoniert:
R–COOH + OH^– ---> R–COO^– + H2O
Die Gesamtbilanz der Oxidationsteilgleichung sieht demnach so aus:
R–CH=O + 3 OH^– ---> R–COO^– + 2 H2O + 2 e^–
3) Die durch die Tartrat-Ionen in Lösung gehaltenen Cu^2+-Ionen werden mit Hilfe der Elektronen aus der Oxidation zu Cu^+-Ionen reduziert.
2 Cu^2+ + 2 e^– ---> 2 Cu^+
4) Die Cu^+-Ionen bilden mit den Tartrat-Ionen keinen Komplex mehr und bleiben deshalb nicht in Lösung. Sie vereinigen sich stattdessen mit den im basischen Milieu zahlreich vorhandenen Hydroxidionen zu gelb-orangem Kupfer-I-hydroxid. Das Kupfer-I-hydroxid ist nicht mehr gut wasserlöslich und fällt deshalb als Niederschlag aus. Das sieht man dann...
Cu^+ + OH^– ---> CuOH ↓
5) Durch das Erwärmen spaltet Kupfer-I-hydroxid Wasser ab, wobei zunehmend mehr rotbraunes Kupfer-I-oxid gebildet wird. Auch das ist nicht gut wasserlöslich, so dass man sehen kann, wie sich die Lösung immer dunkler verfärbt und schließlich bräunlichrot wird...
2 CuOH ---> Cu2O + H2O
Zusammengefasst sieht die Reduktionsteilgleichung in der Bilanz daher so aus:
2 Cu^2+ + 2 e^– + 2 OH^– ---> Cu2O ↓ + H2O
Eine Voraussetzung für eine positiv verlaufende Fehlingprobe ist eine leicht zu oxidierende funktionelle Gruppe. Dies ist bei Alkanalen (Aldehyden) gegeben. Die Aldehydgruppe ist deshalb leicht oxidierbar, weil sie außer der Carbonylgruppe (C=O) auch noch ein gebundenes Wasserstoffatom enthält.
Die (milde) Oxidation von Propan-2-ol mit Kupfer-II-oxid führt zu einem Keton, nämlich Propanon (Aceton). Außerdem entstehen wieder elementares Kupfer und Wasser.
CH3–CH(OH)–CH3 + CuO ---> CH3–C(=O)–CH3 + Cu + H2O
Wie gerade erwähnt, ist die Aldehydgruppe deshalb leicht oxidierbar, weil die Aldehydgruppe über einen gebundenen Wasserstoff verfügt. Das ist beim Aceton (Propanon; ein Keton!) nicht der Fall. Deshalb ergibt Aceton unter diesen Bedingungen weder eine positive Fehlingprobe noch eine positiv verlaufende Silberspiegelprobe (Tollensprobe).
Im Falle vom 2-Methylpropan-2-ol (tert.-Butanol) erfolgt schon die Oxidation mit Kupfer-II-oxid nicht.
Merke:
- Primärer Alkohol --[Ox.]--> Alkanal (Aldehyd) --[Ox.]--> Carbonsäure
- Sekundärer Alkohol --[Ox.]--> Alkanon (Keton) --//--> keine weitere Oxidation
- Tertiärer Alkohol --//--> keine Oxidation
Mit energischen Oxidationsmitteln kann man auch Ketone oder tertiäre Alkohole oxidieren, aber nur, wenn dabei die Kohlenstoffkette zerstört wird:
Propanon (Aceton) + 4½ O2 ---> 3 CO2 + 3 H2O
oder
2-Methylpropan-2-ol + 6½ O2 ---> 4 CO2 + 5 H2O
Die Erklärung der Silberspiegelprobe überlasse ich jetzt mal dir. Ein bisschen musst du ja auch selbst machen, gell?! Kleiner Tipp: abgesehen von den Beobachtungen und dem Mechanismus passiert mit den Oxidationsprodukten der Alkohole grundsätzlich das gleiche wie bei der Fehlingprobe.
LG von der Waterkant
a) Primäre Alkohole (deren OH-Gruppe endständig ist) wie Butan-1-ol, lassen sich in 2 Schritten oxidieren, wobei zunächst ein Alkanal, danach eine Carbonsäure entsteht.
Mild war die Erstoxidation, damit nicht gleich das Endprodukt entsteht (z.B. mit Fehling). Also Carbonsäure am Ende.
b) Sekundäre Alkohole wie Propan-2-ol lassen sich zu Alkanonen oxidieren (1. Ox.schritt). Der 2. Ox.schritt geht nicht mehr. Also:nichts.
c) Bei 2-Methypropan-2-ol läßt sich von Haus aus nichts oxidieren.
Allg.: Hängen am Nachbar- C-Atom der OH-Gruppe 3 H-Atome, sind 2 Schritte (mit je 2 Elektronenabgaben möglich (a)
Hängt an diesem C nur 1 H-Atom, geht nur der erste Schritt (b)
Hängt kein H-Atom dran geht nichts.
Erklärung: diese Oxidationen sind 2-Elektronenübergänge. Es werden dabei entweder 2H-Atome (mit e-) abgegeben (eins von OH und eins vom C) oder zwischen C und H ein O-Atom eingeschoben (ebenso formaler 2 e- Transfer), wie es bei a der Fall ist.
du musst natürlich durch gleichungen, die du selbst aufstellst, erst das oxidationsprodukt herausbekommen....
bei 1 steht oxidation von butan-1-ol durch oxidation mit kupferoxid und das musst du auch für die 2 nehmen