A1
DŮKAZ ORGANICKÉ LÁTKY
5
Princip: Na rozdíl od anorganických sloučenin, jsou organické sloučeniny v naprosté většině méně odolné proti chemickým a fyzikálním zásahům. Působením teploty vyšší než 350 °C nebo i působením koncentrované kyseliny sírové zuhelnatí. Na tomto principu je založena tato jednoduchá orientační zkouška. Chemikálie: sacharosa C12H22O11 chlorid sodný (krystalický) NaCl (kuchyňská sůl) koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: spalovací lžička, kahan, zápalky, porcelánová miska, kapátko Pracovní postup: a) 1. Na spalovací lžičku položíme krystalek cukru a vložíme ho do plamene kahanu. 2. Pozorujeme. 3. Pro srovnání provedeme stejný pokus s krystalkem kuchyňské soli. b) 1. Na malou porcelánovou misku dáme několik krystalků cukru a přilijeme několik kapek kyseliny sírové. 2. Pozorujeme. 3. Pro srovnání provedeme stejný pokus s krystalky kuchyňské soli. Pozorování: a) Krystalek cukru zuhelnatí a při dalším zahřívání shoří. V případě krystalku soli reakce neprobíhá. b) Cukr postupně hnědne, černá až úplně zuhelnatí. U krystalků soli došlo k nakypění. Rovnice: a) C12H22O11 + 12 O2 12 CO2 + 11 H2O NaCl + O2 x b) NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl Závěr: Sacharosa je organická sloučenina, a proto působením vyšší teploty a kyseliny sírové uhelnatí. Chlorid sodný patří mezi anorganické sloučeniny, a proto je proti těmto vlivům rezistentní. Bezpečnost práce: chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání
zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
A2
DŮKAZ UHLÍKU A VODÍKU
15
Princip: Metody obvyklé kvalitativní analýzy anorganických iontových sloučenin se nehodí pro důkaz prvků v organických sloučeninách. Proto je třeba nejprve převést prvky tvořící organickou sloučeninu na anorganické sloučeniny, které jsou dále dokazovány obvyklou cestou. Tomuto procesu se říká „mineralizace organických sloučenin“. Takto je například uhlík převeden na oxid uhličitý, vodík na vodu, dusík na kyanid sodný nebo draselný, síra na alkalický sulfid. Chemikálie: glukosa C6H12O6 oxid měďnatý CuO bezvodý síran měďnatý CuSO4: R 22-36/38; S (2-)22 barytová voda Ba(OH)2 Pomůcky: zkumavky, váhy, chemická lžička, vata, zátka, zahnutá skleněná trubička, odměrný válec, kahan, zápalky, stojan s příslušenstvím Pracovní postup: 1. Do zkumavky A nasypeme oxid měďnatý do výšky asi 1 cm. 2. Přidáme několik krystalků glukosy (0,1 g). 3. Směs dobře promícháme. 4. Do horní části zkumavky vložíme malý, tenký kousek vaty, na který nasypeme tenkou vrstvu síranu měďnatého. 5. Zkumavku uzavřeme zátkou s otvorem, kterým prochází zahnutá skleněná trubička na odvod plynu. 6. Trubičku zavedeme do druhé zkumavky, do níž jsme nalili asi 5 cm3 barytové vody. Konec trubičky musí být do barytové vody ponořen. 7. Zkumavku A mírně zahřejeme Pozorování: Pozorujeme vznik modrého síranu měďnatého a sraženiny uhličitanu barnatého. Rovnice: C6H12O6 + 12 CuO → 12 Cu + 6 CO2 + 6 H2O CuSO4 + 5 H2O → CuSO4 . 5H2O Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2O Poznámky: Barytová voda musí být čerstvě připravená. Závěr: Důkaz uhlíku a vodíku v organické sloučenině jsme dokázali vznikem oxidu uhličitého, který reagoval s barytovou vodou za vzniku bílé sraženiny uhličitanu barnatého, a vody, která vytvořila při reakci se síranem měďnatým pentahydrát síranu měďnatého. R, S – věty: R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
A3
DŮKAZ PRVKŮ VÁZANÝCH V UHLOVODÍCÍCH
5
Princip: Chemikálie: hydroxid vápenatý (nasycený roztok) Ca(OH)2 parafinová svíčka Pomůcky: kádinky, hodinové sklo k zakrytí kádinky, zápalky Pracovní postup: 1. Do kádinky postavíme svíčku a zapálíme ji. 2. Kádinku zakryjeme hodinovým sklem. 3. Po zhasnutí plamene vyjmeme z kádinky svíčku. 4. Do kádinky nalijeme vápennou vodu. 5. Kádinku rychle zakryjeme a její obsah protřepeme. Pozorování: Velikost plamene svíčky se během hoření zmenšuje, až dojde ke jejímu zhasnutí. Stěny kádinky se orosily zkondenzovanou vodní párou. Při protřepání směsi v kádince pozorujeme vznik bílého zákalu uhličitanu vápenatého. Rovnice: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Závěr: Reakcí jsme dokázali v parafinu vázaný uhlík a vodík. Bezpečnost práce: hydroxid vápenatý: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8 Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy (pracovní sešit). Praha: Fortuna, 2000. 40 s. ISBN 80-7168-723-5
A4
DŮKAZ UHLÍKU
15
Princip: Chemikálie: svíčka cukr C12H22O11 mouka kousek plastu (kelímek) Pomůcky: chemické kleště, porcelánový střep, zápalky, 3 zkumavky, kahan, držák na zkumavky Pracovní postup: a) 1. Do chemických kleští uchopíme porcelánový střep a vložíme ho do plamene svíčky. 2. Po vyjmutí střepu z plamene pozorujeme změny na jeho povrchu. b) 1. Do zkumavek postupně nasypeme cukr, mouku a kousek plastu. 2. Zkumavku uchopíme do držáku a silně zahřejeme v plameni kahanu. 3. Pozorujeme změny v jednotlivých zkumavkách. Pozorování: a) Na povrchu porcelánového střepu se vytvořila černá vrstva sazí. b) Jednotlivé produkty zahřívání černají - uhelnatí. Závěr: Vytvoření černých sazí na porcelánovém střepu dokazuje přítomnost uhlíku v parafínu (svíčce). Uhelnatění jednotlivých produktů dokazují uhlík vázaný ve zkoumaných látkách. Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
A5
DŮKAZ DUSÍKU A SÍRY (LASSAIGNOVA ZKOUŠKA)
25 !
Princip: Obecnou metodou pro důkaz dusíku v organické látce je tzv. Lassaignova zkouška (čti laséňova). Organicky vázaný dusík je tavením se sodíkem převeden na kyanid sodný, který je dále dokazován. Obecnou metodou pro důkaz síry v organické látce je její tavení s kovovým sodíkem, stejně jako při důkazu dusíku. Přitom vzniká z organicky vázané síry a sodíku sulfid sodný, který je dále dokazován. Chemikálie: thiomočovina (NH2)2CS kovový sodík Na: R 14/15-34; S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení) síran železnatý (w = 10%) FeSO4 chlorid železitý (w = 10%) FeCl3 kyselina chlorovodíková (w = 10%) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 ethanol (w = 96%) C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 nitroprussid sodný (w = 0,5%) Na2[Fe(CN)5]NO octan olovnatý (w = 0,5%) (CH3COO)2Pb: R 61-62-33-48/22; S 53-45 koncentrovaná kyselina octová CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, váhy, chemická lžička, filtrační papír, pinzeta, ochranný štít, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, porcelánová miska, tyčinka, filtrační nálevka, filtrační papír, nůžky, kádinka, kapátka, držák na zkumavky, 2 hodinová sklíčka Pracovní postup: a) 1. Do pečlivě vysušené zkumavky dáme asi 0,2 g močoviny nebo jiné organické látky obsahující dusík. 2. Do zkumavky vložíme kousek sodíku velikosti asi zrnka hrachu, který jsme předtím osušili mezi listy filtračního papíru. 3. Nasadíme si ochranný štít. 4. Zkumavku upevníme do držáku a zahříváme mírným plamenem od shora dolů, po roztavení sodíku silným plamenem až do ukončení prudké reakce. 5. Ještě žhavý konec zkumavky ponoříme do předem připravené porcelánové misky s destilovanou vodou. Zkumavka praskne a její obsah se ve vodě mícháním rozpustí. 6. Roztok odfiltrujeme od střepů. 7. Filtrát rozdělíme na dvě části: s první částí provedeme důkaz dusíku, s druhou důkaz síry. b) Důkaz dusíku 1. Obsahuje-li vzorek síru, odstraníme ji převedením na sulfid. 2. K zalkalizovanému filtrátu přikapáváme síran železnatý, až se přestane tvořit černá sraženina sulfidu železnatého, ale vzniká jen hydroxid železnatý. 3. Sraženinu odfiltrujeme a provedeme důkaz stejným způsobem jako v nepřítomnosti síry. 4. Pokud vzorek neobsahuje síru, přidáme k části filtrátu několik kapek roztoku FeSO4 a zahřejeme. 5. Potom přidáme několik kapek roztoku FeCl3 a opět krátce zahřejeme. 6. Nakonec roztok okyselíme kyselinou chlorovodíkovou. 7. Pozorujeme.
c) Důkaz síry 1. Filtrát naneseme na dvě hodinová sklíčka. 2. Sklíčko A: přidáme 4 kapky roztoku octanu olovnatého a 2 kapky kyseliny octové. 3. Sklíčko B: přidáme 2 kapky roztoku nitroprussidu sodného. Pozorování: b) Vznik modré sraženiny berlínské modři je důkazem přítomnosti dusíku. c) Sklíčko A: vzniká černá sraženina sulfidu olovnatého. Sklíčko B: vzniká fialové zbarvení roztoku. Poznámky: Roztok nitroprussidu sodného musí být čerstvě připraven. Důkaz dusíku a síry lze provést i následujícím způsobem. Kapku filtrátu naneseme na roh kousku filtračního papíru o rozměrech cca 3x3 cm tak, že roh smočíme ve filtrátu. Asi 3-4 mm od vlhké hranice naneseného filtrátu kápneme několik kapek činidla. Na hranici, kde se roztoky spojí, vzniká reakcí s octanem olovnatým černé zabarvení a s nitroprussidem sodným fialové zbarvení. Závěr: Vznikem berlínské modři jsme dokázali přítomnost dusíku v thiomočovině. Vznikem fialového zbarvení roztoku po přidání nitroprussidu sodného jsme dokázali přítomnost síry v thiomočovině. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
R, S – věty: R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 11: vysoce hořlavý R 14/15-34: prudce reaguje s vodou za uvolňování extrémně hořlavých plynů; způsobuje poleptání R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 61-62-33-48/22: může poškodit plod v těle matky; možné nebezpečí poškození reprodukční schopnosti; nebezpečí kumulativních účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici požíváním S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení): (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte pod … (příslušnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijete … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení, pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
A6
DŮKAZ HALOGENŮ + BEILSTEINOVA ZKOUŠKA
5 a) 5 b)
Princip: Známou reakcí na přítomnost halogenidového iontu pomocí dusičnanu stříbrného nelze v naprosté většině případů pro důkaz halogenů vázaných v organické látce použít. Výjimku tvoří halogenderiváty allylového nebo benzylového typu. Je proto potřeba nejdříve převést organicky vázaný halogen (vázaný pevnou kovalentní vazbou) na halogen vázaný vazbou iontovou ve formě halogenidu. Univerzální způsob, kterým lze toho dosáhnout, je odredukování halogenu z molekuly organické látky pomocí vodíku "ve stavu zrodu", který získáme například reakcí sodíku s bezvodým ethanolem. Přitom vzniká atomární vodík, který z molekuly organické látky odštěpuje halogen ve formě halogenovodíku. Ten ihned reaguje se vzniklým ethoxidem sodným za vzniku halogenidu sodného. Vzniklý halogenid pak už snadno dokážeme reakcí s dusičnanem stříbrným, kdy vzniká nerozpustná sraženina halogenidu stříbrného (AgCl - bílá, AgBr - nažloutlá, AgI - žlutá), citlivá na světlo (účinkem světla šedne až černá). Dalším způsobem, jak lze halogeny vázané v organické sloučenině dokázat, je tzv. Beilsteinova zkouška. Chemikálie: chloroform CHCl3: R 22-38-40-48/20/22; S (2-)36/37 ethanol (absolutní) C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 kovový sodík Na: R 14/15-34; S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení) dusičnan stříbrný (w = 2%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 koncentrovaná kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 měděný drát Cu destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, kapátka, pinzeta, kahan, zápalky, kádinky Pracovní postup: a) Důkaz halogenů 1. Do zkumavky dáme kapku chloroformu, přidáme 5 kapek ethanolu a malý kousek (asi jako větší špendlíková hlavička) sodíku. 2. Když ustane vývoj vodíku, přidáme několik kapek vody, aby se rozpustila bílá sraženina chloridu sodného. Zbytek ethoxidu sodného se rozkládá za vzniku hydroxidu sodného. 3. Protože nelze provést důkaz přítomnosti chloridových iontů v alkalickém prostředí, okyselíme roztok kapkou kyseliny dusičné. 4. Potom přidáme kapku roztoku dusičnanu stříbrného. b) Beilsteinova zkouška 1. Měděný drát ponoříme do kyseliny dusičné a vyžíháme důkladně v plameni tak, aby se již plamen nebarvil. 2. Po ochlazení jej ponoříme do chloroformu. 3. Smočený konec drátu vneseme do nesvítivého plamene kahanu. 4. Pozorujeme. Pozorování: a) Po přidání dusičnanu stříbrného se okamžitě vyloučí bílá, na světle šednoucí, nerozpustná sraženina chloridu stříbrného. b) Pozorujeme zelené zabarvení plamene.
Závěr: Vznikem bílé sraženiny chloridu stříbrného jsme dokázali přítomnost halogenu v chloroformu. Měděný drát namočený do chloroformu se v plameni barví dozelena. Jedná se o tzv. „atomovou emisi“, při níž se teplem valenční elektron excituje do vyšší energetické hladiny a při přeskoku zpět se uvolní záření. V tomto případě byla barva plaméně zelená, neboť se jednalo o chloridové aniony. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 11: vysoce hořlavý R 14/15-34: prudce reaguje s vodou za uvolňování extrémně hořlavých plynů; způsobuje poleptání R 22-38-40-48/20/22: zdraví škodlivý při požití; dráždí kůži; možné nebezpečí nevratných účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním R 34: způsobuje poleptání S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení): (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte pod … (příslušnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijete … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení, pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený;
uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření S (2-)36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
A7
ROZPUSTNOST PARAFÍNU
5
Princip: Vyšší alkany jsou tuhé, voskovité látky (směs alkanů C19 – C39 = parafin). Mezi molekulami nepolárních alkanů a polárních rozpouštědel se nemohou uplatnit účinné přitažlivé síly. Ve vodě jsou proto alkany prakticky nerozpustné. Zato se dobře rozpouští v aromatických uhlovodících. Chemikálie: voda saponát (Jar) ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 benzin: R 11-45-65; S 53-45 svíčka Pomůcky: 4 zkumavky, 4 zátky, nůž, stojan na zkumavky, kapátka Pracovní postup: 1. Do 4 zkumavek vložíme malý kousek parafínu ze svíčky. 2. Do jednotlivých zkumavek asi do 1/3 jejich objemu postupně nalijeme vodu; vodu a několik kapek saponátu; líh a benzin. 3. Zkumavky zazátkujeme a jejich obsah protřeme 4. Pozorujeme, zda se parafin rozpouští. Závěr: Svíčka se rozpouští pouze v benzínu. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch benzin: narkotické účinky, dráždí kůži a sliznice R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 11-45-65: vysoce hořlavý; může vyvolat rakovinu; zdraví škodlivý: při požití může vyvolat poškození plic S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy (pracovní sešit). Praha: Fortuna, 2000. 40 s. ISBN 80-7168-723-5
B1
PŘÍPRAVA METHANU PYROLÝZOU CH3COOH NEBO CH3COONa
15
Princip: Dekarboxylací kyseliny octové nebo její sodné soli se uvolňuje methan. Při zahřívání bez přístupu vzduchu - pyrolýze a za použití dekarboxylačního činidla (natronového vápna) se dekarboxyluje kyselina nebo její sodná sůl. Methan se jímá do zkumavky nad vodou. Chemikálie: ledová kyselina octová (bezvodá) CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 octan sodný (bezvodý) CH3COONa natronové vápno (= směs NaOH a CaO) hydroxid sodný NaOH: R35; S (1/2-)26-37/39-45 oxid vápenatý (bezvodá sůl a dekarboxylační činidlo v poměru 1:1) CaO Pomůcky: demonstrační zkumavky (18x180 mm), skelná vata, pipeta, zátka, velké zkumavky, vana, chemická lžička, odvodná trubice, stojan s příslušenstvím, tyčinka, kahan, zápalky, váhy, porcelánová miska, exsikátor, trojnožka, azbestová síťka, chemické kleště, třecí miska s tloučkem Pracovní postup: a) 1. Do demonstrační zkumavky zasuneme ke dnu smotek skelné vaty do výšky 3-5 cm. 2. Pipetou přidáme 3-4 cm3 kyseliny octové. 3. Nad vatu napojenou kyselinou octovou vsuneme suchý kousek vaty. 4. Za smotek vaty nasypeme 3-5 cm široký pruh natronového vápna (do průzoru zkumavky) nebo do poloviny průzoru zkumavky pevný drcený NaOH smíchaný s CaO v poměru 3:1. 5. Nakonec zasuneme do zkumavky řídký smotek vaty. 6. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubicí. 7. Nejprve zahříváme dekarboxylační směs uprostřed zkumavky, pak mírně přihřejeme i skelnou vatu, aby plynule přecházely páry kyseliny octové přes žíhanou směs. 8. Unikající plyn jímáme do velkých zkumavek nad vodou. 9. Získáme 3-4 velké zkumavky methanu. b) 1. Do demonstrační zkumavky nasypeme 10 g připravené směsi bezvodého octanu sodného s rozdrceným hydroxidem sodným nebo s natronovým vápnem. 2. Vodorovně uchycenou zkumavku zahříváme v místě se směsí, která se plní pouze do ½ průzoru, aby se směs dobře protavila. 3. Plyn jímáme nad vodou do zkumavek umístěných ve vaně. 4. Získáme několik zkumavek plynu, ne zcela čistého, a to podle složení směsi. Rovnice: a) Pyrolýza bezvodé kyseliny octové probíhá podle rovnice: CH3COOH + 2 NaOH CH4 + Na2CO3 + H2O b) Pyrolýza bezvodé sodné soli, octanu sodného, probíhá podle rovnice: CH3COONa + NaOH CH4 + Na2CO3
Poznámky: a) K vymražení kyseliny octové umístíme kyselinu v ledničce. Kyselina tuhne při 16,6 °C. Vodu slijeme a kyselinu necháme roztát. b) Vyžíhání krystalického octanu sodného (trihydrátu) provádíme v porcelánové misce a pak jej necháme vychladnout v exsikátoru. Potom se rozetře na prášek a smísí se s rozetřeným natronovým vápnem (nebo pouze s rozdrceným hydroxidem sodným). Ihned při skončení zahřívání zkumavky je nutné odpojit odvodnou trubici, aby nedošlo k nasátí vody do zkumavky! Je nutné také dávat pozor na přetlak vyvíjeného plynu při nedostatečné průchodnosti plynu aparaturou. Po naplnění zkumavek plynem je uzátkujeme a uchováme pro další pokusy. Při práci s methanem dodržujeme bezpečnostní pokyny pro práci s hořlavinou. Závěr: Pyrolýzou kyseliny octové a dekarboxylací octanu sodného jsme připravili methan. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch octan sodný: místně dráždí
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláváme zvracení oxid vápenatý: dráždivý, možnost oslepnutí při zasažení očí R, S – věty: R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
B2
PŘÍPRAVA METHANU Z OCTANU SODNÉHO A JEHO VLASTNOSTI
35
Princip: Methan neobsahuje násobné vazby, a proto nereaguje s manganistanem ani s bromovou vodou. Methan hoří za vzniku oxidu uhličitého a vody. Uhličitan sodný, který vzniká při tvorbě methanu, se působením kyseliny chlorovodíkové rozkládá na chlorid sodný a plynný oxid uhličitý. Chemikálie: krystalický octan sodný CH3COONa . 3H2O hydroxid sodný NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 oxid vápenatý CaO bromová voda manganistan draselný (vodný roztok) KMnO4: R 8-22; S (2) kyselina chlorovodíková (w = 10%) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 Pomůcky: kahan, zápalky, kovový kelímek, trojnožka, azbestová síťka, tyčinka, exsikátor, třecí miska s tloučkem, zkumavky, zátka, odvodná trubička, stojan s příslušenstvím, ochranný štít, špejle, kapátko Pracovní postup: 1. Bezvodý octan sodný připravíme zahříváním krystalického octanu sodného v kovovém kelímku za stálého míchání skleněnou tyčinkou. Krátkým zahřátím se sůl rozpustí v uvolněné krystalové vodě. Při dalším zahřívání, po odpaření vody, směs ztuhne. 2. Látku znovu roztavíme zvýšením teploty a necháme zchladnout v exsikátoru. 3. Rozetřený hydroxid sodný smícháme v suché třecí misce s vychlazenou taveninou octanu sodného v poměru 2:1 a malým množstvím oxidu vápenatého. 4. Vše důkladně rozetřeme. 5. Rozetřenou a promíchanou směs dáme do suché zkumavky. 6. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubičkou. 7. Zkumavku upevníme vodorovně do držáku a zahříváme. 8. Vznikající methan zavádíme nejprve do zkumavky s bromovou vodou. 9. Pozorujeme změny. 10. Potom zkumavku vyměníme za zkumavky s roztokem manganistanu draselného. 11. Pozorujeme změnu zbarvení roztoků. 12. Přesvědčíme se, že methan s těmito látkami nereaguje. 13. Vznikající methan zapálíme u ústí odvodné trubičky pomocí hořící špejle. Je nutné počkat, až vznikající methan vytěsní zbylý vzduch ze zkumavky (tj. až není ve zkumavce přítomná třaskavá směs methanu se vzduchem). 14. Při zapalování si nasadíme ochranný štít! 15. Po ochlazení vlijeme do zkumavky několik kapek kyseliny chlorovodíkové. Pozorování: Po přidání kyseliny chlorovodíkové do zkumavky dochází k uvolnění oxidu uhličitého, který se projevuje šuměním. Závěr: Dekarboxylací octanu sodného jsme připravili methan a uhličitan sodný. Bezpečnost práce: oxid vápenatý: dráždivý, možnost oslepnutí při zasažení očí
octan sodný: místně dráždí
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláváme zvracení hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
B3
PŘÍPRAVA METHANU REDUKCÍ CHLOROFORMU ZINKEM
25
Princip: Redukcí chloroformu zinkem vzniká methan. Methan se může jímat do velkých zkumavek nebo do válců nad vodou. Chemikálie: ethanol CH3CH2OH: R11; S (2-)7-16 chloroform CHCl3: R 22-38-40-48/20/22; S (2-)36/37 Zn-prášek pentahydrát síranu měďnatého (w = 10%) CuSO4 . 5H2O; CuSO4: R 22-36/38; S (2-)22 Pomůcky: frakční baňka (250 cm3), pipety, stojan s příslušenstvím, váhy, chemická lžička, zátka, odvodná trubice, vana, menší válce nebo velké zkumavky Pracovní postup: 1. Do frakční baňky nalijeme 20 cm3 vody a 20 cm3 ethanolu. 2. Přisypeme 10 g Zn-prášku. 3. Přilijeme 10 cm3 chloroformu. 4. Jako katalyzátor přidáme 2 cm3 síranu měďnatého. 5. Reakce probíhá za laboratorní teploty, proto baňku nezahříváme. 6. Unikající plyn jímáme nad vodou do menších válců nebo do velkých zkumavek. Rovnice: Redukce chloroformu zinkem: CHCl3 + 3 Zn + 3 H2O CH4 + 3 Zn(OH)Cl Poznámky: Průběh reakce lze urychlit opatrným zahřátím baňky. Pozor na destilaci chloroformu, který má nízkou teplotu varu! Po ukončení jímání plynu ihned odpojíme zaváděcí trubici, aby nedošlo k nasávání vody do aparatury. Po naplnění zkumavek plynem je uzátkujeme a uchováme pro další pokusy. Při práci s methanem dodržujeme bezpečnostní pokyny pro práci s hořlavinou. Závěr: Redukcí chloroformu zinkem jsme připravili methan. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch zinek: esenciální prvek, součástí některých enzymů, při práci s roztaveným zinkem a jeho slitinami možnost profesionální otravy pentahydrát síranu měďnatého: dráždivé účinky na pokožku chloroform: narkotické a karcinogenní účinky
R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 22-38-40-48/20/22: zdraví škodlivý při požití; dráždí kůži; možné nebezpečí nevratných účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach S (2-)36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
B4
PŘÍPRAVA ETHANU REDUKCÍ METHYLJODIDU KOVEM
15
Princip: Redukcí methyljodidu působením kovu vzniká ethan. V pokusu použijeme k redukci měď a sodík. Tento průběh reakce se nazývá Wurtzova syntéza. Reakce má radikálový průběh. Chemikálie: methyljodid CH3I sodík Na: R 14/15-34; S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení) měď Cu (hobliny, piliny, kousky drátků) Pomůcky: demonstrační zkumavky, odvodné trubice, velké zkumavky, skelná vata, pipeta, zátka, stojan s příslušenstvím, tyčinka, chemická lžička, vana, kahan, zápalky, pinzeta, nůž Pracovní postup: a) 1. Do demonstrační zkumavky vsuneme smotek skelné vaty (ode dna až do jedné čtvrtiny zkumavky). 2. Do vaty pipetou napustíme 3-4 cm3 methyljodidu. 3. Vsuneme malý smotek suché vaty (asi 1 cm3). 4. Za něj nasypeme náplň Cu-hoblin v délce 3-5 cm do průzoru zkumavky. 5. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubicí k jímání plynu nad vodou. 6. Nejprve silně zahřejeme náplň zkumavky s Cu-hoblinami. 7. Skelnou vatu nezahříváme! 8. Rozvodem tepla po stěně zkumavky se začne vypařovat methyljodid a jeho páry přecházejí přes rozžhavenou měď. 9. Unikající plyn jímáme nad vodou do velkých zkumavek. b) 1. Demonstrační zkumavku s 5 cm3 methyljodidu uchytíme šikmo na stojan. 2. Vhodíme do ní malý kousek sodíku velikosti hrášku! 3. Reakce probíhá samovolně za vývoje plynu, který jímáme nad vodou. Rovnice: Redukce halogenderivátu kovem za vzniku nasyceného uhlovodíku probíhá zmíněnou Wurtzovou syntézou. Reakce zapíšeme rovnicemi: a) 2 CH3I + Cu C2H6 + CuI2 b) 2 CH3I + 2 Na C2H6 + 2 NaI Poznámky: První zkumavku zahříváme uchycenou vodorovně, druhou zkumavku máme uchycenou šikmo dnem dolů. Po naplnění zkumavek plynem je uzátkujeme a uchováme pro další pokusy. Při práci s alkalickým kovem sodíkem dodržujeme pravidla bezpečnosti práce! Je nezbytné použít ochranné brýle. Při práci s ethanem dodržujeme bezpečnostní pokyny pro práci s hořlavinou. Závěr: Redukcí methyljodidu působením mědi a sodíku jsme připravili ethan. R, S – věty: R 14/15-34: prudce reaguje s vodou za uvolňování extrémně hořlavých plynů;
způsobuje poleptání S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení): (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte pod …(příslušnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte …(uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
B5
PŘÍPRAVA ETHANU ELEKTROLÝZOU VODNÉHO ROZTOKU CH3COONa
20
Princip: Při elektrolýze vodného roztoku octanu sodného vzniká na katodě vodík a na anodě oxid uhličitý a ethan. Chemikálie: octan sodný (nasycený roztok) CH3COONa fenolftalein Pomůcky: zdroj stejnosměrného proudu, vodiče, Cu-elektrody (katoda a anoda), 2 velké zkumavky, skleněná vana, stojany s příslušenstvím, zátky Pracovní postup: 1. Nejprve sestavíme elektrolyzér. 2. Použijeme skleněnou vanu, kterou naplníme asi do dvou třetin jejího objemu roztokem octanu sodného. 3. Dvě velké zkumavky, naplněné stejným roztokem, zasuneme do vany dnem vzhůru tak, aby jejich ústí bylo pod hladinou roztoku ve vaně, a upevníme. 4. Do každé zkumavky vsuneme měděnou elektrodu a spojíme ji se zdrojem stejnosměrného proudu. 5. Po spuštění elektrolýzy vodného roztoku octanu sodného sledujeme vývoj plynů v obou zkumavkách. 6. Do vany přikápneme roztok fenolftaleinu. 7. U katody se roztok zabarví červenofialově. 8. Po naplnění zkumavek asi do poloviny jejich objemu plynem vyjmeme měděné elektrody. 9. Zbytek roztoku octanu sodného ze zkumavek vylijeme. 10. Zkumavky uzátkujeme. 11. Zřetelný modrý povlak na anodě odpovídá vzniku octanu měďnatého. Obrázek: Příprava ethanu Kolbeho syntézou 1 – ethan 2 – vodík
Rovnice: Tento způsob přípravy uhlovodíku se nazývá Kolbeho elektrochemická syntéza. Na anodě probíhá reakce: 2 CH3COO- - 2 e- C2H6 + 2 CO2 Na katodě probíhá reakce: 2 H+ + 2 e- H2 Poznámky: V roztoku zůstávají ionty Na+ a OH-. Vzhledem k přítomnosti iontů OH- se roztok
fenolftaleinu zbarví červenofialově. Pro zdroj stejnosměrného proudu lze použít usměrňovač (6 V). Závěr: Elektrolýzou vodného roztoku octanu sodného jsme připravili dva plyny - ethan a vodík. Bezpečnost práce: octan sodný: místně dráždí
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláváme zvracení fenolftalein: projímavé účinky, částečně se vstřebává Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
B 6 PŘÍPRAVA ETHANU (Grignardova reakce)
15
Princip: K přípravě alkanů lze využít též Grignardovu syntézu, jejíž průběh vyžaduje čisté a suché chemikálie a suchou aparaturu. Nejprve se připraví alkylmagnesiumhalogenid (např. bromid, jodid), který se ve druhém reakčním stupni hydrolyzuje vodou na odpovídající alkan. Grignardova syntéza ethanu probíhá podle reakčních stupňů (iniciace krystalkem jodu): C2H5Br + Mg C2H5MgBr C2H5MgBr + H2O C2H6 + Mg(OH)Br Chemikálie: hořčíkové hobliny Mg: R 11-15; S (2-)7/8-43 diethylether (bezvodý) (C2H5)2O: R 12-19; S (2-)9-16-29-33 jod I2: R 20/21; S (2-)23-25 ethylbromid (redestilovaný) C2H5Br: R 20/21//22; S (2-)28 destilovaná voda Pomůcky: zábrusová destilační baňka s kulatým dnem (250 cm3), zpětný vodní chladič (zábrus), kalcitový uzávěr (trubice s bezvodým chloridem vápenatým nebo silikagelem), dělicí nálevka, vodní lázeň, pryžová zátka se dvěma otvory, odvodná trubice, skleněná vana, 2 odměrné válce (5 cm3, 30 cm3), varné kuličky, chemická lžička, stojan s příslušenstvím, azbestová síťka, kahan, zápalky, váhy Pracovní postup: 1. Do suché destilační baňky vsypeme 2 g hořčíkových hoblin. 2. Přilijeme 30 cm3 diethyletheru. 3. Vhodíme krystalek jodu. 4. Baňku uzavřeme zpětným vodním chladičem opatřeným kalcitovým uzávěrem. 5. Dělicí nálevkou připojenou k baňce přidáme po kapkách 5 cm3 ethylbromidu. 6. Po uvedení reakce do chodu ochlazujeme podle potřeby baňku ve studené vodě. 7. Ke konci reakce baňku mírně přihřejeme na vodní lázni, aby reakce pokračovala až do zreagování kovu. 8. Po skončení reakce baňku odpojíme a uzavřeme ji zátkou, kterou prochází konec dělicí nálevky s vodou a odvodná trubice k jímání plynů nad vodou. 9. Po kapkách přikapáváme vodu k ethylmagnesiumbromidu. 10. Po ukončení jímání plynu odpojíme odvodnou trubici od baňky. 11. Připravený plyn spálíme Poznámky: Pokud Grignardova reakce po přikapávání halogenderivátu nenastává, přerušíme přívod látky a reakční směs opatrně přihříváme na vodní lázni, případně přidáme další krystal jodu. Závěr: Grignardovou reakcí jsme připravili ethan. Bezpečnost práce: jod: esenciální prvek, dráždivé účinky
při požití: vypijeme 0,5 l mléka nebo vody s rozmíchaným škrobem (moukou)
nebo s rozšlehanými bílky, nevyvoláváme zvracení zasažení očí: vyplachujeme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou nebo roztokem thiosíranu sodného nadýchání: tělesný klid diethylether: dráždí horní cesty dýchací, narkotické účinky
při požití: nutný výplach žaludku + podáme aktivní uhlí nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11-15: vysoce hořlavý; při styku s vodou uvolňuje extrémně hořlavé plyny R 12-19: extrémně hořlavý; může vytvářet výbušné peroxidy R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží R 20/21//22: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití S (2-)7/8-43: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený a suchý; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení, pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) S (2-)9-16-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdroj zapálení – zákaz kouření; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima S (2-)28: (uchovávejte mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor) Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
B7
PŘÍPRAVA PROPANU A BUTANU FRAKČNÍ KONDENZACÍ SMĚSI PLYNŮ
10
Princip: Propan a butan jsou plynné uhlovodíky, které se výrazně liší teplotou varu (teplota varu propanu je - 44,5 °C a butanu 0,4 °C). Získání propanu a butanu je v pokusu založeno na frakční kondenzaci těchto plynů ze směsi propan-butan. Chemikálie: chladicí směs: směs ledu a pevného hexahydrátu chloridu vápenatého CaCl2 ⋅ 6H2O v poměru 2:3 CaCl2: R 36; S (2-)22-24 led chlorid sodný NaCl tlaková nádoba se směsí propan-butan: C3H8: R 12; S (2-)9-16-33; C4H10: R 12; S (2-)9-16 Pomůcky: Dewarova nádoba nebo termoska, 2 velké zkumavky, kádinka, 2 teploměry, odvodná trubička, zátka Pracovní postup: 1. Směs plynů pomalu vypouštíme z tlakové nádoby přes redukční ventil a trubičkou ji zavádíme ke dnu velké zkumavky. 2. Zkumavka je posazena do Dewarovy nádoby (termosky) s chladící směsí. Zde směs plynů zkapalní. 3. Zkumavku nyní uzavřeme zátkou s odvodnou ohnutou trubičkou, která ústí ke dnu druhé prázdné zkumavky. 4. První zkumavku se zkapalněnou směsí plynů přeneseme z termosky do kádinky, v níž je směs drceného ledu s chloridem sodným. 5. Do termosky naopak vsuneme druhou prázdnou zkumavku, ve které kondenzuje propan unikající z kapalné směsi propan-butan. 6. Ve zkumavce ponořené do kádinky zbývá oddělený zkondenzovaný butan. 7. Do obou zkumavek vložíme předem vychlazené teploměry k odečtení teploty varu jednotlivých kapalných složek směsi. Poznámky: Varianta provedení frakční kondenzace složek ze směsi plynů: První použitá zkumavka, v níž silným ochlazením kondenzovala směs plynů, propanu a butanu, je kalibrovaná. Uzavře se zátkou s delší hořákovou trubičkou a pak se přenese do kádinky s ledem a solí. Unikající plyn se na konci trubičky zapálí a nechá se vyhořet. Hladina kapaliny nyní udává objem kapalného butanu ve zkumavce, rozdíl od původní hladiny kapaliny určuje objem propanu, který vyhořel. Zkumavka se poté úplně vyjme z kádinky. Za laboratorní teploty se vypařuje butan, který se rovněž nechá vyhořet. Odběr plynné směsi z malé propan-butanové bomby pomocí redukčního ventilu vyžaduje dodržování pravidel bezpečnosti práce s tlakovou lahví. Při práci s plynnými uhlovodíky dodržujeme bezpečnostní pokyny pro práci s hořlavinou. Závěr: Z propan-butanové směsi jsme frakční kondenzací připravili propan a butan. Bezpečnost práce: chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení chlorid vápenatý: leptavé účinky na sliznice a oči R, S – věty: R 12: extrémně hořlavý R 36: dráždí oči S (2-)9-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S (2-)22-24: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
B8
PŘÍPRAVA BUTANU REDUKCÍ ETHYLBROMIDU KOVEM
15
Princip: Ethylbromid se redukuje působením kovu na uhlovodík butan. V pokusu použijeme k redukci měď a sodík. Chemikálie: ethylbromid C2H5Br: R 20/21/22; S (2-)28 sodík Na: R 14/15-34; S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení) měď Cu (hobliny, piliny, kousky drátků) Pomůcky: demonstrační zkumavky, tyčinka, chemická lžička, zátka, odvodné trubice, stojan s příslušenstvím, velké zkumavky, skelná váta, pipeta, vana, pinzeta, nůž Pracovní postup: a) 1. Do demonstrační zkumavky vsuneme smotek skelné vaty (od dna až do jedné čtvrtiny zkumavky). 2. Do vaty pipetou napustíme 3-4 cm3 ethylbromidu. 3. Vsuneme malý smotek suché vaty (asi 1 cm3). 4. Za něj nasypeme náplň Cu-hoblin v délce 3-5 cm do průzoru zkumavky. 5. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubicí k jímání plynu nad vodou. 6. Nejprve silně zahřejeme náplň zkumavky s Cu-hoblinami. 7. Skelnou vatu nezahříváme! 8. Rozvodem tepla po stěně zkumavky se začne vypařovat ethylbromid a jeho páry přecházejí přes rozžhavenou měď. 9. Unikající plyn jímáme nad vodou do velkých zkumavek. b) 1. Demonstrační zkumavku s 5 cm3 ethylbromidu uchytíme šikmo na stojan. 2. Vhodíme do ní malý kousek sodíku velikosti hrášku! 3. Reakce probíhá samovolně za vývoje plynu, který jímáme nad vodou. Rovnice: Redukce halogenderivátu kovem za vzniku nasyceného uhlovodíku se nazývá Wurtzova syntéza. Reakce zapíšeme rovnicemi: a) 2 C2H5Br + Cu C4H10 + CuBr2 b) 2 C2H5Br + 2 Na C4H10 + 2 NaBr Poznámky: První zkumavku zahříváme uchycenou vodorovně, druhou zkumavku máme uchycenou šikmo dnem dolů. Po naplnění zkumavek plynem je uzátkujeme a uchováme pro další pokusy. Při odebírání alkalického kovu sodíku dodržujeme pravidla bezpečnosti práce! Při práci s butanem dodržujeme bezpečnostní pokyny pro práci s hořlavinou. Závěr: Redukcí ethylbromidu mědí a sodíkem jsme připravili butan. R, S – věty: R 14/15-34: prudce reaguje s vodou za uvolňování extrémně hořlavých plynů; způsobuje poleptání
R 20/21/22: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení): (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte pod … (příslušnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte …(uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení, pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (2-)28: (uchovávejte mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
B9
TEPLOTA VARU SMĚSI PROPANU S BUTANEM
5
Princip: Propan a butan jsou plynné uhlovodíky, které se výrazně liší teplotou varu. Teplota varu propanu je - 44,5 °C a butanu 0,4 °C. Chemikálie: směs propanu s butanem: C3H8: R 12; S (2-)9-16-33; C4H10: R 12; S (2-)9-16 Pomůcky: zkumavka, teploměr (rozsah do -30 °C), tlaková nádoba se směsí Pracovní postup: 1. Tlakovou nádobu s propanbutanovou směsí převrátíme dnem vzhůru. 2. Vypustíme z ní do zkumavky 3-4 cm3 kapaliny. 3. Do zkumavky s kapalinou vložíme teploměr. 4. Změříme teplotu. 5. Pozorujeme probíhající děje. Pozorování: Kapalina ve zkumavce vře, její teplota klesá pod 0 °C. Na vnější straně zkumavky se vytváří jinovatka. Ohřátím zkumavky v dlani se kapalná směs propanu s butanem odpaří. Závěr: Teplota varu směsi propan-butanu je nižší než 0 °C. R, S – věty: R 12: extrémně hořlavý S (2-)9-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdroj zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdroj zapálení – zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
B 10
SROVNÁNÍ HUSTOTY KAPALNÉ PROPANBUTANOVÉ SMĚSI S VODOU
5
Princip: Hustota propanu je 0,002 g.cm3, hustota butanu 0,5 g.cm3. Kapalnou propanbutanovou směs srovnáme s vodou, jejíž hustota činí 1 g.cm3. Chemikálie: směs propanu s butanem: C3H8: R 12; S (2-)9-16-33; C4H10: R 12; S (2-)9-16 destilovaná voda Pomůcky: kádinka (1000 cm3), odměrný válec, špejle, zápalky Pracovní postup: 1. Do kádinky s 200 cm3 destilované vody nalijeme asi 2 cm3 kapalné směsi propanu s butanem. 2. Směs propanu s butanem nad hladinou vody v kádince zapálíme špejlí. 3. Pozorujeme. Pozorování: Směs propanu s butanem se s vodou nemísí – zůstává na hladině vody, což dokazuje, že hustota směsi propanu s butanem je menší než hustota destilované vody. Směs hoří modrým plamenem se žlutě zbarveným okrajem. Závěr: Hustota propan-butanové směsi je menší než 1 g.cm-3. R, S – věty: R 12: extrémně hořlavý S (2-)9-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
B 11
SROVNÁNÍ HUSTOTY PLYNNÉ PROPANBUTANOVÉ SMĚSI SE VZDUCHEM
5
Princip: Hustota propanu je 0,002 g.cm3, hustota butanu 0,5 g.cm3. Kapalnou propanbutanovou směs srovnáme s hustotou vzduchu. Chemikálie: směs propanu s butanem: C3H8: R 12; S (2-)9-16-33; C4H10: R 12; S (2-)9-16 Pomůcky: kádinky, plechové korýtko (žlab), svíčka, stojan s příslušenstvím, zápalky Pracovní postup: 1. Do kádinky napustíme asi 2 cm3 kapalné směsi propanu s butanem z tlakové láhve. Kapalina se rychle vypařuje. 2. Plynný obsah přelijeme z kádinky do kádinky a odtud do šikmého žlabu, pod kterým hoří svíčka. 3. Pozorujeme. Pozorování: Plynná směs propanu s butanem se dá přelívat z kádinky do kádinky, z čehož vyplývá, že směs je těžší (má větší hustotu) než vzduch. Když plyn doteče k plameni svíčky, zapálí se a korýtkem plamen přeskočí až do kádinky. Poznámky: Při přelévání plynu z kádinky do žlabu držíme kádinku za dno. Závěr: Propan-butanová směs má větší hustotu než vzduch. R, S – věty: R 12: extrémně hořlavý S (2-)9-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole., Brno: 1998.
B 12
DŮKAZY PLYNNÝCH ALKANŮ
5
Princip: Alkany a cykloalkany jsou nasycené uhlovodíky. V molekulách těchto uhlovodíků jsou pouze jednoduché vazby. Důkazy plynných alkanů provádíme činidly, která reagují s násobnými vazbami. Když reakce neprobíhá, jsou v molekule pouze jednoduché vazby a jedná se tedy o nasycený uhlovodík. Chemikálie: Bayerovo činidlo bromová voda zkumavky nebo válce naplněné alkany: butan C4H10: R 12; S (2-)9-16 ethan C2H6: R 12; S (2-)9-16-33 methan CH4: R 12; S (2-)9-16-33 Pomůcky: kádinky, zátky, skla na válce Pracovní postup: a) Reakce s Bayerovým činidlem 1. Do velké zkumavky s alkanem nalijeme 3-5 cm3 Bayerova činidla. 2. Pozorujeme. b) 1. 2. 3.
Reakce s bromovou vodou Do velké zkumavky s alkanem nalijeme 3-5 cm3 bromové vody. Uzátkujeme. Protřepeme.
Pozorování: a) Zbarvení činidla se nemění, protože alkan obsahuje pouze jednoduché kovalentní vazby, které s činidlem nereagují. b) Barva bromové vody se nemění. Poznámky: a) Někdy bývá zřetelná změna barvy Bayerova činidla, jako by přítomný alkan reagoval. Efekt změny barvy je zde však způsoben příměsemi a nečistotami, nikoliv samotným plynem. Proto je vhodné plyn vyčistit tak, že se promývá nejprve roztokem NaOH a pak se vysouší koncentrovanou H2SO4 (v promývacích baňkách nebo v odsávacích zkumavkách). b) Je-li plyn čistý, barva činidla se nemění. Jednoduché vazby v molekule alkanu reakci s bromovou vodou neumožňují. Závěr: Alkany s Bayerovým činidlem a bromovou vodou nereagují. R, S – věty: R 12: extrémně hořlavý S (2-)9-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-33 : (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
B 13
OXIDACE PLYNNÝCH ALKANŮ
10
Princip: Chemické reakce nasycených uhlovodíků probíhají jako radikálová substituce SR. Další významnou reakcí nasycených uhlovodíků tohoto typu je oxidace, ke které dochází při spalování alkanů na vzduchu. Produkty jsou oxid uhličitý a voda. Chemikálie: čerstvě připravená vápenná či barytová voda zkumavky a válce naplněné alkany: butan C4H10: R 12; S (2-)9-16; ethan C2H6: R 12; S (2-)9-16-33 methan CH4: R 12; S (2-)9-16-33 Pomůcky: zátky, sklíčka na válce, kahan, zápalky, kádinka, špejle Pracovní postup: a) Spálení čistého plynu 1. Zkumavku s plynným alkanem přeneseme k plameni kahanu. 2. Po odzátkování přiložíme ústí zkumavky k plameni (vodorovná a potom šikmo se sklánějící zkumavka při hoření plynu - plyn se „vylévá“ ze zkumavky). 3. Zkumavka zůstává v mírně šikmé poloze - ne ústím kolmo dolů, protože vznikající oxid uhličitý by rychleji difundoval ze zkumavky. 4. Zkumavku po spálení plynu postavíme dnem dolů a uzátkujeme. 5. Poté do zkumavky nalijeme 1-2 cm3 vápenné vody. 6. Protřepeme. b) 1. 2. 3.
Hoření plynu v podobě „svíčky“ Válec s alkanem postavíme na stůl. Hořící špejlí plyn u ústí válce zapálíme. Potom ihned přiléváme do válce vodu z kádinky, aby se plyn vodní hladinou vytlačoval k ústí válce. Vodu lijeme do válce po jedné straně, poměrně rychle.
Pozorování: a) Produkty oxidace alkanů jsou voda a oxid uhličitý. Voda se projeví orosením vnitřních stěn zkumavek po spálení uhlovodíku. Oxid uhličitý dokážeme vznikem bílého zákalu pevného uhličitanu vápenatého. b) Výsledným efektem je velký plamen hořícího plynu nad válcem – velká „hořící svíčka“. Rovnice: Oxidaci alkanů představují např. reakce: CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O 2 C2H6 + 7 O2 4 CO2 + 6 H2O 2 C4H10 + 13 O2 8 CO2 + 10 H2O Poznámky: V těchto pokusech můžeme využít připravené plynné alkany. Při spalování plynů dbáme pravidel bezpečné práce. Směs plynných alkanů se vzduchem je výbušná! Při práci použijeme ochranné pomůcky. Závěr: Oxidací plynných alkanů vzniká voda a oxid uhličitý.
Bezpečnost práce: vápenná voda: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 12: extrémně hořlavý S (2-)9-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-33 : (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
B 14
HALOGENACE ALKANŮ CYKLOALKANŮ
10 + doba reakce 10 b) 25 c)
a)
Princip: Halogenace je významnou reakcí nasycených uhlovodíků. Stejně jako další chemické reakce nasycených uhlovodíků probíhá jako radikálová substituce – SR Chemikálie: měděný drát Cu hexan C6H14: R 11-48/20; S (2-)9-16-24/25-29-51 cyklohexan C6H12: R 11; S (2-)9-16-33 brom Br2: R 26-35; S (1/2-)7/9-26-45 bromová voda válce s plynnými alkany: methan CH4: R 12; S (2-)9-16-33 ethan C2H6: R 12; S (2-)9-16-33 válec s chlorem Cl2: R 23-36/37/38-50; S (1/2-)9-45-61 Pomůcky: velké zkumavky, sklíčka na válce, zátky, zdroj světla (zářivka, lampa), pipeta s balónkem, skleněná vana, indikátorové papírky, kahan, stojan s příslušenstvím, zápalky, stojan na zkumavky, kapátko Pracovní postup: a) Chlorace methanu 1. Válec s methanem, s osušeným okrajem, překlopíme na válec naplněný chlorem. 2. Spojené válce několikrát převrátíme, aby se plyny promísily. 3. Potom oba válce obrátíme dnem nahoru. 4. Ponoříme je kolmo pod hladinu vody ve vaně a upevníme (postavení na můstek, případně uchycení držákem ke stojanu). 5. Ponecháme ozařovat (lampou, zářivkou nebo na přímém slunci). 6. Po hodině pozorujeme, že hladina vody ve válci stoupla - plyny spolu zčásti zreagovaly. 7. K úplnému zreagování je zapotřebí delší doby, zpravidla do druhého dne. 8. Po zreagování plynné směsi vyjmeme válce z vody a uzavřeme je skly. 9. Provedeme důkaz produktů halogenace. 10. Konečný produkt reakce - tetrachlormethan je přítomen jako souvislý povlak na stěně válce. 11. Otřením Cu-drátku o stěnu válce odebereme vzorek produktu. 12. Drátek vneseme do postranní části nesvítivého plamene kahanu. b) 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Bromace ethanu Do válce s ethanem rychle kápneme z pipety brom. Přikryjeme ho sklem. Necháme ozařovat. Po 1 hodině je ve válci patrný zřetelný úbytek hnědých par bromu. Výsledným produktem reakce je hexabromethan. Důkaz produktu provedeme podobně jako v pokusu a).
c) Bromace kapalných alkanů a cykloalkanů 1. Do velké zkumavky vlijeme hexan, do druhé cyklohexan. 2. Zkumavky naplníme do jedné třetiny jejich objemu.
3. Do obou zkumavek přidáme asi 1/3 objemu zkumavky bromové vody. Ta vytvoří spodní barevnou vrstvu. 4. Zkumavky uzátkujeme a protřepeme. 5. Poté je lehce uzátkujeme (ke snížení výparnosti). 6. Na okraj zátky uchytíme proužek navlhčeného indikátorového papírku, sahajícího do zkumavky. 7. Zkumavky vystavíme osvitu. Pozorování: a) Tetrachlormethan hoří zeleným až zelenomodrým plamenem. Na drátku vznikl vlivem teploty těkavý chlorid měďnatý. c) Po 15-20 minutách je zřetelné odbarvování horní vrstvy s alkanem, do které byl třepán brom z bromové vody. Indikátorový papírek ukazuje přítomnost unikajícího bromovodíku jako vedlejšího produktu reakce. Rovnice: a), b) Radikálové substituce alkanů vyjadřují rovnice: hv
CH4 + 4 Cl2 CCl4 + 4 HCl hv
C2H6 + 6 Br2 C2Br6 + 6 HBr Probíhající řetězové reakce se vyznačují stupni: iniciace, propagace a terminace. Chlor se připraví reakcí pevného KMnO4 s koncentrovanou HCl. Pozor při práci s bromem! Je nutné použít pipetu s balónkem a gumové rukavice. c) Bromace kapalných alkanů a cykloalkanů vyjadřují rovnice: hv
C6H14 + Br2 C6H13Br + HBr
bromhexan
hv
C6H12 + Br2 C6H11Br + HBr
bromcyklohexan
hv
C6H12 + Br2 C6H12Br2.....1,6-dibromhexan štěpení cyklu
Poznámky: Výsledné produkty obou reakcí představují směsi izomerů halogenovaných alkanů. Izolace čistých produktů vyžaduje vytřepat reakční směs po jejím úplném odbarvení do etheru a etherický roztok lehce odpařit. Při štěpení cykloalkanu za vzniku alkanu neuniká vedlejší produkt, reakce s bromem probíhá jako adice. Závěr: Provedli jsme halogenaci nasycených uhlovodíků za vzniku halogenderivátů uhlovodíků. Bezpečnost práce: brom: dráždí oči a dýchací cesty, nadýchání způsobí kašel, krvácení z nosu a poleptání plic
při požití: vypijeme 0,5 l slané vody, snažíme se vyvolat zvracení zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch chlor: silné oxidační činidlo, dráždí horní cesty dýchací a oči
R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 11-48/20: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním R 12: extrémně hořlavý R 23-36/37/38-50: toxický při vdechování; dráždí oči, dýchací orgány a kůži; vysoce toxický pro vodní organismy R 26-35: vysoce toxický při vdechování; způsobuje těžké poleptání S (1/2-)7/9-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený, na dobře větraném místě; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)9-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (2-)9-16-24/25-29-51: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s kůží a očima; nevylévejte do kanalizace; používejte pouze v dobře větraných prostorách S (2-)9-16-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
B 15
FRAKČNÍ DESTILACE ROPY
15
Princip: Ropa obsahuje směs kapalných uhlovodíků, které se liší teplotou varu. Proto je možné oddělit z ropy jednotlivé frakce kontinuální destilací, tj. jímat je odděleně podle zvyšující se teploty varu. Získává se tak benzínová směs, petrolej, plynový olej a těžké oleje. Chemikálie: vzorek ropy Pomůcky: zábrusová destilační aparatura: destilační baňka, stojan s příslušenstvím, chladič, kalibrované zkumavky, odměrný válec (250 cm3), topné hnízdo, teploměr nad 360°C, stojan na zkumavky Pracovní postup: 1. Do destilační baňky zábrusové aparatury nalijeme 100-200 cm3 ropy. 2. Zahájíme destilaci v sestavené aparatuře. 3. Ropu intenzívně zahříváme topným hnízdem až nad teplotu 360 °C. 4. Se vzrůstající teplotou destilují jednotlivé ropné frakce rychle za sebou v uvedených teplotních rozmezích: 35 °C - 210 °C ………………………… benzínové frakce (C4 - C11) (140 °C, 170 °C, 210 °C) ……………. (lehká, střední, těžká benzínová frakce) 180 °C - 270 °C ……………………….. petrolejové frakce (C10 - C18) 250 °C - 400 °C ……………………….. plynový olej (C15 - C24) nad 350 °C …………………………….. olejové frakce …………….. mazut 5. K jímání použijeme kalibrované zkumavky, umístěné ve stojanu. 6. Plynule je přisunujeme a zachycujeme jednotlivé přecházející frakce destilátu. 7. V pokusu získáme benzínové a petrolejové frakce, které můžeme využít v dalších pokusech. Poznámky: Zdrojem uhlovodíků je ropa, uhlí a zemní plyn. Základními technologickými postupy zpracování ropy je destilace a krakování ropy. V pokusu se provádí frakční destilace ropy k získání benzínové směsi a petroleje (v závislosti na druhu použité ropy). Nepracujeme s otevřeným ohněm, ani v jeho blízkosti! Dodržujeme pravidla bezpečné práce s hořlavinami. Závěr: Frakční destilací ropy jsme získali benzínové a petrolejové frakce. Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
C1
PŘÍPRAVA A VLASTNOSTI ETHENU
5 !
Princip: Při spalování alkenů na vzduchu dochází k jejich úplné oxidaci za vzniku oxidu uhličitého a vody. Oxidace zde probíhá mechanismem radikálové substituce – SR, se stupni iniciace, propagace a terminace. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: 2 zkumavky, zátka s odvodnou trubičkou, kahan, zápalky, stojan s příslušenstvím, kádinka, odměrné válce, špejle Pracovní postup: 1. Do zkumavky se 2 cm3 ethanolu přidáme 5 cm3 kyseliny sírové. 2. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubičkou k jímání plynů nad vodou. 3. Směs ve zkumavce opatrně zahříváme. 4. Vznikající plyn jímáme do zkumavky nad vodou. 5. Najímaný plyn ve zkumavce opatrně zapálíme. Pozorování: Při zahřívání ethanolu s kyselinou sírovou vzniká bezbarvý plyn. Po zapálení hoří svítivým plamenem. Rovnice: C2H5OH + H2SO4 C2H4 Závěr: Při zahřívání ethanolu s kyselinou sírovou vzniká bezbarvý, ve vodě nerozpustný plyn - ethen. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí), při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc, k tomuto
výrobku nikdy nepřidávejte vodu, v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
PŘÍPRAVA ALKENU DEHYDRATACÍ ALKOHOLU KATALYZOVANOU Al2O3
C2
10
Princip: Výchozí látkou pro přípravu alkenu je alkohol. Pro přípravu ethenu použijeme ethanol, k přípravě propenu pak propanol. V těchto případech je dehydratace alkoholů katalyzována oxidem hlinitým. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 propan-1-ol C3H7OH: R 11; S (2-)7-16 pevný oxid hlinitý Al2O3 (prášek) Pomůcky: stojan s příslušenstvím, velká zkumavka (délka 5-7 cm), zátky, skelná vata, pipeta, chemická lžička, odvodná trubice, skleněná vana nebo velká kádinka, zkumavky, teploměr, tyčinka, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky zasuneme skelnou vatu a z pipety do ní napustíme 5 cm3 alkoholu: ethanolu nebo propan-1-olu. 2. Opět vsuneme kousek suché skelné vaty a za vatu nasypeme práškový oxid hlinitý do poloviny průzoru zkumavky. 3. Za oxid hlinitý umístíme řídký smotek vaty až k odvodné trubici. 4. Zkumavku uchytíme ve vodorovné poloze a zahříváme v místě s oxidem hlinitým až na teplotu 300 °C. 5. Po vypuzení vzduchu z prášku se oxid speče a taví se do červena. Rozvodem tepla stěnou zkumavky se vypařuje ethanol a jeho páry se při průchodu nad oxidem dehydratují. V průběhu pokusu občas přihřejeme i vatu s ethanolem, aby proud unikajícího plynu byl plynulý. 6. Nad vodou najímáme několik velkých zkumavek alkenu: ethenu nebo propenu. 7. Zkumavky vyjmeme z vody, uzátkujeme a ponecháme k případným dalším pokusům. 8. Po skončení zahřívání zkumavky zaváděcí trubičku ihned odpojíme, aby nedošlo k nasátí vody do aparatury! Rovnice: Příprava ethenu nebo propenu katalytickou dehydratací: 300°C, Al2O3
C2H5OH
C2H4 + H2O
300°C, Al2O3
C3H7OH C3H6 + H2O Poznámky: Záhřev oxidu a odpovídající vývoj plynu je třeba si přezkoušet a vystihnout optimální podmínky dehydratace alkoholu. Důležité je správné nahřátí oxidu hlinitého jako katalyzátoru reakce. Poté je vývoj plynu plynulý. Při práci s alkeny dodržujeme bezpečnostní pokyny pro práci s hořlavinami. Závěr: Dehydratací ethanolu (propan-1-olu) katalyzovanou oxidem hlinitým jsme připravili ethen (propen). Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje
cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
C3
PŘÍPRAVA PENT-1-ENU A CYKLOHEXENU
30 !
Princip: Výchozími látkami pro přípravu alkenů jsou zde alkoholy, pentan-1-ol a cyklohexanol. Dehydrataci alkoholu provedeme koncentrovanou kyselinou sírovou. Probíhající reakce je eliminace. Chemikálie: pentan-1-ol C5H11OH cyklohexanol C6H11OH koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 uhličitan sodný Na2CO3: R 36; S (2-)22-26 chlorid vápenatý (bezvodý) CaCl2: R 36; S (2-)22-24 chlorid sodný NaCl směs ledu a vody Pomůcky: destilační aparatura: stojan s příslušenstvím, destilační baňka, chladič, alonž, předloha; dělicí nálevka, kádinka (250 cm3, 400-800 cm3), chemická lžička, odměrný válec, kahan, zápalky, tyčinka, písek Pracovní postup: 1. Sestavíme destilační aparaturu. 2. V kádince si připravíme reakční směs: k pentan-1-olu (amylalkoholu) nebo cyklohexanolu o objemu 50 cm3 pomalu a za stálého míchání přidáme stejný objem koncentrované kyseliny sírové. Kádinku se směsí přitom máme postavenou ve větší kádince s chladicí směsí vody a ledu. 3. Reakční směs nalijeme opatrně do destilační baňky. 4. Přidáme lžíci písku a směs destilujeme. 5. Získaný destilát přelijeme do dělicí nálevky a podrobíme tzv. „vysolení“, tj. přilití nasyceného vodného roztoku NaCl. 6. Spodní usazenou vrstvu vypustíme z dělicí nálevky a horní produkt nejprve promyjeme nasyceným vodným roztokem Na2CO3. Pozor na přetlak v dělicí nálevce při promývání! 7. Kapalný produkt vysušíme přidáním bezvodého CaCl2 a případně redestilujeme. Rovnice: Dehydratace alkoholů koncentrovanou kyselinou sírovou: konc.H2SO4
C5H11OH
konc.H2SO4
destilace
C5H10 + H2O destilace
C6H11OH C6H10 + H2O Poznámky: V průběhu pokusu vzniká nebezpečí vykypění kapaliny. Proto je třeba sledovat teplotu kapaliny (ne par!) a zahřívat ji maximálně na teplotu 180 °C. Teploměr je ponořen do kapaliny. Svůj význam má přidaný písek, varné kamínky jsou zde méně účinné. Je nezbytné použití ochranných pomůcek: ochranné brýle a gumové rukavice! Závěr: Dehydratací pentan-1-olu (cyklohexanolu) koncentrovanou kyselinou sírovou jsme připravili pent-1-en (cyklohexen).
Bezpečnost práce: chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení chlorid vápenatý: leptavé účinky na sliznice a oči kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání R 36: dráždí oči S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22-26: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc S (2-)22-24: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
C4
OXIDACE ALKENŮ OXIDAČNÍMI ČINIDLY
10
Princip: Alkeny se mohou oxidovat nejen při spalování na vzduchu, ale i při reakci s oxidačními činidly. K oxidaci se používá roztok KMnO4. Produkty reakce jsou za nízké teploty v alkalickém prostředí dioly. Při vyšší teplotě a v kyselém prostředí (silnější oxidace) vznikne kyselina mravenčí (a další kyseliny), která se dále štěpí na CO2 a H2O. Chemikálie: ethanol (w = 96%) C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 manganistan draselný (vodný roztok) KMnO4: R 8-22; S (2) uhličitan sodný (w = 10%) Na2CO3: R 36; S (2-)22-26 Pomůcky: zkumavky, zátka, odvodná trubička, kádinka, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky uzavřené zátkou s ohnutou odvodnou trubičkou dáme 4-5 cm3 předem připravené směsi (1 díl ethanolu a 5 dílů kyseliny sírové). 2. Zkumavku upevníme do stojanu pod úhlem 45°. 3. Opatrně zahříváme. Obsah zkumavky přitom tmavne v důsledku mineralizace ethanolu. 4. Vznikající ethen zavádíme odvodnou trubičkou do zkumavky s 5 cm3 zředěného roztoku manganistanu draselného (zředěného až do růžového zbarvení), ke kterému jsme přidali několik kapek uhličitanu sodného. 5. Pozorujeme. Pozorování: Růžové zbarvení roztoku manganistanu draselného postupně mizí a vylučuje se hnědá sraženina. Závěr: Oxidací ethenu roztokem manganistanu draselného vzniká diol, hydroxid draselný a hnědý oxid manganičitý. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem
nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání R 36: dráždí oči S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření S (2-)22-26: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
C5
HALOGENACE ALKENŮ A CYKLOALKENŮ
15 !
Princip: Typickou reakcí alkenů je adice. Podle průběhu adice rozlišujeme adici elektrofilní – AdE a adici radikálovou – AdR. Halogenace alkenů probíhá oběma způsoby. Adujícími částicemi jsou zde jednak elektrofil Br+, jednak radikál Br⋅. Adice je zastoupena jak u plynných, tak u kapalných alkenů. Chemikálie: válce s plynnými alkeny (příprava alkenů viz úloha č. B 1, B 2): ethen C2H4, propen C3H6: R 12; S (2-)9-16-33 hexen C6H12 bromová voda brom Br2: R 26-35; S (1/2-)7/9-26-45 hexan C6H14: R 11-48/20; S (2-)9-16-24/25-29-51 cyklohexan C6H12: R 11; S (2-)9-16-33 pent-1-en C5H10 cyklohexen C6H10 Pomůcky: aparatura na vývoj plynného alkenu: stojan s příslušenstvím, frakční baňka, zátka, odvodná trubice; kahan, zápalky, válce, promývací baňky nebo odsávací zkumavky, velké zkumavky, pipeta, odměrné válce, sklo na válec Pracovní postup: a) Elektrofilní adice: 1. K odvodné trubici z aparatury pro vývoj alkenu připojíme promývací baňku nebo odsávací zkumavku, do jedné třetiny naplněnou bromovou vodou. 2. Postupně necháme bromovou vodou probublávat ethen či propen. 3. Sledujeme odbarvení roztoku. 4. U kapalného alkenu (pent-1-en a cyklohexen) provedeme adici přikapáním alkenu do bromové vody, ne opačně!! Po přidání několika kapek alkenu dochází k rychlému odbarvení činidla. V opačném případě by byla velká spotřeba činidla. b) Radikálová adice: 1. K osvitu na denním světle připravíme směs plynného ethenu či propenu s bromem. 2. Nejprve odpipetujeme do válce malý objem bromu a válec přikryjeme sklem. 3. Po chvíli se brom vypaří a jeho páry zaplní celý válec. 4. Na tento válec potom překlopíme stejný válec s najímaným ethenem. Velmi rychle probíhá adice bromu na ethen i propen, což se projeví téměř okamžitým odbarvením plynné směsi po smísení obou plynů. 5. Ke kapalným alkenům přikapáváme roztok bromu v hexanu nebo cyklohexanu jako rozpouštědlech. Dochází k odbarvení reakčních směsí. Vedlejší reakcí je přitom halogenace použitých kapalných alkanů (SR), která ale pro tento případ nevadí. Rovnice: Obecně probíhají adice podle schématu: R-C=C-R + 2 X+ R-CX-CX-R R-C=C-R + 2 X⋅ R-CX-CX-R
Poznámky: a) Ve vodném prostředí probíhá reakce heterolytická - iontová adice, kde elektrofilem je kation Br+ (bromová voda, kapalný brom). Čistý produkt lze separovat vytřepáním do etheru. b) Použijeme-li roztok bromu v nepolárním rozpouštědle, např. v hexanu nebo cyklohexanu převažuje homolytický průběh reakce. Vznikají radikály bromu Br⋅, probíhá radikálová adice. Chlorid uhličitý pro jeho jedovatost a karcinogenní účinky jako nepolární kapalinu nedoporučujeme. Závěr: Halogenací alkenů a cykloalkenů jsme připravili halogenderiváty uhlovodíků. Bezpečnost práce: brom: dráždí oči a dýchací cesty, nadýchání způsobí kašel, krvácení z nosu a poleptání plic
při požití: vypijeme 0,5 l slané vody, snažíme se vyvolat zvracení zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 11-48/20: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním R 12: extrémně hořlavý R 26-35: vysoce toxický při vdechování; způsobuje těžké poleptání S (1/2-)7/9-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený, na dobře větraném místě; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)9-16-24/25-29-51: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s kůží a očima; nevylévejte do kanalizace; používejte pouze v dobře větraných prostorách S (2-)9-16-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
D1
PŘÍPRAVA ETHYNU I
15
Princip: Ethyn (acetylen) připravíme rozkladem acetylidu (karbidu) vápenatého vodou v aparatuře na vývoj plynu. Plyn je ve vodě velmi málo rozpustný, proto ho můžeme jímat nad vodou. Chemikálie: karbid vápenatý CaC2: R 15; S (2-)8-43 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 manganistan draselný (w = 1%) KMnO4: R 8-22; S (2) chlorid sodný (nasycený roztok) NaCl Pomůcky: stojan s příslušenstvím, frakční baňka (250 cm3), dělicí nálevka, tyčinka, kádinky, 2 promývací baňky, odvodná trubice, velké zkumavky či malé válce, zátky, skla na válce, skleněná vana Pracovní postup: 1. Do frakční baňky dáme kousky karbidu vápenatého. Pozor na ostré hroty úlomků karbidu! 2. Do dělicí nálevky nalijeme nasycený roztok NaCl. 3. Do první promývací baňky, připojené k frakční baňce, dáme roztok KMnO4, do druhé roztok NaOH. 4. V první baňce se zachycují nečistoty a příměsi (příměs arsinů a fosfinů uvolněných z karbidu), ve druhé se plyn promývá a vysouší. 5. Při rychlém provedení pokusu a dobrém větrání prostoru můžeme čištění a vysoušení plynu vynechat. 6. Vývoj plynu zahájíme pozvolným přikapáváním nasyceného roztoku NaCl (s vodou je reakce příliš bouřlivá), z dělicí nálevky do frakční baňky. 7. Unikající plyn jímáme do velkých zkumavek nebo malých válců nad vodou. 8. Zkumavky a válce vyjmeme z vody, uzátkujeme nebo přikryjeme sklem a ponecháme k dalším pokusům. Obrázek:
Příprava ethynu 1 – karbid vápenatý 2 – nasycený roztok chloridu sodného 3 – manganistan draselný 4 – hydroxid sodný 5 – ethyn
Rovnice: CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca(OH)2 Poznámky: Pokus lze provést bezpečněji v semimikroaparatuře sestavené ze spojovaných ohnutých trubic a kapátka. Aparatura je dále vhodná pro adici vody na ethyn.
Při práci s ethynem dodržujeme bezpečnostní pokyny pro práci s hořlavinou. Závěr: Rozkladem karbidu vápenatého jsme získali ethyn a hydroxid vápenatý. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 15: při styku s vodou uvolňuje extrémně hořlavé plyny R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)8-43: (uchovávejte mimo dosah děti); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
D2
PŘÍPRAVA ETHYNU II
5
Princip: Nenasycený uhlovodík ethyn se nejčastěji připravuje hydrolýzou karbidu vápenatého. Při reakci jako další produkt vzniká hydroxid vápenatý. Chemikálie: karbid vápenatý CaC2: R 15; S (2-)8-43 fenolftalein destilovaná voda Pomůcky: titrační baňka (250 cm3), chemická lžička, špejle, zápalky Pracovní postup: 1. Do titrační baňky s vodou přikápneme 3-5 kapek roztoku fenolftaleinu. 2. Vložíme 2-3 kousky karbidu vápenatého. 3. Pozorujeme vývoj bezbarvého plynu a barevnou změnu. 4. Poté k hladině vody přiložíme hořící špejli. Pozorování: Po vložení karbidu vápenatého do titrační baňky se prudce vyvíjí bezbarvý plyn, který po zapálení hoří čadivým plamenem. Fenolftalein se barví červenofialově, což dokazuje zásadité prostředí v roztoku. Rovnice: CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 2 C2H2 + O2 → 4 C + 2 H2O 2 C2H2 + 5 O2 → 4 CO2 + 2 H2O Závěr: Reakcí karbidu vápenatého s vodou vzniká bezbarvý plyn ethyn a hydroxid vápenatý. Bezpečnost práce: fenolftalein: projímavé účinky, částečně se vstřebává R, S – věty: R 15: při styku s vodou uvolňuje extrémně hořlavé plyny S (2-)8-43: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení, pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
D3
ADICE HALOGENU NA ACETYLEN, OXIDACE ACETYLENU
10 !
Princip: Acetylen je nejjednodušším představitelem nenasycených uhlovodíků s trojnou vazbou. Jeho příprava se laboratorně provádí známou reakcí karbidu vápenatého s vodou. Acetylen je endothermní sloučeninou; jeho slučovaci teplo je -229,5 kJ.mol-1. Výbuchové teplo je proto velmi značné (7440 kJ.kg-1), přestože výbuch není oxidační reakcí. Výbuchová teplota je asi 2700 °C. Chemikálie: karbid vápenatý CaC2: R 15; S (2-)8-43 manganistan draselný (vodný roztok) KMnO4: R 8-22; S (2) uhličitan sodný (w = 10%) Na2CO3: R 36; S (2-)22-26 bromová voda Pomůcky: zkumavka s bočním odvodem, stojan s příslušenstvím, váhy, chemická lžička, zátka, dělicí nálevka, zkumavky, ochranný štít, pipety Pracovní postup: 1. Do suché zkumavky s bočním odvodem, upevněné svisle do stojanu, dáme 3-4 g karbidu vápenatého. 2. Pevně uzavřeme zátkou se zasunutou dělicí nálevkou naplněnou vodou. 3. Vodu po kapkách přidáváme ke karbidu. 4. Se vznikajícím acetylenem provedeme následující reakce. a) 1. 2. 3.
Adice bromu Do zkumavky dáme 5 cm3 bromové vody. Zavádíme acetylen. Pozorujeme.
b) Oxidace acetylenu 1. Do zkumavky dáme 5 cm3 silně zředěného roztoku manganistanu draselného (zředěný až do růžového zbarvení). 2. Přidáme několik kapek uhličitanu sodného. 3. Do této směsi zavádíme acetylen. 4. Pozorujeme. Pozorování: a) Bromová voda se odbarvuje. Postupnou adicí bromu vzniká nejprve dibromethen a poté tetrabromethan. b) Růžové zbarvení roztoku mizí a díky vznikajícímu oxidu manganičitému přechází do hnědého zbarvení. Rovnice: CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 C2H2 + Br2 → HBrC=CBrH HBrC=CBrH + Br2 → HBr2C-CBr2H 1,2-dibromethen .. 1,1,2,2-tetrabromethan 3 C2H2 + 8 KMnO4 + 4 H2O → 3 (COOH)2 + 8 MnO2 + 8 KOH Závěr: Adicí bromu na acetylen vzniká tetrabromethan. Oxidaci acetylenu dokážeme
vznikem hnědého oxidu manganičitého. Bezpečnost práce: manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 15: při styku s vodou uvolňuje extrémně hořlavé plyny R 36: dráždí oči S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)8-43: (uchovávejte mimo dosah děti); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) S (2-)22-26: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
D4
HOŘENÍ ETHYNU V CHLORU
10 !
Princip: Alkyny podstupují redoxní reakci také s chlorem při hoření ethynu v atmosféře chloru. Spalováním ethynu v chloru vzniká uhlík a chlorovodík. Chemikálie: karbid vápenatý CaC2: R 15; S (2-)8-43 chlorid sodný (nasycený roztok) NaCl kyselina chlorovodíková (w = 20%) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 manganistan draselný (nasycený roztok) KMnO4: R 8-22; S (2) Pomůcky: aparatura na vývoj ethynu nebo zkumavky (válce) s ethynem, aparatura na vývoj chloru nebo chlor najímaný do velkého válce, skla na válce, skleněná trubice o průměru 0,3-0,5 cm (délka asi 30 cm), kahan, zápalky, ochranné pomůcky (brýle, štít) Pracovní postup: 1. Reakcí pevného KMnO4 s HCl připravíme chlor, který najímáme do velkého suchého válce a přikryjeme sklem. 2. Do válce s chlorem zasuneme dlouhou skleněnou trubici, na jejímž konci hoří ethyn. 3. V případě zapálení plynu u ústí odvodné trubice je třeba provést zkoušku na čistotu ethynu - ve směsi se vzduchem vytváří razantní výbušnou směs! Pozorování: Hoření ethynu pokračuje i ve válci s chlorem za vzniku sazí a plynného chlorovodíku. Rovnice: 2 KMnO4 + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl2 + 8 H2O + 5 Cl2 CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 C2H2 + Cl2 → 2 C + 2 HCl Poznámky: Zkouška na čistotu ethynu se provádí stejně jako zkouška na čistotu vodíku. Při spalování plynů dbáme pravidel bezpečné práce. Směs ethynu se vzduchem je výbušná! Při práci proto použijeme ochranné pomůcky. Příprava ethynu viz úloha D 1, D 2. Závěr: Hořením ethynu v chloru vzniká uhlík v podobě sazí a plynný chlorovodík. Bezpečnost práce: chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 15: při styku s vodou uvolňuje extrémně hořlavé plyny R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)8-43: (uchovávejte mimo dosah děti); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
D5
VÝBUŠNOST SMĚSI ETHYNU S KYSLÍKEM
10 !
Princip: Ethyn tvoří se vzduchem výbušnou směs. Prudce reaguje s kyslíkem, který tvoří přibližně 21 % objemu vzduchu. Efektně lze předvést výbušnost směsi ethynu a čistého kyslíku. Chemikálie: karbid vápenatý CaC2: R 15; S (2-)8-43 chlorid sodný (nasycený roztok) NaCl peroxid vodíku H2O2: R 8-34; S (1/2-)3-28-36/39-45 manganistan draselný (nasycený roztok) KMnO4: R 8-22; S (2) kyselina sírová (w = 10%) H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 glycerol CH2OHCHOHCH2OH roztok jádrového mýdla ve vodě Pomůcky: aparatura na vývoj ethynu: stojan s příslušenstvím, frakční baňka, zátka, odvodná trubice; aparatura na vývoj kyslíku, větší kovová (železná) miska, odměrný válec, špejle, zápalky Pracovní postup: 1. Do větší železné misky si připravíme roztok jádrového mýdla ve vodě s několika cm3 glycerolu. 2. Našleháním roztoku se vytvoří větší mýdlové bubliny. 3. Nyní ze dvou stran současně zavádíme do mýdlového roztoku z vyvíjecích aparatur dva plyny, ethyn a kyslík (mohou být připraveny i v plynojemu). 4. Vytvářejí se velké mýdlové bubliny, naplněné směsí obou plynů, které se oddělují z roztoku a vznášejí se. 5. Každou velkou bublinu zapálíme hořící špejlí. 6. Dochází k efektním explozím. Pozor na velmi razantní výbuchy! Poznámky: Příprava kyslíku a ethynu se provádí odděleně. Nebo se již připravené plyny odebírají z malých skleněných plynojemů. Příprava ethynu viz úloha D 1, D 2. Závěr: Směs ethynu s kyslíkem je velmi výbušná. Bezpečnost práce: peroxid vodíku: poškozuje sliznice, způsobuje popáleniny očí, při požití nebezpečí krvácení a poškození žaludku
při požití: vypijeme 0,5 l vody (mléka), nevyvoláváme zvracení, vyhledáme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, vyhledáme lékaře potřísnění kůže: omyjeme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou
potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch glycerol: vstřebává se kůží chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 8-34: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje poleptání R 15: při styku s vodou uvolňuje extrémně hořlavé plyny R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)3-28-36/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte v chladnu; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce, a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)8-43: (uchovávejte mimo dosah děti); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
D6
TVORBA ACETYLIDU STŘÍBRNÉHO
15 !
Princip: Acetylen se od ethylenu liší hlavně tím, že jeho vodíkové atomy mají kyselý charakter. Acetylen je kyselejší než amoniak a méně kyselý než voda. Soli acetylenu s těžkými kovy mají vlastnosti třaskavin. Acetylid stříbrný Ag2C2 je bílý prášek, má výjimečně vysoké záporné slučovací teplo (-364,3 kJ.mol-1). Teplota vzduchu je 200 °C. Praktické použití tato látka nemá. Chemikálie: karbid vápenatý CaC2: R 15; S (2-)8-43 dusičnan stříbrný (w = 2%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 amoniak (w = 10% vodný roztok) NH4OH kyselina chlorovodíková (zředěná 1:1) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 Pomůcky: zkumavka s bočním odvodem, stojan s příslušenstvím, zátka, dělicí nálevka, zkumavka, filtrační nálevka, filtrační papír, nůžky, tyčinka, kádinky, špachtle, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do suché zkumavky s bočním odvodem, upevněné svisle do stojanu, dáme 3-4 g karbidu vápenatého. 2. Pevně uzavřeme zátkou se zasunutou dělicí nálevkou naplněnou vodou. 3. Vodu po kapkách přidáváme ke karbidu. 4. Vznikající acetylen zavádíme do zkumavky s amoniakálním roztokem hydroxidu stříbrného, který připravíme přikapáváním amoniaku k roztoku dusičnanu stříbrného až do úplného rozpuštění vzniklé sraženiny. 5. Téměř okamžitě vzniká černá sraženina acetylidu stříbrného. 6. Vzniklou sraženinu odfiltrujeme. 7. Na špachtli naneseme trochu sraženiny a opatrně zahříváme. Pozorování: Při zahřívání sraženiny na špachtli látka vysychá, zpočátku slabě potřaskává a potom následuje hlasitý, ale ne nebezpečný výbuch. Rovnice: CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 C2H2 + 2 [Ag(NH3)2]OH → Ag2C2 + 4 NH3 + 2 H2O Poznámky: Upozornění: Pokud vložíme příliš vlhký acetylid přímo do plamene kahanu dojde během vysušování k jeho rozkladu a výbuch nenastane. Na rozdíl od acetylidů alkalických kovů a acetylidů kovů alkalických zemin, se acetylidy stříbra a mědi nerozkládají vodou, ale lze je lehce rozložit působením kyselin za vzniku acetylenu. Proto, aby nedošlo k nehodě, je nutné tyto látky po provedeném pokusu rozložit zředěnou kyselinou chlorovodíkovou! Závěr: Reakcí acetylenu s amoniakálním roztokem hydroxidu stříbrného vzniká acetylid stříbrný, který je výbušný. Bezpečnost práce: dusičnan stříbrný: leptá kůži, při požití toxický amoniak: dráždivé účinky, leptá sliznice, možnost oslepnutí
kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 15: při styku s vodou uvolňuje extrémně hořlavé plyny R 34: způsobuje poleptání R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)8-43: (uchovávejte mimo dosah děti); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
E1
PŘÍPRAVA BENZENU
a)30 b)10
!
Princip: Příprava benzenu je v pokusu založena na dekarboxylaci kyseliny benzoové nebo její soli s použitím dekarboxylačního činidla (natronové vápno nebo hydroxid sodný). Chemikálie: kyselina benzoová C6H5COOH pevný hydroxid sodný NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 nebo natronové vápno (= směs NaOH a CaO) Pomůcky: destilační aparatura: stojan s příslušenstvím, destilační baňka, zátka, chladič, alonž, předloha; velká zkumavka, skleněná trubice o průměru 0,5-1 cm (délka asi 30 cm), kahan, zápalky, třecí miska s tloučkem Pracovní postup: a) 1. Sestavíme aparaturu na destilaci. 2. Do destilační baňky dáme směs kyseliny benzoové s drceným hydroxidem sodným. 3. Při zahřívání se kyselina dekarboxyluje za vzniku benzenu, jehož páry kondenzují v chladiči. 4. Surový benzen čistíme redestilací. (Tato preparace benzenu se běžně ve větším měřítku neprovádí vzhledem k toxických a karcinogenním vlastnostem benzenu). b) 1. K důkazu vzniku benzenu připravíme směs kyseliny benzoové a drceného hydroxidu sodného do velké zkumavky, kde ji vodorovně rozprostřeme. 2. Zkumavku opatříme delší odvodnou trubicí s mírně zúženým koncem (hořáková trubice). 3. Směs intenzívně zahříváme. 4. Po chvíli zapálíme páry benzenu na konci trubice. 5. Jakmile benzen přestane hořet, pokus ukončíme. Pozorování: b) Páry benzenu hoří čadivým plamenem. Rovnice: Dekarboxylace kyseliny benzoové zapíšeme rovnicí: C6H5COOH + NaOH C6H6 + NaHCO3 Poznámky: K přípravě benzenu lze použít též benzoan sodný, případně benzensulfonan sodný. Upozornění: Vzhledem k jedovatosti benzenu se pracuje pouze ukázkově s malými objemy látky, delší preparativní pokusy se běžně nezařazují! Závěr: Dekarboxylací kyseliny benzoové jsme připravili benzen, jehož páry hoří čadivým plamenem. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno
propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
E2
CHLORACE BENZENU
20 !
Princip: Pro areny jsou typické chemické reakce - aromatické substituce na benzenovém jádře, probíhající jako substituce elektrofilní aromatické – SEAr. Substituce mohou probíhat také radikálovým mechanismem jako substituce radikálové (SR) za osvitu reakční směsi, např. chlorace benzenu. Chemikálie: manganistan draselný KMnO4: R 8-22; S (2) koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 benzen C6H6: R 45-11-48/23/24/25; S 53-45 hydroxid sodný (w = 20%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: aparatura na vývoj chloru, odvodná trubice, odsávací zkumavka, malá nálevka, kádinka, lampa nebo zářivka, odměrný válec Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky nalijeme 6-8 cm3 benzenu. 2. Chlor z vyvíjecí aparatury zavádíme přímo do zkumavky s benzenem. 3. Zkumavku osvětlujeme lampou nebo zářivkou. 4. Při zavádění chloru se směs zabarvuje žlutozeleně, potom dochází k odbarvení za vzniku bílých dýmů pevného produktu – hexachlorcyklohexanu. Ten se postupně usazuje na dně zkumavky jako bílý prášek. 5. Absorpci procházejícího chloru na konci aparatury spolehlivě zajišťuje nálevka těsně nad roztokem hydroxidu sodného v kádince. Rovnice: Reakce benzenu s chlorem zde probíhá radikálovým mechanismem: hv
C6H6 + 3 Cl2 C6H6Cl6 Poznámky: Produkt této reakce - hexachlorcyklohexan, pod označením HCH, je známým insekticidem. Závěr: Chlorace benzenu probíhá jako substituce radikálová, při které vzniká hexachlorcyklohexan. Bezpečnost práce: manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci
potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch benzen: genotoxické, teratogenní, karcinogenní a narkotické účinky hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání R 45-11-48/23/24/25: může vyvolat rakovinu; vysoce hořlavý; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
E3
SULFONACE BENZENU A TOLUENU
10 !
Princip: Sulfonace benzenu nebo toluenu, tj. substituce vodíku na aromatickém jádře skupinou -SO3H, probíhá jako aromatická elektrofilní substituce. Chemikálie: benzen C6H6: R 45-11-48/23/24/25; S 53-45 toluen C6H5CH3: R 11-20; S (2-)16-25-29-33 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 chlorid sodný (nasycený roztok) NaCl Pomůcky: velké zkumavky, kádinky, tyčinky, kahan, pipety, odměrný válec, držák na zkumavky, stojan na zkumavky, zápalky Pracovní postup: 1. Do první velké zkumavky nalijeme 3 cm3 benzenu, do druhé nalijeme 3 cm3 toluenu. 2. Do každé zkumavky pak opatrně přilijeme 6 cm3 koncentrované kyseliny sírové a promícháme tyčinkou. 3. Zkumavky opatrně zahříváme nad plamenem kahanu tak, aby obsah kapaliny nepřekypěl. 4. Po 5 minutách zahřívání obsah každé zkumavky vlijeme do studeného nasyceného roztoku chloridu sodného v kádince. 5. Vzniká jednak benzensulfonan sodný, jednak toluensulfonan sodný (směs ortho- a para- izomerů). Rovnice: Sulfonace benzenu a toluenu - SEAr vyjadřují rovnice: H2SO4
C6H6 C6H5SO3H + H2O H2SO4
C6H5CH3 C6H4CH3SO3H + H2O (ortho-, para- izomery) Poznámky: Při zahřívání benzenu a toluenu s koncentrovanou kyselinou sírovou ve velké zkumavce je nezbytné používat ochranné pomůcky. Závěr: Sulfonací benzenu a toluenu jsme připravili benzensulfonan sodný a toluensulfonan sodný. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení benzen: genotoxické, teratogenní, karcinogenní a narkotické účinky toluen: dráždí pokožku R, S – věty: R 11-20: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování R 35: způsobuje těžké poleptání R 45-11-48/23/24/25: může vyvolat rakovinu; vysoce hořlavý; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)16-25-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření; zamezte styku s očima; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
E4
ZÍSKÁNÍ BENZENU Z KYSELINY BENZOOVÉ A JEHO DŮKAZ
10 !
Princip: Benzen je možné připravit dekarboxylací kyseliny benzoové. Působením natronového vápna za zvýšené teploty se kyselina rozkládá na benzen a uhličitan vápenatý. Místo kyseliny benzoové je možné použít její sůl. Chemikálie: kyselina benzoová C6H5COOH natronové vápno (= směs NaOH a CaO) koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 koncentrovaná kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 kyselina chlorovodíková (zředěná 1:1) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 směs vody a ledu Pomůcky: zkumavky, zátka, ohnutá trubička, váhy, chemická lžička, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, kádinky, pipeta, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky uzavřené zátkou s ohnutou trubičkou na odvod plynu vsypeme směs 1 g kyseliny benzoové a 2 g natronového vápna. 2. Zkumavku uchytíme do stojanu a opatrně zahříváme. 3. Páry benzenu vedeme odvodnou trubičkou do zkumavky chlazené vodou s ledem. 4. Do zkumavky s 1-2 cm3 nitrační směsi (1 díl HNO3 a 2 díly H2SO4) opatrně přidáme 5-7 kapek benzenu. 5. Pozorujeme vznik nitrobenzenu. 6. Po skončení reakce přidáme k nitrobenzenu ve zkumavce 3-5 kapek kyseliny chlorovodíkové. 7. Za bouřlivého šumění uniká žlutozelený plyn – chlor. Pozorování: Po přidání benzenu k nitrační směsi se po chvíli objeví žluté zbarvení nitrosloučeniny. Nitrobenzen je charakteristický svým zápachem po hořkých mandlích. Poznámky: Upozornění: Při zahřívání benzoanu dejte pozor, aby nedošlo k nasátí nitrační směsi do směsi benzoanu a natronového vápna. Toto nebezpečí nastává především při ukončení zahřívání, proto nejprve vytáhněte trubičku z nitrační směsi a teprve potom odstavte kahan. V opačném případě vzniká ve zkumavce podtlak a dochází k nasátí směsi kyselin. Závěr: Dekarboxylací kyseliny benzoové působením natronového vápna jsme připravili benzen, jenž jsme dokázali jeho reakcí s nitrační směsí za vzniku nitrobenzenu. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
E5
SROVNÁNÍ VLASTNOSTÍ BENZENU A TOLUENU
10
Princip: Charakteristickou reakcí aromatických uhlovodíků je elektrofilní substituce. Pro substituci benzenu je třeba silné elektrofilní činidlo nebo katalyzátor. Toluen podléhá elektrofilní substituci snadněji díky donornímu vlivu methylové skupiny na aromatickém jádře. Benzenové jádro samotné je vůči oxidačním činidlům velmi rezistentní. Naproti tomu se postranní methylová skupina toluenu snadno oxiduje působením roztoku KMnO4 až na karboxylovou skupinu, přičemž se tvoří kyselina benzoová. Chemikálie: benzen C6H6: R 45-11-48/23/24/25; S 53-45 toluen C6H5CH3: R 11-20; S (2-)16-25-29-33 bromová voda manganistan draselný (w = 1%) KMnO4: R 8-22; S (2) železné piliny Fe kyselina sírová (w = 0,5%) H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: zkumavky, pipety, nůž, držák na zkumavky, kahan, zápalky, kapátko Pracovní postup: a) Halogenace benzenu 1. Do zkumavky s 2 cm3 bromové vody přidáme 2 cm3 benzenu. 2. Směs protřepeme. 3. Do druhé zkumavky dáme obě předchozí látky a přidáme na špičku nože železných pilin. 4. Obě zkumavky mírně zahřejeme. 5. Pozorujeme změny v obou zkumavkách. b) 1. 2. 3. 4.
Oxidace benzenu a toluenu Do jedné zkumavky dáme 2 cm3 benzenu a do druhé 2 cm3 toluenu. Do obou zkumavek přidáme 1 cm3 roztoku KMnO4 a několik kapek H2SO4. Směs v obou zkumavkách protřepeme a mírně zahřejeme. Pozorujeme změny.
Pozorování: a) V první zkumavce ke změně nedochází. Ve druhé zkumavce dochází k odbarvení bromové vody a vzniku bromovodíku, který se projevuje šuměním. b) Zatímco ve zkumavce s benzenem ke změně nedochází, ve zkumavce s toluenem se růžová barva mění a vzniká hnědé zbarvení, způsobené oxidem manganičitým. Závěr: Benzen je velmi stálý aromatický uhlovodík, k reakcím je zapotřebí katalyzátor nebo silné činidlo. Toluen podléhá reakcím (halogenaci, oxidaci) velmi snadno. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o
neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch toluen: dráždí pokožku manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch benzen: genotoxické, teratogenní, karcinogenní a narkotické účinky R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 11-20: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování R 35: způsobuje těžké poleptání R 45-11-48/23/24/25: může vyvolat rakovinu; vysoce hořlavý; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)16-25-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření; zamezte styku s očima; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
E6
ČIŠTĚNÍ NAFTALENU DESTILACÍ A FILTRACÍ
15
Princip: Chemikálie: naftalen C10H8 ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 destilovaná voda Pomůcky: varná baňka, zpětný vodní chladič, odměrný válec, destilační předloha, filtrační nálevka, filtrační papír, kádinka, Büchnerova nálevka, vodní vývěva, odsávací baňka, vodní lázeň, chemická lžička, varné kamínky, 2 stojany s příslušenstvím, kahan, zápalky, nůžky, váhy Pracovní postup: 1. Do varné baňky dáme 5 g naftalenu a 20 cm3 ethanolu. 2. Pod zpětným chladičem zahříváme na vodní lázni k varu. 3. Pokud se naftalen nerozpustí, přidáme 5 cm3 ethanolu. 4. Po předestilování naftalenu odpojíme chladič. 5. Roztok zfiltrujeme a ponoříme do kádinky s vodou. 6. Krystalky odfiltrujeme na Büchnerově nálevce a promyjeme 5 cm3 studeného ethanolu. Pozorování: Získali jsme bílé krystalky naftalenu. Závěr: Destilací a následnou filtrací jsme získali čistý naftalen v podobě bílých krystalků. Bezpečnost práce: naftalen: způsobuje zánět oční rohovky, dráždí žaludek ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998
E7
SUBLIMACE NAFTALENU
10
Princip: Naftalen patří mezi krystalické látky, které za normálního tlaku snadno sublimují. Při tomto ději dosáhne tenze par atmosférického tlaku při nižší teplotě, než je teplota tání krystalické látky. Snadné sublimace naftalenu je možné využít k jeho čištění od různých technických příměsí. Chemikálie: naftalen C10H8 Pomůcky: vyšší kádinka, stojan s příslušenstvím, azbestová síťka, váhy, chemická lžička, větvičky, kulatá baňka, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do vyšší kádinky nasypeme asi 1 g naftalenu. 2. Doprostřed postavíme několik větviček. 3. Kádinku překryjeme kulatou baňkou naplněnou studenou vodou. 4. Kádinku zahříváme mírným plamenem. Pozorování: Naftalen začíná sublimovat, jeho páry kondenzují na větvičkách a dnu kulaté baňky v podobě krásných bílých vloček. Závěr: Sublimací jsme připravili čistý naftalen. Bezpečnost práce: naftalen: způsobuje zánět oční rohovky, dráždí žaludek Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
E8
ČIŠTĚNÍ NAFTALENU SUBLIMACÍ
10
Princip: Sublimace je čisticí a dělicí operace pevných látek, při níž je zahřívaná látka převáděna přímo v páry, které ochlazením kondenzují na krystaly, bez přechodu přes kapalné skupenství. Snadné sublimace naftalenu je možné využít k jeho čištění od různých technických příměsí. Chemikálie: znečištěný naftalen C10H8 destilovaná voda Pomůcky: kádinka, varná baňka s kulatým dnem, špachtle nebo chemická lžička, trojnožka, azbestová síťka, kahan, zápalky, zásobní láhev Pracovní postup: 1. Směs naftalenu znečistěného aktivním uhlím umístíme na dno kádinky. 2. Na kádinku postavíme baňku se studenou vodou. 3. Opatrně zahříváme. 4. Přesublimovaný naftalen seškrábeme z baňky a uchováme v zásobní láhvi. Pozorování: Získali jsme bílé krystalky čistého naftalenu. Závěr: Sublimací znečištěného naftalenu jsme získali čistý naftalen v podobě bílých krystalků. Bezpečnost práce: naftalen: způsobuje zánět oční rohovky, dráždí žaludek Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
E9
NITRACE NAFTALENU
15 !
Princip: Nitrace naftalenu, substituce vodíku na aromatickém jádře skupinou -NO2, probíhá jako aromatická elektrofilní substituce. Chemikálie: naftalen C10H8 kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 ledová kyselina octová CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 Pomůcky: velká zkumavka, chemická lžička, váhy, pipeta, tyčinka, kádinky, kahan, zápalky, držák na zkumavky, odměrný válec, stojan s příslušenstvím, filtrační nálevka, filtrační papír, nůžky Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky nasypeme 2 g naftalenu. 2. Přidáme 10 cm3 ledové kyseliny octové. 3. Zkumavku zahříváme až se naftalen rozpustí. 4. Pak přilijeme 5 cm3 nitrační směsi a zkumavku pozvolna zahříváme 5 minut. 5. Poté obsah zkumavky nalijeme do kádinky se studenou vodou. 6. Žlutou sraženinu odfiltrujeme a vysušíme. Pozorování: Po přilití nitrační směsi a zahřívání roztoku se uvolňuje hnědý dým oxidu dusičitého (tzv. nitrosní plyn). Po nalití obsahu zkumavky do kádinky vzniká málo rozpustný sytě žlutý 1-nitronaftalen. Rovnice: Schéma nitrace naftalenu lze zapsat takto: nitrační směs
C10H8 C10H7NO2 + H2O CH3COOH 1-nitronaftalen
Poznámky: Příprava nitrační směsi: Koncentrovanou kyselinu sírovou a koncentrovanou kyselinu dusičnou smísíme v objemovém poměru 1:3. Směs připravujeme velmi opatrně, používáme ochranné pomůcky a dodržujeme pravidla bezpečnosti práce s žíravinami. Při zahřívání naftalenu s nitrační směsí ve velké zkumavce je nezbytné používat ochranné pomůcky (brýle a gumové rukavice). Pozor na vystříknutí reakční směsi ze zkumavky! Závěr: Nitrací naftalenu jsme připravili 1-nitronaftalen. Bezpečnost práce: naftalen: způsobuje zánět oční rohovky, dráždí žaludek kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o
neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
F1
PŘÍPRAVA A REAKCE DIETHYLETHERU
15 !
Princip: Působením silného dehydratačního činidla na ethanol při vhodné teplotě vzniká diethylether. Jako dehydratační činidlo je použita koncentrovaná kyselina sírová, při teplotě 140 °C. Za vyšší teploty (160-180 °C) probíhá eliminace za vzniku ethenu. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R11; S (2-)7-16 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 směs ledu a vody Pomůcky: stojan s příslušenstvím, velká zkumavka, pipety, varné kamínky, zátka s odvodnou trubicí, zkumavka, kahan, zápalky, kádinka, porcelánové misky, špejle Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky nalijeme směs 5 cm3 ethanolu se 3 cm3 kyseliny sírové. 2. Do zkumavky přidáme varné kamínky a uzavřeme ji zátkou s odvodnou trubicí, která ústí do prázdné zkumavky. 3. Zkumavku s reakční směsí mírně zahříváme. 4. Do zkumavky na konci aparatury, kterou zevně chladíme směsí vody a ledu, začne po chvíli kondenzovat produkt. 5. Část produktu odlijeme na porcelánovou misku. 6. Na druhou misku nalijeme stejný objem ethanolu, z něhož byl ether připravován. 7. Delší hořící špejlí obě kapaliny zapálíme. Pozor při práci s etherem, který tvoří se vzduchem vysoce výbušnou směs! Pozorování: Vzniklým produktem je diethylether. Má charakteristický zápach. Ether po zapálení hořící špejlí vzplane prudce a hoří vysokým plamenem ve srovnání s ethanolem. Rovnice: Dehydrataci ethanolu za vzniku diethyletheru zapíšeme rovnicí: H2SO4
2 C2H5OH CH3CH2OCH2CH3 + H2O Poznámky: Je třeba dbát opatrnosti při práci se směsí ethanolu a koncentrované kyseliny sírové a s hořlavinami - ethanolem a etherem! Při zahřívání směsi ve zkumavce přihřejeme opatrně i odvodnou trubičku, aby páry vzniklého etheru přešly do sestupné části aparatury, tj. do zkumavky zevně chlazené, kde zkondenzují. Závěr: Působením koncentrované kyseliny sírové na ethanol jsme získali diethylether. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
F2
PŘÍPRAVA DIETHYLETHERU II
5
Princip: Diethylether lze připravit dehydratací ethanolu koncentrovanou kyselinou sirovou. Dehydrataci dvou molekul ethanolu vzniká jedna molekula diethyletheru. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: zkumavka, kapátka, držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do suché zkumavky nalijeme 2 cm3 ethanolu. 2. Přidáme 2 cm3 kyseliny sírové. 3. Zkumavku uchopíme do držáku. 4. Opatrně zahříváme, až obsah zkumavky zhnědne. Zhnědnutí je způsobeno částečným zuhelnatěním alkoholu. 5. Unikající diethylether identifikujeme podle charakteristického zápachu. Závěr: Dehydratací ethanolu jsme připravili diethylether. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
F3
ROZPUSTNOST DIETHYLETHERU VE VODĚ
10
Princip: Ethery jsou ve vodě částečně rozpustné, ale s vodou se nemísí v každém poměru. Zatímco ještě diethylether tvoří s vodou asi 10% roztok, vyšší ethery jsou ve vodě podstatně méně rozpustné. Chemikálie: diethylether (C2H5)2O: R 12-19; S (2-)9-16-29-33 destilovaná voda bezvodý síran měďnatý CuSO4: R 22-36/38; S (2-)22 Pomůcky: zkumavky, dělicí nálevka, chemická lžička, držák na zkumavky, kahan, zápalky, špejle Pracovní postup: 1. Do vody v dělicí nálevce přidáme diethylether. 2. Dobře protřepeme. 3. Necháme ustát. 4. Vznikají dvě vrstvy, které od sebe oddělíme nalitím do zkumavek. 5. První zkumavku obsahující spodní vrstvu (tj. voda s malým množstvím rozpuštěného diethyletheru) zahřejeme. 6. Provedeme důkaz diethyletheru zapálením par hořící špejlí. 7. Ve druhé zkumavce obsahující horní vrstvu (tj. diethylether s malým množstvím vody) provedeme důkaz vody. 8. Ke směsi ve zkumavce přidáme bezvodý síran měďnatý. Pozorování: Po přidání bezvodého síranu měďnatého ke směsi ve druhé zkumavce vzniká modré zbarvení vody. Závěr: Diethylether se ve vodě částečně rozpouští. Bezpečnost práce: diethylether: dráždí horní cesty dýchací, narkotické účinky
při požití: nutný výplach žaludku + podáme aktivní uhlí nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 12-19: extrémně hořlavý; může vytvářet výbušné peroxidy R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži S (2-)9-16-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
F4
ODPAŘOVÁNÍ DIETHYLETHERU
5
Princip: Diethylether je látka s velmi nízkým bodem varu, která se v důsledku toho rychle odpařuje a odnímá z okolí značné množství tepla. Chemikálie: diethylether (C2H5)2O: R 12-19; S (2-)9-16-29-33 Pomůcky: teploměr, vata, nitě, kapátko, nůžky Pracovní postup: 1. Rtuťovou nádobku teploměru obalíme vatou a přivážeme nití. 2. Odečteme teplotu. 3. Na vatu kápneme diethylether. 4. Pozorujeme. 5. Na dlaň dáme několik kapek etheru. 6. Teplo nutné k rychlému odpaření etheru je odebíráno z okolí, proto pociťujeme chlad na dlani. Pozorování: Odpařováním diethyletheru dochází k značnému poklesu teploty. Závěr: Diethylether se velmi rychle odpařuje, odnímá z okolí značné množství tepla, čímž dochází k poklesu teploty. Bezpečnost práce: diethylether: dráždí horní cesty dýchací, narkotické účinky
při požití: nutný výplach žaludku + podáme aktivní uhlí nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 12-19: extrémně hořlavý; může vytvářet výbušné peroxidy S (2-)9-16-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
F5
POKUSY S ETHEREM
12
Princip: Diethylether je látka s velmi nízkým bodem varu, která se v důsledku toho rychle odpařuje a odnímá z okolí značné množství tepla. Proto se používá v chladících směsích, například s pevným oxidem uhličitým. Páry etheru jsou těžší než vzduch. Ether je velmi dobré rozpouštědlo organických sloučenin, které se nemísí s vodou, užívá se tedy k extrakci organických látek. Chemikálie: diethylether (C2H5)2O: R 12-19; S (2-)9-16-29-33 jod I2: R 20/21; S (2-)23-25 destilovaná voda Pomůcky: teploměr, vata, kádinka, nálevka, hadička, na konci zúžená skleněná trubička, stojan s příslušenstvím, zápalky, zkumavky, chemická lžička, kapátko, hodinové sklíčko Pracovní postup: a) 1. Do malé nálevky, jejíž stopka je prodloužená hadičkou zakončenou zúženou trubičkou, dáme chomáček vaty namočený v etheru. 2. Po chvíli zapálíme etherové páry u ústí trubičky. b) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Do zkumavky dáme asi 5 cm3 destilované vody. Přidáme několik krystalků jodu. Protřepeme. Slabý roztok jodu ve vodě slijeme do jiné zkumavky. Přidáme asi 2 cm3 etheru. Protřepeme. Vytvoří se vrstvička roztoku jodu v etheru. Oddělíme vodu. Etherový extrakt vlijeme na hodinové sklíčko.
Pozorování: a) Páry etheru jsou těžší než vzduch. b) Po odpaření etheru se na sklíčku objeví krystalky jodu. Závěr: Páry diethyletheru mají větší hustotu než vzduch a hoří svítivým plamenem. Bezpečnost práce: jod: esenciální prvek, dráždivé účinky
při požití: vypijeme 0,5 l mléka nebo vody s rozmíchaným škrobem (moukou) nebo s rozšlehanými bílky, nevyvoláváme zvracení zasažení očí: vyplachujeme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou nebo roztokem thiosíranu sodného nadýchání: tělesný klid diethylether: dráždí horní cesty dýchací, narkotické účinky
při požití: nutný výplach žaludku + podáme aktivní uhlí nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
R, S – věty: R 12-19: extrémně hořlavý; může vytvářet výbušné peroxidy R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží S (2-)9-16-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
F6
ZAPALOVÁNÍ PAR ETHERU OZONEM
7 !
Princip: Chemikálie: diethylether (C2H5)2O: R 12-19; S (2-)9-16-29-33 manganistan draselný (krystalický) KMnO4: R 8-22; S (2) koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: stojan s příslušenstvím, lepenkový žlábek (10x60 cm), porcelánová miska, kuželová baňka (100 cm3), kapátka, chemická lžička Pracovní postup: 1. Do stojanu upevníme šikmo lepenkový žlábek tak, aby jeho dolní konec byl asi 5 cm nad porcelánovou miskou. 2. Do kuželové baňky dáme 1-2 cm3 etheru. 3. Baňku v dlani zahřejeme. 4. Do misky vlijeme 1-2 cm3 kyseliny sírové 5. Přidáme asi půl malé lžičky manganistanu draselného. 6. Ihned nalijeme do lepenkového žlábku páry etheru. Pozorování: Páry etheru mají větší hustotu než vzduch a stékají žlábkem nad připravenou reakční směs, kde reagují se vznikajícím ozonem, který vzniká reakcí manganistanu draselného s kyselinou sírovou. Závěr: Páry etheru jsme zapálili pomocí ozonu, který jsme připravili reakcí manganistanu draselného s kyselinou sírovou. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch diethylether: dráždí horní cesty dýchací, narkotické účinky
při požití: nutný výplach žaludku + podáme aktivní uhlí nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 12-19: extrémně hořlavý; může vytvářet výbušné peroxidy
R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)9-16-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
F7
ZKOUŠKA NA PEROXIDY
5 !
Princip: Alifatické ethery se velmi lehce oxidují. Vznikají tím nestálé peroxidy. Reakce s kyslíkem se děje mechanismem radikálové substituce SR. Zkouška na přítomnost peroxidů poskytuje protřepání etherového vzorku s vodným roztokem jodidu draselného. Jsou-li přítomny peroxidy, oxiduje se jodidový ion na jod a obsah se zabarví vyloučeným jodem hnědě. K odstranění peroxidů se doporučuje protřepávání s vodným roztokem síranu železnatého. Chemikálie: diethylether (C2H5)2O: R 12-19; S (2-)9-16-29-33 síran železnatý FeSO4 thiokyanatan draselný KSCN Pomůcky: zkumavka, kapátka Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme asi 2 cm3 etheru, který byl delší dobu uskladněn. 2. Přidáme 3-5 kapek síranu železnatého. Původně zelený roztok síranu zhnědne. 3. Přidáme 3-5 kapek thiokyanatanu draselného. Pozorování: Obsah zkumavky po přidání thiokyanatanu draselného zčervená. Poznámky: Roztok síranu železnatého musí být čerstvě připraven. Závěr: Nestálé peroxidy vzniklé při dlouhodobém uskladnění diethyletheru jsme odstranili protřepáním s roztokem síranu železnatého. Bezpečnost práce: diethylether: dráždí horní cesty dýchací, narkotické účinky
při požití: nutný výplach žaludku + podáme aktivní uhlí nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 12-19: extrémně hořlavý; může vytvářet výbušné peroxidy S (2-)9-16-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
G1
PŘÍPRAVA METHYLAMINU
30
Princip: Methylamin připravíme reakcí acetamidu s alkalickým roztokem chlornanu sodného, případně s chlorovým vápnem. Podstatou této přípravy methylaminu je rozklad amidů kyselin. Chemikálie: acetamid CH3CONH2: R 40; S (2-)36/37 chlornan sodný NaClO: R 31-34; S (1/2-)28-45-50 hydroxid sodný (pevný) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 chladicí směs ledu a vody Pomůcky: destilační aparatura: destilační baňka, stojan s příslušenstvím, azbestová síťka, chladič, předloha; váhy, zápalky, kahan, chemická lžička, odměrný válec, tyčinka, kádinka Pracovní postup: 1. Do destilační baňky připravíme směs 10 g acetamidu, 10 g chlornanu sodného a 5 g hydroxidu sodného. (Lze též použít chlorové vápno (chlornan s chloridem vápenatým) a hydroxid vápenatý) 2. Přilijeme 50 cm3 vody a promícháme. 3. Směs destilujeme. 4. Destilát jímáme do předlohy chlazené vodou s ledem. Pozorování: Získáme vodný asi 10% roztok methylaminu (methylamin je plyn). Rovnice: Reakci acetamidu s chlornanem a hydroxidem sodným vyjadřuje rovnice: CH3CONH2 + NaClO + NaOH CH3NH2 + NaHCO3 + NaCl Reakci acetamidu s chlorovým vápnem za vzniku methylaminu vyjadřuje rovnice: CH3CONH2 + CaOCl2 CH3NH2 + CaCl2 + CO2 Závěr: Reakcí acetamidu s roztokem chlornanu sodného jsme připravili methylamin. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 31-34: uvolňuje toxický plyn při styku s kyselinami; způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání R 40: možné nebezpečí nevratných účinků S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-45-50: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce
a distributor); v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); nesměšujte s … (specifikuje výrobce, dovozce a distributor) S (2-)36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
G2
REAKCE PRIMÁRNÍCH ALIFATICKÝCH AMINŮ S HNO2
10 !
Princip: Reakce s kyselinou dusitou se provádí v kyselém prostředí. Primární aminy podléhají diazotaci za vzniku diazoniových solí. Stabilita diazoniových solí závisí na zbytku vázaném na diazoskupině a také na aniontu, který je iontovou vazbou na diazoniový kation vázán. Chemikálie: kyselina octová CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 ethylamin hydrochlorid C2N5NH2 HCl dusitan sodný NaNO2: R 8-25; S (1/2-)45 kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: baňka, dělicí nálevka, stojan s příslušenstvím, odvodná trubice, zátka, vana, odměrný válec, zápalky, špejle Pracovní postup: 1. Do baňky nalijeme kyselinu octovou. 2. Z dělicí nálevky přilijeme směs nasycených roztoků ethylaminu hydrochloridu a dusitanu sodného. 3. Vznikající dusík jímáme do válce s vodou. 4. Přiložíme zapálenou špejli. 5. Přítomnost ethanolu v roztoku je možné dokázat jodoformovou reakcí. Pozorování: Po přiložení zapálené špejle k válci, špejle zhasne. Závěr: Reakcí ethylaminu s kyselinou dusitou vzniká ethanol a dusík. Bezpečnost práce: kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-25: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; toxický při požití R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte
plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
G3
REAKCE SEKUNDÁRNÍCH AMINŮ S HNO2
5 !
Princip: Reakce s kyselinou dusitou se provádí v kyselém prostředí. Sekundární aminy tvoří jedovaté, karcinogenní nitrosaminy. Chemikálie: diethylamin (C2H5)2NH dusitan sodný NaNO2: R 8-25; S (1/2-)45 kyselina chlorovodíková (w = 10%) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 Pomůcky: kádinky, vodní lázeň Pracovní postup: 1. Do kádinky postavené v horké vodní lázni vložíme diethylamin a dusitan sodný. 2. Přiléváme kyselinu chlorovodíkovou. Pozorování: Vzniká žlutá mazovitá kapalina – nitrosamin. Závěr: Reakcí diethylaminu s kyselinou dusitou vzniká nitrosamin. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-25: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; toxický při požití R 11: vysoce hořlavý R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení)
S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
G4
REAKCE AMINŮ
15 !
Princip: V první části pokusu provedeme kvalitativní důkazy methylaminu a anilinu. Ve druhé části pokusu je uvedena diazotace anilinu za vzniku diazoniové soli. Na ní navazuje kopulace, která vede ke vzniku azobarviv. Chemikálie: methylamin CH3NH2: R 12-20-37/38-41; S (2-)16-26-39 anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 fenolftalein chlorid železitý (w = 10%) FeCl3 amoniak (w = 10%) NH3: R 34-50; S (1/2-)26-36/37/39-45-61 chlorové vápno (w = 10%) Ca(OCl)2: R 36-8-31-34; S (1/2-)22-24-26-43-45 dusitan sodný (w = 10%) NaNO2: R 8-25; S (1/2-)45 koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 chladicí směs vody a ledu fenol C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 destilovaná voda Pomůcky: velké zkumavky, stojan na zkumavky, zátka, pipety, varná baňka, teploměr, špejle, zápalky, kádinka, váhy, chemická lžička Pracovní postup: a) 1. Připravíme si tři zkumavky s roztokem methylaminu a dvě zkumavky s anilinem. 2. Do první zkumavky s roztokem methylaminu přidáme 1 cm3 FeCl3, do druhé 3-5 kapek fenolftaleinu. 3. Stejné reakce provedeme pro srovnání ve dvou dalších zkumavkách s roztokem amoniaku. 4. Do třetí zkumavky s methylaminem přidáme opatrně 5-7 kapek kyseliny chlorovodíkové. 5. Do zkumavky s anilinem, získaným destilací (emulze), přilijeme přefiltrovaný roztok chlorového vápna. Vznikne fialově zabarvený roztok (Rungeho reakce). 6. V další zkumavce provedeme reakci s HCl. Po ochlazení se vyloučí bílá krystalická látka. Přidáme roztok NaOH a protřepeme. Vzniká opět anilin. b) 1. 2. 3. 4.
Ve varné baňce smísíme 5 cm3 anilinu s 30 cm3 vody a 10 cm3 roztoku HCl. Ochladíme na 0 °C. Za stálého třepání přidáváme 10 cm3 ochlazeného roztoku NaNO2. Teplotu při reakci udržujeme do 5 °C. Nad touto teplotou se začne diazoniová sůl rozkládat za uvolnění N2. V tomto případě lze dokázat unikající dusík zapálenou špejlí, která v ústí baňky ihned zhasne. 5. Připravený roztok benzendiazoniumchloridu o objemu 5 cm3, stále chlazený, přikapáváme do roztoku 0,5 g fenolu v 10 cm3 roztoku NaOH, rovněž ochlazeného. Sráží se žlutý produkt, kterým je p-hydroxyazobenzen (azobarvivo).
Rovnice: a) Prováděné reakce s methylaminem a anilinem zapíšeme: 3 CH3NH2 + FeCl3 + 6 H2O 3 NH4Cl + 3 CH3OH + Fe(OH)3
rezavě hnědá
sraženina CH3NH2 + H2O CH3NH3+ + OH- zásaditý roztok 3 NH4+ + 3 OH- + FeCl3 3 NH4Cl + Fe(OH)3 rezavě hnědá sraženina NH3 + H2O NH4+ + OH- zásaditý roztok Při oxidaci anilinu chlorovým vápnem (Rungeho reakci) vznikají fialově zbarvené produkty typu mauveinu. Mauvein je arylmethanové barvivo, které bylo objeveno r. 1856 a bylo prvním průmyslově vyráběným syntetickým barvivem. CH3NH2 + HCl CH3NH3+ ClC6H5NH2 + HCl
methylamoniumchlorid (hydrochlorid methylaminu)
C6H5NH3+ Cl-
NaOH
C6H5NH2 + NaCl + H2O
aniliniumchlorid (hydrochlorid anilinu)
b) Příprava diazoniové soli: C6H5NH2 + NaNO2 + 2 HCl C6H5N2+Cl- (benzendiazoniumchlorid) + 2 H2O + NaCl Kopulace na azobarvivo: C6H5N2+Cl- + C6H5ONa C6H5N=N-C6H4OH (p-hydroxyazobenzen) + NaCl Poznámky: Pracujeme s ochrannými pomůckami (brýle a rukavice). Závěr: Provedli jsme kvalitativní důkazy methylaminu a anilinu a připravili jsme azobarvivo p-hydroxyazobenzen. Bezpečnost práce: anilin: toxický fenolftalein: projímavé účinky, částečně se vstřebává amoniak: dráždivé účinky, leptá sliznice, možnost oslepnutí chlorové vápno: dráždivé účinky, leptá sliznice kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny
R, S – věty: R 8-25: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; toxický při požití R 12-20-37/38-41: extrémně hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 34-50: způsobuje poleptání; vysoce toxický pro vodní organismy R 35: způsobuje těžké poleptání R 36-8-31-34: dráždí oči; dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; uvolňuje toxický plyn při styku s kyselinami; způsobuje poleptání S (1/2-)22-24-26-43-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-36/37/39-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)16-26-39: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte osobní ochranné prostředky pro oči a obličej
Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
G5
PŘÍPRAVA ACETANILIDU
5
Princip: Acetanilid připravíme acetylováním anilinu účinkem acetanhydridu. Chemikálie: anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 acetanhydrid (CH3CO)2O: R 10-34; S (2-)22-24-37 chlorid železitý (w = 0,5%) FeCl3 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, kapátka, držák na zkumavky, kahan, zápalky, hodinové sklíčko Pracovní postup: 1. Ve zkumavce opatrně smícháme 0,5 cm3 anilinu s 1 cm3 acetanhydridu. 2. Reakční směs opatrně zahříváme nad kahanem k varu. 3. Poté směs vlijeme do 5-6 cm3 vody v jiné zkumavce. 4. Pozorujeme vznik krystalické sraženiny. 5. Vznik kyseliny octové při reakci prokážeme tak, že vzniklý roztok (bez krystalků acetanilidu) kápneme na hodinové sklíčko a přikápneme 2 kapky NaOH a 2 kapky chloridu železitého. Pozorování: Vzniká bílá krystalická sraženina acetanilidu. Oranžovočervená sraženina je důkazem přítomnosti kyseliny octové ve vzniklém roztoku. Rovnice: C6H5NH2 + (CH3CO)2O C6H5NHCOCH3 + CH3COOH Závěr: Reakcí anilinu s acetanhydridem vzniká acetanilid a kyselina octová. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny anilin: toxický R, S – věty: R 10-34: hořlavý; způsobuje poleptání R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce,
dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (2-)22-24-37: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží; používejte vhodné ochranné rukavice Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
G6
PŘÍPRAVA ANILINU
90
Princip: Anilin se připraví redukcí nitrobenzenu. Jako redukční činidlo použijeme granulovaný zinek a kyselinu chlorovodíkovou. Vlastním redukujícím činidlem je tedy vodík ve stavu zrodu. Chemikálie: nitrobenzen C6H5NO2: R 26/27/28-33; S (1/2-)28-36/37-45 granule zinku Zn koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 hydroxid sodný (w = 50%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: destilační aparatura: destilační baňky (250 cm3 a 500 cm3), vodní chladič, kahan, přestupník s teploměrem, předloha, zápalky, stojan s příslušenstvím, azbestová síťka, váhy, pipeta, vodní lázeň, dělicí nálevka, chemická lžička, reflux Pracovní postup: 1. Do destilační baňky o objemu 250 cm3 nalijeme 20 cm3 nitrobenzenu. 2. Přisypeme 15 g granulí zinku. 3. Po částech dále přidáváme celkem 50 cm3 HCl. 4. Baňkou třepeme, případně ji ochlazujeme studenou vodou. 5. Pak na ni nasadíme zpětný chladič (reflux) a baňku mírně zahříváme na vodní lázni 60 minut. 6. Poté obsah baňky přelijeme do destilační baňky destilační aparatury, bez zbytků nezreagovaného zinku. 7. Přilijeme 40 cm3 NaOH a 50 cm3 vody. 8. Nyní směs destilujeme. Zprvu se může objevit utajený var v důsledku pevné usazeniny na dně baňky. 9. Na baňku připojíme přestupník se vsazeným teploměrem - vystříknutá směs pak nedosáhne výše odvodu par do chladiče. 10. Po stání v dělicí nálevce anilin oddělíme. Pozorování: Anilin kondenzuje spolu s vodní párou a vytváří žlutavou emulzi (anilinovou vodu). Rovnice: Redukci nitrobenzenu zapíšeme rovnicí: C6H5NO2 + 3 Zn + 6 HCl C6H5NH2 + 3 ZnCl2 + 2 H2O Poznámky: Získaný produkt se využije k důkazu a reakcím anilinu. Pro další reakce je však vhodnější použít anilin čistý, nezakalený. Anilin je průsvitná hnědá kapalina ostře vonící. Starší anilin je třeba předestilovat destilací s vodní párou. Při práci se žíravinami (NaOH, HCl) použijeme ochranné pomůcky. Závěr: Redukcí nitrobenzenu vzniká anilin a jako vedlejší produkty chlorid zinečnatý a voda. Bezpečnost práce: zinek: esenciální prvek, součástí některých enzymů, při práci s roztaveným zinkem a jeho slitinami možnost profesionální otravy kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či
suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 26/27/28-33: vysoce toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; nebezpečí kumulativních účinků R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
G7
DŮKAZ ANILINU BAREVNÝMI REAKCEMI
7
Princip: Anilin dává řadu speciálních reakcí. Především velmi snadno podléhá oxidaci za tvorby zbarvených produktů, kterých se užívá k jeho důkazu. S chlorovým vápnem dává i ve velmi zředěných roztocích fialově zbarvený oxidační produkt, s bromovou vodou bílou sraženinu. Chemikálie: kyselina chlorovodíková (w = 10%) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 bromová voda (nasycený roztok) chlorové vápno Ca(OCl)2: R 36-8-31-34; S (1/2-)22-24-26-43-45 thiokyanatan amonný (w = 1%) NH4SCN síran měďnatý (w = 10%) CuSO4: R 22-36/38; S (2-)22 destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, kapátka, podložní sklíčko, novinový papír, filtrační papír Pracovní postup: 1. Ve zkumavce protřepeme 5 cm3 vody s 0,5 cm3 anilinu. 2. Přidáme 1 cm3 kyseliny chlorovodíkové ( anilinhydrochlorid) 3. Na podložní sklíčko dáme 2 kapky roztoku bromové vody a 1 kapku anilinhydrochloridu ze zkumavky. Vzniká bílá sraženina tribromanilinhydrochloridu. 4. Do zkumavky kápneme 3 kapky anilinhydrochloridu a 10 kapek vody. Po přidání chlorového vápna se objevuje tmavé červenofialové zbarvení. 5. Do zkumavky nakapeme 2 kapky anilinhydrochloridu, 10 kapek vody, 10 kapek roztoku thiokyanatanu amonného a 2 kapky roztoku síranu měďnatého. Objevuje se olivově zelené zbarvení. 6. Anilinhydrochlorid naneseme na novinový papír. Objeví se žlutooranžová skvrna. 7. Anilinhydrochlorid naneseme na filtrační papír. Žádná skvrna se neobjeví. Závěr: Anilin jsme dokázali jeho barevnými reakcemi s bromovou vodou, chlorovým vápnem a tiokyanatanem amonným s roztokem síranu měďnatého. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch chlorové vápno: dráždivé účinky, leptá sliznice
anilin: toxický R, S – věty: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 36-8-31-34: dráždí oči; dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; uvolňuje toxický plyn při styku s kyselinami; způsobuje poleptání S (1/2-)22-24-26-43-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
G8
OXIDACE ANILINU
5
Princip: Působením dichromanu draselného a kyseliny sírové na anilin vzniká oxidací nejdříve červený, pak hnědý a nakonec černý produkt - anilinová čerň. Chemikálie: anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 dichroman draselný K2Cr2O7: R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53; S 53-45-60-61 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 chlorové vápno (roztok) Ca(OCl)2: R 36-8-31-34; S (1/2-)22-24-26-43-45 Pomůcky: kádinka, zkumavky, kapátka Pracovní postup: 1. V kádince si připravíme vodný roztoku anilinu (1 kapka anilinu rozpuštěna v 5-6 cm3 vody). 2. Do první zkumavky s vodným roztokem anilinu přidáme zfiltrovaný roztok chlorového vápna. 3. Pozorujeme. 4. Do druhé zkumavky k vodnému roztoku anilinu přidáme 3-5 kapek roztoku dichromanu draselného a 0,5 cm3 kyseliny sírové. 5. Pokud směs nereaguje samovolně, je nutné směs na začátku zahřát. Pozorování: V první zkumavce vznikne intenzivní modrofialové až černé zbarvení. Ve druhé zkumavce se směs barví nejprve tmavě zeleně a nakonec zčerná. Závěr: Oxidací anilinu jsme připravili anilinovou čerň. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch chlorové vápno: dráždivé účinky, leptá sliznice anilin: toxický dichroman draselný: leptá sliznice, nebezpečí pro oči, karcinogenní R, S – věty: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy R 35: způsobuje těžké poleptání R 36-8-31-34: dráždí oči; dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; uvolňuje toxický plyn při styku s kyselinami; způsobuje poleptání R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53: může vyvolat rakovinu při vdechování; může
vyvolat poškození dědičných vlastností; zdraví škodlivý při styku s kůží; toxický při požití, vysoce toxický při vdechování; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží; vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí S (1/2-)22-24-26-43-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S 53-45-60-61: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); tento materiál nebo jeho obal musí být zneškodněn jako nebezpečný odpad; při požití nevyvolávejte zvracení: okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc a ukažte tento obal nebo označení Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
G9
BROMACE ANILINU
5
Princip: Bromace anilinu probíhá jako elektrofilní substituce na aromatickém jádře SEAr. Reakce probíhá snadněji než u benzenu díky aktivujícímu vlivu aminoskupiny. Bromace probíhá až do třetího stupně. Chemikálie: anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 bromová voda Pomůcky: zkumavka, kapátko, odměrný válec Pracovní postup: 1. 10 cm3 nasyceného vodného roztoku anilinu smícháme ve zkumavce s 10 kapkami bromové vody. 2. Pozorujeme probíhající změny. Pozorování: V bromové vodě vzniká nerozpustná bílá sraženina 2,4,6-tribromanilinu. Závěr: Bromací anilinu vzniká 2,4,6-tribromanilin. Bezpečnost práce: anilin: toxický R, S – věty: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Absolínová, H. Organická chemie – cvičení. Brno: MZLU v Brně. ISBN 80-7157-5739
G 10
TVORBA AMONIOVÝCH SOLÍ
5
Princip: Aminy dávají adicí s kyselinami dobře krystalizující, ve vodě rozpustné amoniové soli. Za příčinu tvorby těchto solí považujeme volnou elektronovou dvojici na dusíkovém atomu. Zásadami lze z těchto solí uvolnit příslušný amin. Chemikálie: anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: kalibrovaná zkumavka, kapátka Pracovní postup: 1. Ve zkumavce protřepeme 5 cm3 vody s 0,5 cm3 anilinu, vzniká emulze. 2. Po přidání 1 cm3 kyseliny chlorovodíkové emulze mizí, vzniká rozpustný anilinhydrochlorid. 3. K emulzi anilinu ve vodě přidáme 1 cm3 kyseliny sírové. Pozorování: Po přidání kyseliny sírové k emulzi anilinu vzniká bílá sraženina síranu anilinu, která se v nadbytku kyseliny rozpouští. Závěr: Reakcí anilinu s kyselinami jsme připravili amoniovou sůl. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch anilin: toxický R, S – věty: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány
R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
G 11
PŘÍPRAVA AZOLÁTKY (DIMETHYLAMINOAZOBENZEN)
5
Princip: Důležitá barviva vyznačující se barevnými odstíny, stálostí na světle, snadným způsobem vybarvování a jinými vlastnostmi, považujeme za deriváty azobenzenu. Vznikají kopulací diazoniových solí s různě substituovanými aromatickými aminy a fenoly. Výchozí látkou k přípravě složitějších barviv je p-aminoazobenzen. Methylací aminové skupiny získáme tzv. olejovou žluť. Chemickým složením je to pdimethylaminoazobenzen. Dříve sloužila k barvení másla, margarinu i jako indikátor. Chemikálie: octan sodný (nasycený roztok) CH3COONa N,N-dimethylanilin C6H5N(CH3)2 benzendiazoniumchlorid [C6H5N≡N]+ ClPomůcky: zkumavka, kapátka Pracovní postup: 1. Do zkumavky nakapeme 5 kapek benzendiazoniumchloridu, 1 kapku dimethylanilinu a 2 kapky octanu sodného. 2. Směs pořádně protřepeme. Pozorování: Vzniká žlutooranžová sraženina dimethylaminoazobenzenu. Poznámky: Příprava benzendiazoniumchloridu viz úloha G 4. Závěr: Reakcí benzendiazoniumchloridu s dimethylanilinem jsme připravili dimethylaminoazobenzen. Bezpečnost práce: octan sodný: místně dráždí
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláváme zvracení Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
G 12
PŘÍPRAVA NITROBENZENU
20 !
Princip: Nitrace benzenu, tj. substituce vodíku na aromatickém jádře skupinou -NO2, probíhá jako aromatická elektrofilní substituce – SEAr. Nitrobenzen má charakteristický zápach - voní po hořkých mandlích. Je to nažloutlá olejovitá kapalina. Chemikálie: benzen C6H6: R 45-11-48/23/24/25; S 53-45 nitrační směs (směs koncentrované kyseliny sírové a koncentrované kyseliny dusičné v objemovém poměru 1:3) kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 Pomůcky: velká zkumavka, pipety, kádinka, vodní lázeň Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky připravíme směs 3 cm3 benzenu s 10 cm3 vychlazené nitrační směsi. 2. Směs ve zkumavce protřepeme a pak ji zahříváme ve vodní lázni. 3. Po 15 minutách zahřívání nitrovanou směs vlijeme do studené vody v jiné kádince. Pozorování: Na dně kádinky se studenou vodou se usazuje olejovitý produkt – nitrobenzen. Rovnice: Nitrace benzenu probíhá podle rovnice: nitrační směs
C6H6 C6H5NO2 + H2O Poznámky: Při zahřívání benzenu s nitrační směsí ve velké zkumavce je nezbytné používat ochranné pomůcky (brýle a gumové rukavice). K přípravě většího množství nitrobenzenu se nitrační směs zahřívá v aparatuře pod refluxem po delší dobu. Preparace sloučeniny se ale ve školní laboratoři ve větším objemu nedoporučuje. Příprava malého objemu nitrobenzenu postačuje k důkazu jeho vzniku. Závěr: Nitrací benzenu jsme připravili nitrobenzen. Bezpečnost práce: benzen: genotoxické, teratogenní, karcinogenní a narkotické účinky kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo,
s organickými látkami tvoří výbušné směsi
viz kyselina sírová R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání R 45-11-48/23/24/25: může vyvolat rakovinu; vysoce hořlavý; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
G 13
REDUKCE NITROBENZENU NA ANILIN
5
Princip: Nitroskupina je relativně stabilní vůči většině reagentů. Významnou vlastností nitroskupiny je podléhat redukci. Výsledek redukce závisí na pH reakčního prostředí. Redukce se nejčastěji provádí kovy – zinkem, cínem či železem. Chemikálie: koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 zinek Zn nitrobenzen C6H5NO2: R 26/27/28-33; S (1/2-)28-36/37-45 roztok chlorového vápna Ca(OCl)2: R 36-8-31-34; S (1/2-)22-24-26-43-45 Pomůcky: zkumavka, kapátka, pinzeta, držák na zkumavky, kahan, zápalky, kádinka Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 3-5 kapek nitrobenzenu. 2. Přilijeme 0,5 cm3 HCl a asi 0,5 g kovového zinku. 3. Po chvíli začne probíhat reakce doprovázená vznikem vodíku. 4. Celou dobu reakce je nutné směs zahřívat. 5. Po skončení reakce přidáme k reakční směsi vodu a trochu chlorového vápna. Pozorování: Po přidání vody a chlorového vápna k reakční směsi se objeví fialové zbarvení, přecházející do špinavě fialového. Závěr: Redukcí nitrobenzenu v kyselém prostředí jsme připravili anilin. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch zinek: esenciální prvek, součástí některých enzymů, při práci s roztaveným zinkem a jeho slitinami možnost profesionální otravy chlorové vápno: dráždivé účinky, leptá sliznice R, S – věty: R 26/27/28-33: vysoce toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; nebezpečí kumulativních účinků R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 36-8-31-34: dráždí oči; dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; uvolňuje toxický plyn při styku s kyselinami; způsobuje poleptání S (1/2-)22-24-26-43-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc
(je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
G 14
PŘÍPRAVA NITROTOLUENU
20 !
Princip: Nitrace toluenu, tj. náhrada vodíku na benzenovém jádře skupinou -NO2, probíhá jako aromatická elektrofilní substituce – SEAr. Skupina CH3- zde určuje vznik především 2- a 4-nitrotoluenu. Chemikálie: toluen C6H5CH3: R 11-20; S (2-)16-25-29-33 nitrační směs (směs koncentrované kyseliny sírové a kyseliny dusičné v objemovém poměru 1:3) kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 Pomůcky: velká zkumavka, pipety, kádinka, vodní lázeň Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky připravíme směs 3 cm3 toluenu s 5 cm3 vychlazené nitrační směsi. 2. Protřepeme. 3. Zkumavku mírně zahříváme 15 minut ve vodní lázni. 4. Pak směs vlijeme do studené vody v další kádince. Pozorování: V kádince se studenou vodou se oddělí těžší olejovitý produkt představující směs 2- a 4-nitrotoluenu. Rovnice: Nitraci toluenu vyjadřuje rovnice: nitrační směs
C6H5CH3 C6H4CH3NO2 + H2O Poznámky: Při zahřívání toluenu s nitrační směsí ve velké zkumavce je nezbytné používat ochranné pomůcky (brýle a gumové rukavice). Zkumavka je zaplněna do jedné třetiny jejího objemu, ústí je odkloněno od kahanu při případném zahřívání vodní lázně plamenem. Závěr: Nitrací toluenu jsme připravili nitrotoluen. Bezpečnost práce: toluen: dráždí pokožku kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
viz kyselina sírová
R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 11-20: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)16-25-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s očima; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
G 15
SROVNÁNÍ PODMÍNEK NITRACE BENZENU, NITROBENZENU A FENOLU
20
Princip: Ve všech třech případech se jedná o elektrofilní substituci SEAr na aromatickém jádře. Jestliže se na benzenovém kruhu substituuje jeden vodík, je jedno na kterém uhlíku se substituce uskuteční, neboť stále vzniká tentýž produkt. Když se však připojuje druhý substituent, záleží na charakteru prvního substituentu. Je-li prvním substituentem skupina -OH, -NH2, halogen, -fenyl, -alkyl (substituenty I. třídy), vstupuje druhý substituent do polohy ortho- (1,2-) a para- (1,4-). Je-li prvním substituentem skupina -NO2, -SO3H, -COOH (substituenty II. třídy), řídí vstup substituentu do polohy meta- (1,3-). Nejochotněji bude reagovat fenol. Hydroxylová skupina zapojí svůj volný elektronový pár do konjugace, čímž se zvýší elektronová hustota v polohách ortho a para, a proto bude SEAr na tomto jádře přednostně probíhat do těchto poloh. Nitroskupina u nitrobenzenu snižuje elektronovou hustotu v těchto polohách a elektrofilní částice vstupuje ochotněji do polohy meta, ale až za drastických podmínek. Další nitrace už m-dinitrobenzen není schopen. Chemikálie: benzen C6H6: R 45-11-48/23/24/25; S 53-45 nitrobenzen C6H5NO2: R 26/27/28-33; S (1/2-)28-36/37-45 fenol C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 koncentrovaná kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, pipety, vodní lázeň, teploměr, kahan, zápalky, trojnožka, azbestová síťka, kádinky, váhy, chemická lžička, stojan na zkumavky Pracovní postup: 1. Ve třech zkumavkách si připravíme nitrační směsi: a) 2 cm3 kyseliny dusičné s 3 cm3 kyseliny sírové. b) 2 cm3 kyseliny dusičné s 3 cm3 kyseliny sírové, zahřejeme na vodní lázni na teplotu 60-90 °C. c) 5 cm3 kyseliny dusičné zředěné 1:1 vodou a chlazené vodou. 2. Do první zkumavky opatrně přidáme za stálého třepání asi 2 cm3 benzenu. 3. Reakční směs vlijeme do kádinky s ledem. 4. Pozorujeme probíhající změny. 5. 6. 7. 8.
Do druhé zkumavky přidáme asi 1 cm3 nitrobenzenu. Za stálého třepání zahříváme na vodní lázni několik minut. Potom vlijeme reakční směs do kádinky s ledem. Pozorujeme probíhající změny.
9. Do třetí zkumavky přidáme roztok fenolu (0,2 g ve 2 cm3 vody). 10. Protřepeme a krátce zahřejeme na vodní lázni na 30 °C. 11. Směs vlijeme do kádinky s ledem. 12. Pozorujeme probíhající změny. Pozorování: V první zkumavce vzniká nažloutlá olejovitá kapalina hořkomandlového zápachu
- nitrobenzen. Ve druhé zkumavce se po chvíli stání tvoří krystalky mdinitrobenzenu.Ve třetí zkumavce vzniká směs o- a p-dinitrofenolu. Závěr: Provedli jsme nitraci benzenu, nitrobenzenu a fenolu. Nejochotněji probíhá nitrace fenolu za vzniku dinitrofenolu. Nitrací nitrobenzenu vzniká m-dinitrobenzen a benzenu nitrobenzen. Bezpečnost práce: kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem benzen: genotoxické, teratogenní, karcinogenní a narkotické účinky R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání R 26/27/28-33: vysoce toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; nebezpečí kumulativních účinků R 35: způsobuje těžké poleptání R 45-11-48/23/24/25: může vyvolat rakovinu; vysoce hořlavý; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce,
dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
H1
PŘÍPRAVA A VLASTNOSTI CHLOROFORMU
15 !
Princip: Chloroform se připravuje z ethanolu nebo acetonu chlorací za přítomnosti chlorového vápna. Chemikálie: chlorové vápno Ca(OCl)2: R 36-8-31-34; S (1/2-)22-24-26-43-45 destilovaná voda ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 led lihový roztok hydroxidu sodného NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 aktivní uhlí Pomůcky: varná baňka (500 cm3), pryžová zátka s dlouhou skleněnou trubicí tvaru U, zkumavka se zátkou, 2 kádinky (100 cm3), filtrační nálevka, filtrační papír, nůžky, stojan s příslušenstvím, azbestová síťka, 2 odměrné válce (5 cm3, 10 cm3), chemická lžička, kahan, zápalky, kapátko, váhy, tyčinka Pracovní postup: 1. Ve varné baňce smícháme 5 g chlorového vápna, 10 cm3 vody a 3 cm3 čistého ethanolu. 2. Baňku uzavřeme zátkou s dlouhou skleněnou trubicí tvaru U ústící do zkumavky chlazené ledem. 3. Opatrně zahříváme směs v baňce a destilujeme do zkumavky. 4. Destilát protřepeme s aktivním uhlím. 5. Přefiltrujeme. 6. Chloroform dokážeme tím, že k destilátu přidáme lihový roztok hydroxidu sodného, kapku anilinu a mírně zahřejeme. 7. Opatrně přičichneme k unikajícím parám. Pozorování: Unikající páry (fenylizonitril C6H5NC) při důkazu chloroformu mají charakteristický zápach. Rovnice: 2 CH3CH2OH + 8 Ca(OCl)2 2 CH3Cl + 5 CaCl2 + (COO)2Ca + 2 Ca(OH)2 + 2 H2O C6H5NH2 + 3 NaOH + CHCl3 C6H5NC + 3 NaCl + 3 H2O Závěr: Chlorací ethanolu jsme připravili chloroform, který jsme dokázali jeho reakcí s anilinem za vzniku fenylizonitrilu. Bezpečnost práce: chlorové vápno: dráždivé účinky, leptá sliznice ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem
nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch anilin: toxický hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy R 35: způsobuje těžké poleptání R 36-8-31-34: dráždí oči; dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; uvolňuje toxický plyn při styku s kyselinami; způsobuje poleptání S (1/2-)22-24-26-43-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení, pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
H2
PŘÍPRAVA CHLOROFORMU Z CHLORALHYDRÁTU
5
Princip: Pro lékařské účely je třeba zvlášť čistý chloroform. Ten lze získat z chloralhydrátu, což je hydrát trichloracetaldehydu. Přítomnost tří atomů chloru na jednom atomu v molekule chloralhydrátu značně snižuje pevnost vazby mezi tímto uhlíkovým atomem a sousední karbonylovou skupinou. Při působení hydroxidu sodného se již za normální teploty odštěpuje karbonylová skupina a vzniká sůl kyseliny mravenčí a chloroform. Chemikálie: chloralhydrát CCl3COH . H2O hydroxid sodný (w = 30%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, váhy, chemická lžička, kapátka Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme asi 0,5 g chloralhydrátu. 2. Přidáme 2-3 cm3 vody. 3. Po rozpuštění přilijeme 1-2 cm3 roztoku NaOH. 4. Protřepeme. Pozorování: Vzniká bílý koloidní roztok a po chvíli klidu se na dně zkumavky shromáždí chloroform jako těžká kapalina charakteristického zápachu. Závěr: Reakcí chloralhydrátu s hydroxidem sodným jsme připravili chloroform a mravenčan sodný. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
H3
HYDROLÝZA CHLOROFORMU
7
Princip: Hydrolýza chloroformu probíhá jako nukleofilní substituce ve vodném prostředí v přítomnosti hydroxidu sodného za vzniku odpovídajícího alkoholu. Chemikálie: chloroform CHCl3: R 22-38-40-48/20/22; S (2-)36/37 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 kyselina dusičná (w = 20%) HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 dusičnan stříbrný (w = 1%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 koncentrovaný amoniak NH4OH Pomůcky: zkumavky, pipety, držák na zkumavky, kahan, zápalky, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky nalijeme 2 cm3 chloroformu a 5 cm3 roztoku NaOH. 2. Roztok zahřejeme k varu a poté jej rozdělíme na dvě části. 3. Do jedné zkumavky přidáme roztok kyseliny dusičné až do kyselé reakce a potom několik kapek roztoku dusičnanu stříbrného. 4. Do druhé zkumavky přidáme amoniakální roztok hydroxidu stříbrného. Pozorování: V první zkumavce vzniká bílá sraženina, která po chvíli tmavne. Ve druhé zkumavce se vyloučí tmavá sraženina kovového stříbra. Závěr: Hydrolýzou chloroformu jsme uvolnili halogen chlor, který jsme dokázali vznikem bílé sraženiny chloridu stříbrného. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický chloroform: narkotické a karcinogenní účinky R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání
R 22-38-40-48/20/22: zdraví škodlivý při požití; dráždí kůži; možné nebezpečí nevratných účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
H4
FUJIWAROVA REAKCE
10
Princip: Zahříváním chloroformu s pyridinem a zásadou vzniká červené zabarvení. Chemikálie: chloroform CHCl3: R 22-38-40-48/20/22; S (2-)36/37 pyridin C5H5N: R 11-20/21/22; S (2-)26-28 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: zkumavka, odměrný válec, kapátko, kahan, zápalky, držák na zkumavky, stojan na zkumavky Pracovní postup: 1. Ke 4 cm3 pyridinu ve zkumavce přidáme 3-5 kapek NaOH a 1 cm3 chloroformu. 2. Mírně zahříváme. 3. Pozorujeme změnu barvy. Pozorování: Vrstva pyridinu se barví do červena. Závěr: Fujiwarovou reakcí jsme dokázali přítomnost chloroformu, který se s pyridinem a zásadou barví červeně. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny pyridin: dráždivé účinky, toxický pro centrální nervovou soustavu chloroform: narkotické a karcinogenní účinky R, S – věty: R 11-20/21/22: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití R 22-38-40-48/20/22: zdraví škodlivý při požití; dráždí kůži; možné nebezpečí nevratných účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)26-28: (uchovávejte mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor) S (2-)36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice
Literatura: Absolínová, H. Organická chemie – cvičení. Brno: MZLU v Brně. ISBN 80-7157-5739
H5
PŘÍPRAVA JODOFORMU ELEKTROLÝZOU
15
Princip: Chemikálie: uhličitan sodný Na2CO3: R 36; S (2-)22-26 jodid draselný KI destilovaná voda ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 Pomůcky: U-trubice se zátkami, uhlíková elektroda (anoda), niklová katoda, zdroj stejnosměrného proudu (10 V), chemická lžička, 2 odměrné válce (5 cm3, 50 cm3), 2 kádinky, teploměr, váhy, stojan s příslušenstvím, azbestová sítka, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. V kádince rozmícháme 2 g uhličitanu sodného, 5 g jodidu draselného v 50 cm3 vody a 5 cm3 ethanolu. 2. Směs přelijeme do U-trubice, kterou umístíme do kádinky s vodou (70 °C). 3. Do jednotlivých ramen U-trubice vložíme uhlíkovou anodu, niklovou katodu a napojíme na zdroj 10 V. 4. Pozorujeme. Pozorování: Při elektrolýze se na katodě vytvoří z vyloučeného draslíku a vody hydroxid draselný, na anodě se vylučuje jod. Po několika minutách se v místě, kde se setká hydroxid draselný se vzniklým jodem, vytvoří jodoform. Rovnice: K: 2 K+ + 2 e- 2 K A: 2 I- - 2 e- I2 2 K + 2 H2O 2 KOH + H2 Na2CO3 + CH3CH2OH CH3CHO + 2 NaOH + CO2 3 I2 + 4 KOH + CH3CHO CHI3 + HCOOK + 3 KI + 3 H2O Závěr Elektrolýzou jodidu draselného a dalších reaktantů jsme připravili jodoform. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 36: dráždí oči S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)22-26: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí
okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
H6
ZÍSKÁNÍ JODOFORMU Z ETHANOLU
7
Princip: Příprava jodoformu, který má pro své antiseptické vlastnosti použití v medicíně, vychází obyčejně z ethanolu, na který působíme alkalickým roztokem jodu v jodidu draselném. Tato reakce je rovněž reakcí analytickou, kterou lze dokázat nejen ethanol, ale i aceton a acetaldehyd. Chemikálie: hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 ethanolový roztok jodu (2 g jodu v 5 cm3 ethanolu): R 20/21; S (2-)23-25 v R 11; S (2-)7-16 Pomůcky: zkumavka, pipety (odměrné válce), držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky nalijeme 5 cm3 roztoku NaOH. 2. Přidáme 1-2 cm3 ethanolového roztoku jodu. 3. Mírně zahřejeme. 4. Pozorujeme. Pozorování: Zbarvení jodu mizí a po ochlazení vypadnou žluté krystalky jodoformu Závěr: Reakcí ethanolu s hydroxidem sodným jsme získali jodoform. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny jod: esenciální prvek, dráždivé účinky
při požití: vypijeme 0,5 l mléka nebo vody s rozmíchaným škrobem (moukou) nebo s rozšlehanými bílky, nevyvoláváme zvracení zasažení očí: vyplachujeme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou nebo roztokem thiosíranu sodného nadýchání: tělesný klid ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží R 35: způsobuje těžké poleptání
S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
H7
PŘÍPRAVA ETHYLBROMIDU
7
Princip: Ethylbromid připravíme z ethanolu substitucí hydroxylové skupiny bromem pomocí kyseliny bromovodíkové, kterou uvolníme z bromidu draselného kyselinou sírovou. Chemikálie: ethanol (w = 96%) C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 bromid draselný (krystalický) KBr koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 směs ledu a vody Pomůcky: zkumavky, pipety, váhy, chemická lžička, kahan, zápalky, zátka, odvodná trubice, stojan s příslušenstvím, kádinka Pracovní postup: 1. Směs 2 cm3 ethanolu, 2 g bromidu draselného a 2 cm3 kyseliny sírové zahříváme ve zkumavce opatřené odvodnou trubicí, která je zasunuta do zkumavky s vodou. 2. Trubička musí být ve vodě ponořena. 3. Zkumavku s vodou chladíme zevně směsí ledu a vody v kádince. Pozorování: U dna zkumavky se objeví olejovitá kapalina - ethylbromid. Rovnice: 2 KBr + 2 C2H5OH + H2SO4 2 C2H5Br + K2SO4 + 2 H2O Závěr: Reakcí ethanolu s kyselinou bromovodíkovou jsme připravili ethylbromid. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto
výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
VLASTNOSTI ETHYLBROMIDU A JEHO HYDROLÝZA
H8
3 a) 5 b)
Princip: Chemikálie: ethylbromid C2H5Br: R 20/21/22; S (2-)28 hydroxid sodný (w = 20%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 kyselina dusičná (w = 20%) HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 dusičnan stříbrný (w = 1%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 Pomůcky: zkumavky, kapátka, držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: a) Vlastnosti ethylbromidu 1. Do zkumavky s ethylbromidem přidáme roztok dusičnanu stříbrného. 2. Pozorujeme. b) 1. 2. 3. 4.
Hydrolýza ethylbromidu Ve zkumavce přidáme k 5-7 kapkám ethylbromidu malé množství NaOH. Mírně zahřejeme. Směs zneutralizujeme roztokem kyseliny dusičné. Přidáme roztok dusičnanu stříbrného.
Pozorování: a) Po chvíli stání se vyloučí sraženina bromidu stříbrného. b) Po přidání AgNO3 se okamžitě vyloučí nažloutlá sraženina bromidu stříbrného. Závěr: Hydrolýzou ethylbromidu jsme uvolnili halogen brom, který jsme dokázali vznikem nažloutlé sraženiny bromidu stříbrného. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický
R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 20/21/22: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)28: (uchovávejte mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
H9
PŘÍPRAVA ETHYLCHLORIDU A JEHO DŮKAZ
7
Princip: Reakce halogenovodíků (kromě HI) s alkoholy je obecnou metodou pro přípravu halogenderivátů uhlovodíků. Demonstrace této reakce potvrzuje přítomnost hydroxylové skupiny v molekule alkoholu. Kyselinu chlorovodíkovou vyrobíme přímo v reakčním prostředí působením koncentrované kyseliny sírové na chlorid sodný. Účinek kyseliny sírové rovněž spočívá v tom, že současně z alkoholu vzniká ester kyseliny sírové (alkylsulfát), sloučenina s velmi dobře odstupující skupinou. Tak působením nukleofilu (chloridového iontu) za kyselé katalýzy vzniká příslušný alkylhalogenid a regeneruje se kyselina sírová. Připravený ethylchlorid (chlorethan) je plynná látka, kterou dokážeme zbarvením plamene. Chemikálie: ethanol (w = 96%) C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 chlorid sodný (krystalický) NaCl koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: zkumavka, váhy, chemická lžička, pipeta, kapátko, zátka, odvodná trubička, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme asi 0,2 g chloridu sodného a 3 cm3 ethanolu. 2. Zkumavku se směsí protřepeme tak, aby všechna sůl byla smáčena alkoholem. 3. Přidáme 2-3 kapky kyseliny sírové. 4. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubičkou a upevníme do stojanu. 5. Zahříváme. 6. Při zahřívání vzniká plynný ethylchlorid, který můžeme u ústí trubičky zapálit. Pozorování: Plyn hoří modrozeleným plamenem. Rovnice: CH3CH2OH + NaCl + H2SO4 → CH3CH2Cl + NaHSO4 + H2O CH3CH2Cl + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O + HCl Závěr: Reakcí ethanolu s kyselinou chlorovodíkovou jsme připravili ethylchlorid. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání
zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
H 10
PŘÍPRAVA ETHYLJODIDU
45 + doba reakce
Princip: Příprava ethyljodidu z ethanolu probíhá jako substituce nukleofilní bimolekulární – SN2. Jako činidlo se uplatní PI3, který vzniká reakcí jodu a červeného fosforu v reakční směsi. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 jod I2: R 20/21; S (2-)23-25 červený fosfor P: R 11-16; S (2-)7-43 chlorid vápenatý (bezvodý) CaCl2: R 36; S (2-)22-24 měděný drátek Cu Pomůcky: destilační aparatura: chladič (kuličkový nebo spirálový), destilační baňka (100 cm3), velké zkumavky, dělicí nálevka, pipeta, váhy, kádinka se studenou vodou, vodní lázeň, zápalky, kahan, předloha, chemická lžička Pracovní postup: 1. Do destilační baňky připravíme směs 20 cm3 ethanolu se 6 g jodu. 2. Po protřepání a částečném rozpuštění jodu přidáme po částech 1 g červeného fosforu a směs opět protřepáváme. Pokud se příliš zahřívá, ochlazujeme ji v nádobě se studenou vodou. 3. Baňku uzavřeme zpětným vodním chladičem (reflux) a mírně ji zahříváme na vodní lázni. 4. Směs ponecháme po určitou dobu reagovat (podle objemu směsi 2-3 hodiny), až barva jodu ve směsi zmizí. 5. Reakční směs přelijeme do baňky destilačního přístroje a vydestilujeme z ní ethyljodid. Produkt jímáme v předloze naplněné studenou vodou a zevně chlazené vodou s ledem (teplota varu ethyljodidu je 72,3 °C). 6. Produkt oddělíme od vody. 7. Promyjeme destilovanou vodou a vysušíme bezvodým chloridem vápenatým. 8. Provedeme Beilsteinovu zkoušku na důkaz halogenu v získaném produktu. Rovnice: Přípravu ethyljodidu vyjadřují rovnice: P4 + 6 I2 4 PI3 3 C2H5OH + PI3 3 C2H5I + H3PO3 Poznámky: Při práci s ethanolem dodržujeme pravidla práce s hořlavinou! Jako činidlo lze i při přípravě ethyljodidu použít pro reakci s C2H5OH jodovodík, ale předem připravený, nikoliv přímo vyvíjený v reakční směsi jako při použití předchozích halogenovodíků. Vlivem silné minerální kyseliny (H2SO4) by se vznikající jodovodík opět rozložil. Závěr: Nukleofilní substitucí jsme z ethanolu připravili ethyljodid. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem
nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch fosfor: dráždí pokožku jod: esenciální prvek, dráždivé účinky
při požití: vypijeme 0,5 l mléka nebo vody s rozmíchaným škrobem (moukou) nebo s rozšlehanými bílky, nevyvoláváme zvracení zasažení očí: vyplachujeme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou nebo roztokem thiosíranu sodného nadýchání: tělesný klid chlorid vápenatý: leptavé účinky na sliznice a oči R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 11-16: vysoce hořlavý; výbušný při smíchání s oxidačními látkami R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží R 36: dráždí oči S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)7-43: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení, pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) S (2-)22-24: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
H 11
REAKCE ALKYLHALOGENIDŮ
15
Princip: S připravenými alkylhalogenidy provedeme tyto reakce: a) hydrolýza ionty OH- (nukleofilní substituce bimolekulární – SN2) se provádí působením zředěného roztoku NaOH nebo KOH na alkylhalogenid – při reakci vzniká odpovídající alkohol a do roztoku se uvolní halogenidový anion b) substituce halogenu halogenem (Finkelsteinova reakce) je založena na rozdílné polarizovatelnosti vazby C-halogen, kde vazba s jodem vykazuje ze všech alkylhalogenidů největší polarizovatelnost. Chemikálie: hydroxid sodný (w = 1%) NaOH (hydroxid draselný KOH): R 35; S (1/2-)26-37/39-45 dusičnan stříbrný (w = 5%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 kyselina dusičná (w = 5%) HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 nasycený roztok jodidu sodného v acetonu NaI v (CH3)2CO aceton: R 11; S (2-)9-16-23-33 alkylhalogenid (ethylhalogenid) Pomůcky: velké zkumavky, kahan, tyčinka, pipety, držák na zkumavky, zápalky, kapátko Pracovní postup: a) 1. K připravenému ethylhalogenidu o objemu 1-3 cm3 přidáme asi 2 cm3 hydroxidu sodného nebo draselného. 2. Po přilití zásady směs velmi mírně zahřejeme. 3. Po vychladnutí do směsi přidáme několik kapek kyseliny dusičné. 4. Přilijeme asi 1 cm3 dusičnanu stříbrného. 5. Kation stříbrný reaguje s uvolněným anionem halogenu za vzniku sraženiny. b) 1. Do zkumavky odměříme 1 cm3 ethylbromidu. 2. Přilijeme 5 cm3 nasyceného roztoku NaI v acetonu. 3. Promícháváme tyčinkou, kterou třeme o stěnu zkumavky. Pozorování: a) Chlorid je bílý, bromid je nažloutlý, jodid je světle žlutý. Tím se také rozliší tři halogeny zastoupené v organické molekule. b) Po chvíli se vyloučí pevný NaBr, v acetonu nerozpustný. V roztoku zůstává ethyljodid, který vznikl z ethylbromidu substitucí bromu jodem. Rovnice: Reakce alkylhalogenidů vyjadřují rovnice: a) CH3CH2X + OH- CH3CH2OH + XAg+ + X- AgX
bílá sraženina AgCl nažloutlá sraženina AgBr světle žlutá sraženina AgI
Ke kvalitativnímu důkazu halogenu provedeme hydrolýzu alkylhalogenidu s použitím výše uváděné, tj. málo koncentrované zásady. V jejím přebytku se sráží též hydratovaný oxid stříbrný. b) CH3CH2Br + NaI CH3CH2I + NaBr (v acetonu nerozpustný)
Poznámky: Vytěsnění bromu jodem v organické molekule je důsledkem vyšší polarizovatelnosti vazby C-I ve srovnání s ostatními halogeny. Vytěsňování tedy probíhá v opačném pořadí, než je tomu u anorganických halogenidů. Závěr: Hydrolýzou ethylhalogenidu uvolníme příslušný anion halogenu, který reaguje s kationem stříbrným za vzniku sraženiny určité barvy, odpovídající přítomnosti daného halogenu. Finkelsteinovou reakcí jsme jodidem sodným z ethylbromidu vytěsnili brom za vzniku bromidu sodného a připravili jsme ethyljodid. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 11: vysoce hořlavý R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře
větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
H 12
PŘÍPRAVA BROMBENZENU
90 !
Princip: Reakce benzenu s bromem za vzniku derivátu brombenzenu probíhá jako elektrofilní aromatická substituce – SEAr. Vyžaduje suché chemikálie a je běžně katalyzována železem a pyridinem. Chemikálie: benzen C6H6: R 45-11-48/23/24/25; S 53-45 brom Br2: R 26-35; S (1/2-)7/9-26-45 železo Fe (piliny, hřebíčky) chlorid vápenatý (bezvodý) CaCl2: R 36; S (2-)22-24 hydroxid sodný (w = 1%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: destilační baňka, vodní chladič, Claisenův nástavec, dělicí nálevka, odvodná trubice, nálevka, kádinka, kahan, vodní lázeň, destilační aparatura: stojan s příslušenstvím, azbestová síťka, chladič, alonž, předloha, váhy, pipety, zápalky, chemická lžička Pracovní postup: 1. Sestavíme aparaturu pro bromaci benzenu: Aparatura sestává z destilační baňky, do níž je vsazen Claisenův nástavec. V prvním rameni je kolmo zasunut vodní chladič s odvodnou trubicí z vrchu chladiče k absorpci unikajících látek v roztoku NaOH. Do druhého ramene je vsazena dělicí nálevka. 2. Do destilační baňky nasypeme 0,5 g železa. 3. Přilijeme 10 cm3 vysušeného benzenu. 4. Do dělicí nálevky nalijeme 3 cm3 bromu. 5. Baňku zahříváme na vodní lázni. 6. Do reakční směsi postupně přikapáváme brom. 7. Vrchem chladiče odcházející HBr se absorbuje pomocí obrácené nálevky do roztoku NaOH v kádince. 8. Ukončení reakce se projeví vymizením barvy bromu. Vzniká šedá reakční směs. Reakce trvá s uváděným objemem látek asi 30 minut. 9. Reakční směs přeneseme do destilační aparatury a vydestilujeme brombenzen jako těžkou olejovitou kapalinu. 10. Produkt promyjeme roztokem hydroxidu sodného, potom destilovanou vodou a po oddělení od vodní vrstvy ho vysušíme bezvodým chloridem vápenatým. Produkt obsahuje i podíl ortho- a para- dibrombenzenu. Obrázek:
Aparatura k bromaci benzenu 1 – destilační baňka s Claisenovým nástavcem 2 – zpětný vodní chladič 3 – dělicí nálevka
Rovnice: Bromaci benzenu vyjadřuje rovnice: Fe
C6H6 + Br2 C6H5Br + HBr Poznámky: Reakce vyžaduje použít čisté a suché chemikálie i aparaturu. Jako katalyzátor lze použít železo i s několik kapkami pyridinu. Příprava brombenzenu je zde uvedena pro případ, že není k dispozici tato látka jako chemikálie pro demonstrování vlastností aromatického halogenderivátu, kde je halogen vázán přímo na aromatické jádro. Jinak se s většími objemy benzenu jako rizikovou sloučeninou v pokusech nepracuje! Brom odebíráme zásadně bezpečnostní pipetou. Dbáme pravidel bezpečné práce s toxickou látkou a se žíravinou. Pracujeme v digestoři nebo v dobře větratelném prostoru. Závěr: Reakcí benzenu s bromem jsme připravili brombenzen. Bezpečnost práce: brom: dráždí oči a dýchací cesty, nadýchání způsobí kašel, krvácení z nosu a poleptání plic
při požití: vypijeme 0,5 l slané vody, snažíme se vyvolat zvracení zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny chlorid vápenatý: leptavé účinky na sliznice a oči benzen: genotoxické, teratogenní, karcinogenní a narkotické účinky R, S – věty: R 26-35: vysoce toxický při vdechování; způsobuje těžké poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání R 36: dráždí oči R 45-11-48/23/24/25: může vyvolat rakovinu; vysoce hořlavý; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním S (1/2-)7/9-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený, na dobře větraném místě; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22-24: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží
S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
H 13
PŘÍPRAVA BENZYLBROMIDU
30 !
Princip: Reakce toluenu s bromem, jejímž produktem je benzylbromid, probíhá jako radikálová substituce SR. Chemikálie: toluen C6H5CH3: R 11-20; S (2-)16-25-29-33 bromová voda hydroxid sodný (w = 2%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 dusičnan stříbrný (w = 5%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 měděný drátek Cu Pomůcky: velká zkumavka, indikátorový papírek, stojan s příslušenstvím, zátka, pipeta Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky nalijeme 6-8 cm3 toluenu a zkumavku upevníme na stojan. 2. Přilijeme stejný objem bromové vody. 3. Protřepeme a lehce uzátkujeme. 4. Na okraji zkumavky přichytíme zátkou vlhký indikátorový papírek, visící volně do zkumavky. 5. Zkumavku s reakční směsí vystavíme osvitu. 6. Po 15-20 minutách provedeme důkaz bromu v molekule Beilsteinovou zkouškou a dále hydrolýzou benzylbromidu roztokem NaOH za odštěpení bromu jako Br- do vodného roztoku Pozorování: Po 15-20 minutách je zřetelné odbarvení bromu vytřepaného do organické fáze. Indikátorový papírek indikuje kyselé prostředí v důsledku unikání HBr ze zkumavky. Rovnice: Bromaci toluenu zapíšeme rovnicí: hv
C6H5CH3 + Br2 C6H5CH2Br + HBr Poznámky: Varianta provedení přípravy benzylbromidu spočívá v přidávání samotného bromu z bezpečnostní pipety do toluenu. Po přidání bromu se zkumavka ozařuje - zprvu se zpola zakryje černým papírem. V místě osvitu zkumavky dochází k rychlému odbarvení směsi – brom zreagoval s toluenem na benzylbromid. Pracujeme ve větratelném prostoru, s použitím ochranných pomůcek (brýle a gumové rukavice)! Závěr: Reakcí toluenu s bromem jsme připravili benzylbromid. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny toluen: dráždí pokožku
dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický R, S – věty: R 11-20: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)16-25-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s očima; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
H 14
PŘÍPRAVA TRIBROMFENOLU
3
Princip: Fenol, na rozdíl od benzenu, reaguje s bromovou vodou za vzniku symetrického tribromfenolu. Reakce je umožněna vlivem přítomnosti -OH skupiny na benzenovém jádře, která výrazně zvyšuje koncentraci π-elektronů v o- a p- polohách, vlivem čehož může dojít k snadné substituci za halogen, i když je koncentrace elektrofilu nízká. Chemikálie: fenol (vodný roztok) C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 bromová voda Pomůcky: zkumavka, kapátko Pracovní postup: 1. Ke 3 cm3 bromové vody ve zkumavce přidáme 1 cm3 čirého vodného roztoku fenolu. 2. Pozorujeme. Pozorování: Dochází k postupnému odbarvování bromové vody a současně k tvorbě bílé sraženiny tribromfenolu. Poznámky: Přidání fenolu provádí z důvodu bezpečnosti pedagog. Závěr: Reakcí benzenu s bromovou vodou jsme připravili tribromfenol. Bezpečnost práce: fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem R, S – věty: R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
H 15
REAKCE ARYLHALOGENIDŮ
10
Princip: S připravenými arylhalogenidy se provede jejich hydrolýza, tj. odštěpení halogenu do roztoku jako aniontu tam, kde to lze provést. Při reakci se zásadou vzniká odpovídající alkohol a do roztoku se uvolní halogenidový anion. Chemikálie: hydroxid sodný (w = 1%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 dusičnan stříbrný (w = 5%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 kyselina dusičná (w = 5%) HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 arylhalogenidy: brombenzen C6H5Br: benzylbromid C6H5CH2Br: Pomůcky: velké zkumavky, kahan, pipety, zápalky, držák na zkumavky Pracovní postup: 1. Do dvou zkumavek odlijeme 2 cm3 dvou připravených halogenderivátů, brombenzenu a benzylbromidu. 2. Ke každému z halogenderivátů přidáme 0,5 cm3 roztoku hydroxidu sodného. 3. Zkumavky mírně zahřejeme. 4. Do každé zkumavky přidáme 5-7 kapek HNO3 a přilijeme 1 cm3 AgNO3. 5. Po přidání vodných roztoků hydroxidu a dusičnanu se objem zkumavky fázově rozdělí (vodní a organická fáze se spolu nemísí), použijeme-li jako rozpouštědlo činidel ethanol, roztok je homogenní. Pozorování: Po přidání činidla se ve zkumavce s benzylbromidem objeví zřetelný zákal, dokazující reakci aniontů Br- s kationty Ag+ za vzniku AgBr. Brombenzen nereaguje. Rovnice: Reakce arylhalogenidů zapíšeme rovnicí: C6H5CH2Br + OH- C6H5CH2OH + BrAg+ + Br- AgBr Poznámky: Vazba halogenu v benzylbromidu, u kterého je halogen připojen k methylové skupině mimo aromatické jádro, je relativně slabá a snadno se hydrolyzuje. Uvolněný anion se projeví popsanou reakcí. V případě brombenzenu se halogen vázaný na jádro za těchto podmínek neuvolní a žádný AgBr se nevytvoří. Stejné výsledky popsaných reakcí poskytnou chlorbenzen a benzylchlorid. Při pokusu je nutné větrání prostoru! Pozor při zahřívání hořlavé kapaliny v otevřené zkumavce! Závěr: Hydrolýzou benzylbromidu jsme uvolnili anion bromu, který jsme dokázali vznikem nažloutlého zákalu bromidu stříbrného. Hydrolýza brombenzenu neprobíhá. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny
dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 10-38-51/53: hořlavý; dráždí kůži; toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání R 36/37/38: dráždí oči, dýchací orgány a kůži S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)39: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte osobní ochranné prostředky pro oči a obličej S (2-)61: (uchovávejte mimo dosah dětí); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
SROVNÁNÍ REAKTIVITY ALKYLHALOGENIDŮ A ARYLHALOGENIDŮ
H 16
10
Princip: Reaktivita terc- > sek- > prim- alkylhalogenidů se projevuje v rychlosti i množství tvorby sraženiny. Také reaktivita benzylhalogenidů je větší než fenylhalogenidů. Chemikálie: n-butylbromid: C4H9Br n-bytylchlorid: C4H9Cl n-butyljodid: C4H9I sek- a terc-butylbromid: CH3CH2CHCH3Br; (CH3)3CBr chlorbenzen: C6H5Cl benzylchlorid: C6H5CH2Cl dusičnan stříbrný (w = 2%) AgNO3 v ethanolu C2H5OH: R 34; S (1/2-)26-45 v R 11; S (2-)7-16 jodid sodný (w = 15%) NaI v acetonu (CH3)2CO: aceton: R 11; S (2-)9-16-23-33 Pomůcky: zkumavky, stojan na zkumavky, kapátka Pracovní postup: 1. Do čtyř zkumavek s 2 cm3 n-butylchloridem, n-butylbromidem, n-butyljodidem a chlorbenzenem přikápneme roztok dusičnanu stříbrného v ethanolu. 2. Pozorujeme rychlost vzniku sraženiny. 3. Stejný pokus provedeme s roztokem jodidu sodného v acetonu. 4. Do třech zkumavek dáme po 1 cm3 normálního, sekundárního a terciálního butylbromidu. 5. Přikápneme roztok dusičnanu stříbrného v ethanolu. 6. Pozorujeme rychlost vzniku sraženiny. 7. Stejný pokus provedeme s roztokem jodidu sodného v acetonu. 8. Do dvou zkumavek dáme chlorbenzen a benzylchlorid. 9. Přikápneme roztok jodidu sodného v acetonu. 10. Pozorujeme rychlost vzniku sraženiny. 11. Obdobný pokus provedeme s roztokem dusičnanu stříbrného v ethanolu. 12. Výsledky pozorování zapíšeme do tabulky. Pozorování: Halogenderivát n-butylchlorid n-butylbromid n-butyljodid sec-butylbromid terc-butylbromid chlorbenzen benzylchlorid
Vznik sraženiny s AgNO3
Vznik sraženiny s NaI
Závěr: Reaktivitu alkylhalogenidů a arylhalogenidů posuzujeme na základě rychlosti a množství tvorby sraženiny. Bezpečnost práce: aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 34: způsobuje poleptání S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
I1
DŮKAZ METHANOLU
15
Princip: Stanovení methanolu se zakládá na jeho oxidaci na formaldehyd a jeho stanovení kyselinou fuchsinsiřičitou – Schiffovým činidlem. Chemikálie: zkoušený alkohol (methanol v ethanolu): R 11-23/25; S (1/2-)7-16-24-45 v R 11; S (2-)7-16 manganistan draselný (w = 3%) KMnO4 ve vodném roztoku kyseliny trihydrogenfosforečné (w = 15%) H3PO4 : R 8-22; S (2) v R 34; S (1/2-)26-45 kyselina šťavelová (w = 5% ) (COOH)2 ve zředěné kyselině sírové H2SO4 (1:1): R 21/22; S (2-)24/25 v R 35; S (1/2-)26-30-45 Schiffovo činidlo Pomůcky: zkumavka, kapátka Pracovní postup: 1. Ke 2 cm3 vzorku přidáme 1 cm3 manganistanu draselného a po 10 minutách 1 cm3 kyseliny šťavelové. 2. K bezbarvé směsi přidáme 2 cm3 Schiffova činidla. 3. Pozorujeme změnu barvy. Pozorování: V přítomnosti methanolu se objeví červenofialové zbarvení. Závěr: Přítomnost methanolu ve vzorku jsme dokázali jeho oxidací na formaldehyd, který se projevil po přidání Schiffova činidla vznikem červenofialového zbarvení. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina šťavelová: jedovatá, dráždí dýchací cesty, leptá kůži, způsobuje poruchy funkce centrálního nervového systému a srdeční činnosti
při požití: ihned ústa vypláchneme mlékem, vypijeme 0,5 l mléka nebo suspenzi uhličitanu vápenatého (v nouzi křída, oškrábaná omítka, zubní pasta)
zasažení očí: důkladně vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 11: vysoce hořlavý R 11-23/25: vysoce hořlavý; toxický při vdechování a při požití R 21/22: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)7-16-24-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s kůží; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)24/25: (uchovávejte mimo dosah dětí); zamezte styku s kůží a očima Literatura: Absolínová, H. Organická chemie – cvičení. Brno: MZLU v Brně. ISBN 80-7157-5739
I2
PŘÍPRAVA A DESTILACE ETHANOLU
35
Princip: Destilace se využívá k separaci kapalných látek, jejich oddělování od méně těkavých příměsí nebo k separaci látek o rozdílné teplotě varu. Při destilaci dochází k jednorázovému vypařování kapaliny a kondenzaci získaných par. Podstata destilace spočívá v tom, že páry vytvořené při zahřívání směsi kapalných látek obsahují jiný poměr jednotlivých složek, než má výchozí kapalina. Chemikálie: hydroxid vápenatý (nasycený roztok) Ca(OH)2 roztok sacharosy (w = 15%) C12H22O11 droždí (1 g) Pomůcky: varná baňka s rovným dnem (250 cm3), zátka do baňky s kvasnou rourkou, zátka do baňky s otvorem pro teploměr a s trubicí sloužící jako vzdušný chladič, porcelánová miska, zápalky, filtrační papír, odměrný válec (250 cm3), váhy, stojan s příslušenstvím, kahan, zkumavka, azbestová síťka, špejle, váhy, teploměr Pracovní postup: 1. Roztok sacharosy nalijeme do varné baňky a přidáme 1 g rozdrobeného droždí. 2. Baňku uzavřeme kvasnou rourkou s roztokem hydroxidu vápenatého. 3. Necháme několik dní kvasit. 4. Baňku se směsí po kvašení uzavřeme zátkou s trubicí sloužící jako vzdušný chladič a s teploměrem. 5. Směs v baňce zahříváme. 6. Složku směsi, která se destiluje v rozmezí 78 °C až 80 °C, jímáme do zkumavky. 7. Poté destilaci ukončíme. 8. Destilát nalijeme na porcelánovou misku a přiložíme k němu hořící špejli. Pozorování: V kvasné rource vzniká bílý zákal. Destilát po přiložení hořící špejle hoří. Rovnice: C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O C2H5OH + 3 O2 3 H2O + 2 CO2 Závěr: Při kvašení se uvolňuje oxid uhličitý, který jsme dokázali bílým zákalem uhličitanu vápenatého v kvasné rource. Destilací jsme oddělili ethanol, který je hořlavý. Bezpečnost práce: hydroxid vápenatý: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy (pracovní sešit). Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
I3
DŮKAZ ETHANOLU
15
Princip: Alkohol obsažený v nápojích, ethanol, vzniká alkoholovým kvašením hroznového cukru. Chemikálie: alkoholický nápoj (ovocné víno) - ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 Pomůcky: varná baňka, zátka, skleněná trubice, kahan, zápalky, trojnožka, azbestová síťka, špejle Pracovní postup: 1. Do varné baňky nalijeme 100 cm3 ovocného vína. 2. Baňku uzavřeme zátkou, kterou prochází asi 50 cm dlouhá skleněná trubice. 3. Zahříváme k varu. 4. U horní části trubice přidržíme hořící špejli a unikající páry z aparatury zapálíme. Rovnice: C2H5OH + 3 O2 3 H2O + 2 CO2 Závěr: Alkoholický nápoj obsahoval ethanol, který hořel modrým plamenem. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
I4
HOŘENÍ ETHANOLU
5
Princip: Chemikálie: ethanol (w = 96 %) C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 barytová voda Pomůcky: porcelánová miska, kapátko, zápalky, špejle, chemické kleště, kádinka Pracovní postup: 1. Na porcelánovou misku nalijeme asi 1 cm3 ethanolu. 2. Ethanol zapálíme. 3. Nad plamenem podržíme větší kádinku. 4. Pozorujeme, jak se stěny kádinky orosí. 5. Po obrácení přilijeme do kádinky barytovou vodu. 6. Pozorujeme. Pozorování: Ethanol hoří modrým plamenem. Barytová voda se zakalí. Závěr: Při hoření ethanolu vzniká oxid uhličitý, který hoří modrým plamenem, a voda, kterou jsme dokázali barytovou vodou za vzniku sraženiny uhličitanu barnatého. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
I5
ZAPÁLENÍ ALKOHOLU
5
Princip: Chemikálie: manganistan draselný KMnO4: R 8-22; S (2) koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 Pomůcky: 2 porcelánové misky, odměrný válec (10 cm3), tyčinka, chemická lžička, kapátko Pracovní postup: 1. V porcelánové misce přidáme k několika krystalkům KMnO4 0,5 cm3 kyseliny sírové. 2. Promícháme. Vznikne hustá hmota. 3. Do druhé porcelánové misky nalijeme asi 10 cm3 ethanolu. 4. Smočíme tyčinku v první misce a smočeným koncem se dotkneme ethanolu. Pozorování: Po dotknutí ethanolu tyčinkou smočenou v husté hmotě dojde k okamžitému vzplanutí. Rovnice: 2 KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + H2O + Mn2O7 2 Mn2O7 → 4 MnO2 + 3 O2 Poznámky: Tímto způsobem lze efektivně zapálit lihový kahan. Závěr: Směsí manganistanu draselného s koncentrovanou kyselinou sírovou jsme zapálili ethanol. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme
živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Šibor, J.; Turková, I. Pokusy z organické chemie.
I6
OXIDACE ETHANOLU
15
Princip: Primární a sekundární alkoholy podléhají oxidaci. Jako oxidační činidlo lze použít manganistan draselný, chromovou směs (směs dichromanu draselného a kyseliny sírové) nebo oxidu mědnatého. Oxidací primárních alkoholů vznikají aldehydy a karboxylové kyseliny, oxidací sekundárních alkoholů vznikají ketony. Terciární alkoholy jsou vůči oxidačním činidlům stálé. Původně oranžová směs (chrom v oxidačním stavu VI) se redukuje na chrom III (zelené zbarvení). Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 methanol CH3OH: R 11-23/25; S (1/2-)7-16-24-45 manganistan draselný KMnO4: R 8-22; S (2) dichroman draselný (0,5 M) K2Cr2O7: R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53; S 53-45-60-61 kyselina sírová (2 M) H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Schiffovo činidlo měděný drát Cu Pomůcky: zkumavky, kapátka, pinzeta, kahan, zápalky, chemická lžička, držák na zkumavky, stojan na zkumavky Pracovní postup: a) Oxidace methanolu 1. Do zkumavky dáme několik kapek methanolu. 2. Do pinzety vezmeme kousek měděné spirály (lze ji vyrobit z měděného drátu) a zahřejeme ji do červeného žáru. 3. Jakmile vyjmeme spirálu z ohně, přesvědčíme se, že se pokryla na povrchu černou vrstvou oxidu měďnatého. 4. Ještě horkou spirálu ihned ponoříme do methanolu. 5. Pozorujeme, že se černý povrch spirály mění ve zlatavý a ze zkumavky je cítit zápach formaldehydu. 6. Formaldehyd dokážeme přidáním 2 kapek Schiffova činidla. Bezbarvý roztok přechází v malinový a jeho intenzita postupně roste. b) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8.
Oxidace ethanolu Do dvou zkumavek dáme po 1 cm3 ethanolu. Do první zkumavky přidáme několik zrnek manganistanu draselného. Zkumavku mírně zahřejeme nad kahanem. Pozorujeme, jak fialové zbarvení manganistanu draselného postupně přechází na hnědé a ze zkumavky je cítit zápach acetaldehydu. Do druhé zkumavky dáme 0,5 cm3 kyseliny sírové. Přidáme 1 cm3 dichromanu draselného. Vzniklý oranžově zbarvený roztok mírně zahřejeme nad kahanem až do změny barvy. Obyčejně se již za několik vteřin barva roztoku změní na modro-zelenou. Současně se objeví charakteristický zápach acetaldehydu. Vzniklý acetaldehyd kromě čichové zkoušky dokážeme pomocí Schiffova činidla, podobně jako v případě za a).
Závěr: Oxidací methanolu jsme připravili formaldehyd, oxidací ethanolu acetaldehyd.
Oba aldehydy jsme dokázali čichovou zkouškou a reakcí Schiffova činidla za vzniku malinového zbarvení roztoku. Bezpečnost práce: dichroman draselný: leptá sliznice, nebezpečí pro oči, karcinogenní ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 11: vysoce hořlavý R 11-23/25: vysoce hořlavý; toxický při vdechování a při styku s kůží R 35: způsobuje těžké poleptání R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53: může vyvolat rakovinu při vdechování; může vyvolat poškození dědičných vlastností; zdraví škodlivý při styku s kůží; toxický při požití, vysoce toxický při vdechování; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží; vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí S (1/2-)7-16-24-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření; zamezte styku s kůží; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření S 53-45-60-61: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce;
v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); tento materiál nebo jeho obal musí být zneškodněn jako nebezpečný odpad; při požití nevyvolávejte zvracení: okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc a ukažte tento obal nebo označení Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
I7
KONCENTROVÁNÍ ROZTOKU ETHANOLU
15
Princip: Ethanol se s vodou mísí v každém poměru. Jestliže ke směsi ethanolu a vody přidáme sůl, která je velmi dobře rozpustná ve vodě, ale prakticky nerozpustná v ethanolu, můžeme do značného stupně ethanol z původního roztoku oddělit. Takovou solí je například uhličitan draselný. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 uhličitan draselný (bezvodý) K2CO3 destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, kapátka, pipeta, porcelánová miska, zápalky, špejle, chemická lžička, tyčinka Pracovní postup: 1. Do zkumavky s 2 cm3 ethanolu přidáme 3 cm3 destilované vody. 2. Přibližně 1 cm3 odebereme do porcelánové misky. 3. Roztok se pokusíme zapálit. 4. Ke zředěnému ethanolu ve zkumavce přidáváme bezvodý uhličitan draselný, dokud se v roztoku rozpouští a dokud se roztok nerozvrství. 5. Po rozvrstvení se dole usadí vrstva vodného roztoku uhličitanu, nahoře pak vrstva přibližně 92% roztoku ethanolu ve vodě. 6. Pipetou odebereme několik cm3 roztoku z horní vrstvy a zapálíme jej na porcelánové misce. 7. Srovnáme s původním roztokem. Pozorování: Původní roztok ethanolu nehoří. Na rozdíl od původního roztoku nový 92% roztok ethanolu ve vodě snadno hoří. Závěr: Čím koncentrovanější roztok ethanolu, tím snadněji hoří. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
I8
REAKCE ALKOHOLŮ
15 a),b) 5
Princip: Alkoholy obsahují jednu nebo více skupin -OH. Základní reakcí alkoholů je substituce skupin -OH a substituce atomů -H v těchto skupinách. Úplná oxidace alkoholů – spalování vede k rozpadu celé molekuly alkoholu. Postupnou oxidací vznikají karbonylové a karboxylové sloučeniny. Typickou vlastností alkoholů je jejich amfoterní charakter, tedy reagují jak se zásadami, tak s kyselinami. Chemikálie: methanol CH3OH: R 11-23/25; S (1/2-)7-16-24-45 ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 propan-1-ol C3H7OH: R 11; S (2-)7-16 propan-2-ol CH3CHOHCH3: R 11; S (2-)7-16 chlorid sodný NaCl bromid draselný KBr kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 sodík Na: R 14/15-34; S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení) hydroxid sodný (w = 1%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 manganistan draselný (w = 1%) KMnO4: R 8-22; S (2) měděný drát Cu Schiffovo činidlo Lugolův roztok: R 20/21; S (2-)23-25 fenolftalein Pomůcky: stojan s příslušenstvím, velké zkumavky, skelná vata, kádinky, kahan, zápalky, zkumavka, kapátko, stojan na zkumavky, pipeta, porézní materiál (šamot) Pracovní postup: V jednotlivých částech a) až d) pokusu budeme ověřovat vlastnosti a reakce methanolu, ethanolu, propan-1-olu a propan-2-olu. K pokusům použijeme čisté alkoholy dodávané jako chemikálie. a) Substituce atomu -H 1. Do velkých zkumavek odměříme několik cm3 alkoholů a vhodíme kousek sodíku (0,2 cm3). Pozor na prudkou reakci! 2. Unikající vodík jímáme nad vodou a dokážeme spálením na vzduchu. 3. Po zreagování sodíku přikápneme do reakční směsi indikátor fenolftalein. b) Oxidace alkoholů 1. Do velkých zkumavek nalijeme alkoholy a ověříme jejich reakce s oxidačními činidly. 2. Po okyselení kyselinou sírovou přikapáváme roztok KMnO4. Při této oxidaci z primárního alkoholu vzniká karboxylová kyselina, kterou lze ze směsi vydestilovat. Ze sekundárních alkoholů vznikají při této oxidaci ketony. 3. Nahřátý měděný drát pokrytý vrstvičkou CuO, který je ještě horký, vsuneme do zkumavky s alkoholem. Výsledkem této oxidace jsou aldehydy u primárních alkoholů a ketony u sekundárních alkoholů. 4. Vzniklý aldehyd dokážeme přidáním Schiffova činidla (červenofialové zbarvení) nebo Fehlingova činidla (vyloučení červenohnědého Cu2O). Oxid měďnatý se při reakci redukuje na elementární měď.
c) Jodoformová reakce 1. Do velké zkumavky přidáme ke 3-5 cm3 zkoumaného alkoholu několik cm3 Lugolova roztoku. 2. Přikapáváme zředěný roztok NaOH. d) Tepelný rozklad ethanolu (pyrolýza) 1. Do skelné vaty na dně velké zkumavky vpravíme pipetou 5 cm3 ethanolu, vsuneme smotek suché vaty a za něj navrstvíme kousky porézního materiálu (např. šamotu). 2. Pak se zkumavka připraví na vývoj a jímání plynu nad vodou. 3. Materiál intenzívně zahříváme, potom přihřejeme i úsek s vatou, aby páry ethanolu plynule přecházely přes rozžhavený šamot. 4. Najímaný plyn zkoumáme chemickou reakcí (činidlem), dále oxidací na vzduchu (spálení objemu zkumavky) spolu s důkazem spalných zplodin. Pozorování: c) Při opatrném přidávání roztoku hydroxidu se po zániku hnědé barvy jodu začíná vylučovat žlutá pevná látka, klesající ke dnu zkumavky – jodoform. U methanolu a propan-1-olu reakce neprobíhá, při reakci ethanolu a propan2-olu vzniká jodoform. Rovnice: a) CH3CH2OH + Na CH3CH2ONa (ethanolát sodný) + ½ H2 O (1.st.)
O (2.st.)
b) CH3CH2OH (ethanol) CH3CHO (ethanal) CH3COOH (ethanová kys.) Jako oxidační činidlo můžeme také použít okyselený roztok K2Cr2O7. c) Vznik jodoformu s použitím ethanolu: C2H5OH + 4 I2 + 6 NaOH CHI3 + 5 NaI + HCOONa + 5 H2O pyrolýza
d) CH3CH2OH CH2=CH2 + H2O Poznámky: Výběr chemických pokusů k hydroxysloučeninám zahrnuje chemické reakce jednosytných alkoholů, primárních a sekundárních, dále i terciárních, a alkoholů vícesytných. Pokusy k přípravě těchto sloučeniny (kromě kvasného procesu), nelze z obsahových i technických důvodů uvažovat. Podobně je tomu u fenolů. Některé reakce alkoholů, např. methanolu a ethanolu, byly již uvedeny při přípravě uhlovodíků a halogenderivátů uhlovodíků. d) K rozlišení některých alkoholů lze použít jodoformový test, založený na haloformové reakci. Na rozdíl od předcházejících oxidací alkoholů se provádí za studena. Reakce probíhá pomalu a je citlivá na prostředí, vadí nadbytek hydroxidu. Preparativně se jodoform získává z ethanolu nebo z acetonu srážením z reakční směsi nebo elektrolýzou s použitím ethanolu. Jodoform lze připravit také elektrolýzou roztoku 2 g K2CO3 a 5 g KI v 50 cm3 H2O a 5 cm3 ethanolu, který zahřejeme na vodní lázni na 70 °C. K elektrolýze použijeme Ni-katodu a C-anodu a stejnosměrný proud (10 A). Na anodě se vylučují žluté krystalky jodoformu:
elektrolýza
C2H5OH + 3 I- + 6 OH- + 8 e- CHI3 + HCOO- + 5 H2O Bezpečnost práce: chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení propan-2-ol: mírné narkotické účinky ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch fenolftalein: projímavé účinky, částečně se vstřebává R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 11: vysoce hořlavý R 11-23/25: vysoce hořlavý; toxický při vdechování a při styku s kůží R 14/15-34: prudce reaguje s vodou za uvolňování extrémně hořlavých plynů;
způsobuje poleptání R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení): (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte pod … (příslušnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (1/2-)7-16-24-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s kůží; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
I9
TERCIÁRNÍ BUTYLALKOHOL
15
Princip: 2-methylpropan-2-ol je příkladem terciárního alkoholu. Čistý butylalkohol je pevná látka, lehčí než voda, která taje již při teplotě 26 °C. Jeho reakce s koncentrovaným roztokem HCl za vzniku terciárního butylchloridu probíhá již při laboratorní teplotě velmi rychle. Chemikálie: 2-methylpropan-2-ol (CH3)3COH: R 11-20; S (2-)9-16 koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 uhličitan sodný Na2CO3: R 36; S (2-)22-26 chlorid vápenatý CaCl2 (bezvodý): R 36; S (2-)22-24 Pomůcky: dělicí nálevky, velké zkumavky, kádinky, odměrné válce Pracovní postup: 1. 20-30 cm3 alkoholu a 30-50 cm3 HCl protřepáváme v dělicí nálevce za laboratorní teploty. 2. Vzniklý produkt se objeví po usazení směsi jako horní vrstva. Vypustíme ho z nálevky. 3. V další dělicí nálevce ho promyjeme zředěným roztokem Na2CO3. Pozor na přetlak plynu při reakci zbytku HCl! 4. Dále ho promyjeme vodou a vysušíme bezvodým CaCl2. Rovnice: Vznik terciárního butylchloridu vyjadřuje rovnice: (CH3)3COH + HCl (CH3)3CCl + H2O Poznámky: Na rozdíl od přípravy primárních alkylhalogenidů probíhá tato reakce bez zahřívání relativně rychle. Vysokou reaktivitu terciárního alkoholu způsobuje přítomnost +I efektu (tři alkylové skupiny v molekule alkoholu). Závěr: Reakcí 2-methylpropan-2-olu s kyselinou chlorovodíkovou jsme připravili terciární butylchlorid. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch chlorid vápenatý: leptavé účinky na sliznice a oči R, S – věty: R 11-20: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 36: dráždí oči S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčení a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte
toto označení) S (2-)9-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)22-24: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží S (2-)22-26: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
I 10
ETHYLENGLYKOL A GLYCEROL
10 !
Princip: Alkoholy reagují se sodíkem za vzniku alkoholátů sodných. Rychlost této reakce klesá se zvyšující se sytností alkoholu. Nejrychleji reaguje jednosytný alkohol, nejpomaleji reaguje trojsytný alkohol, tj. substituce vodíku kovem v každé další skupině -OH vícesytného alkoholu je obtížnější. Chemikálie: sodík Na: R 14/15-34; S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení) ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 ethandiol (ethylenglykol) (CH2OH)2: R 22; S (2) propantriol (glycerol) CH2OHCHOHCH2OH Pomůcky: velké zkumavky, stojany s příslušenstvím, pinzeta, nůž, ochranné pomůcky Pracovní postup: 1. Do tří velkých zkumavek nalijeme stejné objemy (asi do poloviny zkumavek) ethanolu, ethandiolu a propantriolu. 2. Zkumavky upevníme na stojany vedle sebe a provedeme reakce tří alkoholů se sodíkem. 3. Po vhození sodíku do zkumavky sledujeme rychlost reakce. Pozorování: Alkohol reaguje se sodíkem tím pomaleji, čím více obsahuje skupin -OH. Rovnice: Reakci alkoholů se sodíkem vyjadřují chemické rovnice: 2 CH3CH2OH + 2 Na 2 CH3CH2ONa + H2 CH3OHCH2OH + 2 Na CH3 ONaCH2ONa + H2 2 CH3OHCHOHCH2OH + 6 Na 2 CH3ONaCHONaCH2ONa + 3 H2 Poznámky: Je třeba zajistit bezpečnou práci s hořlavinami a se sodíkem a použít předepsané ochranné pomůcky. Všechny zbytky se sodíkem je třeba bezpečně zlikvidovat! Závěr: Reakcemi alkoholů se sodíkem vznikají alkoholáty sodné a uniká vodík. Rychlost reakce od ethanolu ke glycerolu klesá. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch ethylenglykol: dráždí pokožku, narkotické účinky
při požití: podáme kávu, aktivní uhlí glycerol: vstřebává se kůží
R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 14/15-34: prudce reaguje s vodou za uvolňování extrémně hořlavých plynů; způsobuje poleptání R 22: zdraví škodlivý při požití S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení): (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte pod…(příslušnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijte …(uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
I 11
PŘÍPRAVA GLYCEROLU
25 !
Princip: Zahříváme-li tuky s dehydratačními činidly (hydrogensíran sodný nebo draselný) štěpí se a uvolněný glycerol dehydratuje na charakteristicky páchnoucí nenasycený aldehyd akrolein. Chemikálie: tuk (lůj, stolní olej) vápenná voda chlorid sodný NaCl hydrogensíran sodný NaHSO4: R 34-37; S (1/2-)26-36/37/39-45 Schiffovo činidlo destilovaná voda Pomůcky: porcelánová miska, tyčinka, ochranný obličejový štít, filtrační nálevka, filtrační papír, banička (mikrozkumavka), trojnožka, azbestová síťka, 2 odměrné válce (5 cm3, 10 cm3), chemická lžička, váhy, kapátko, nůžky, zápalky, kahan, stojan s příslušenstvím Pracovní postup: 1. Ve větší porcelánové misce zahřejeme k varu 5 cm3 destilované vody. 2. Do vroucí vody po malých částech přidáme 1 g tuku. 3. Po jeho roztavení po tyčince přilijeme 10 cm3 čerstvě připravené vápenné vody. 4. Po ustátí roztok od sraženiny zfiltrujeme a čirý filtrát zahustíme odpařením. 5. V zahuštěném filtrátu provedeme důkaz glycerolu (akroleinův test). 6. Do baničky dáme 0,2 g hydrogensíranu sodného. 7. Roztavíme jej. 8. Přidáme 2-3 kapky filtrátu. 9. Reakční směs zahříváme. 10. Vznikající plyn určíme čichem. Pozorování: Vznikající plyn obsahuje akrolein, který způsobuje charakteristický zápach. Rovnice: - 2 H2O
CH2OHCHOHCH2OH CH2=CHCHO Poznámky: Akrolein vzniká též při tepelném rozkladu lipidů. Závěr: Z tuku jsme připravili glycerol, který jsme dokázali jeho dehydratací na akrolein. Bezpečnost práce: chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení vápenná voda: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou,
neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-36/37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
I 12
REAKCE GLYCEROLU S HYDROXIDEM MĚĎNATÝM V ALKOHOLICKÉM PROSTŘEDÍ
5
Princip: Alkalické hydroxidy srážejí z roztoků solí těžkých kovů jejich hydroxidy jako nerozpustné sraženiny. Například z roztoku měďnatých solí se přidáním hydroxidu sodného ihned vylučuje ve vodě nerozpustný modrý hydroxid mědnatý. Jestliže k tomuto hydroxidu přidáme glycerol, pozorujeme, že dochází k rozpuštění sraženiny za tvorby modrého zbarvení. Zbarvení je způsobeno ve vodě rozpustným glycerátem mědnatým a je důkazem, že trojmocný glycerol rozpouští hydroxid mědnatý, tj. projevuje vlastnosti kyseliny. Chemikálie: síran měďnatý (0,2 M) CuSO4: R 22-36/38; S (2-)22 hydroxid sodný (2 M) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 glycerol CH2OHCHOHCH2OH Pomůcky: zkumavka, kapátka, zátka Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 1 cm3 síranu měďnatého. 2. Přidáme 1 cm3 hydroxidu sodného. 3. Protřepeme. 4. Okamžitě se vytvoří světle modrá sraženina. 5. K této směsi přidáme 0,5 cm3 glycerolu. 6. Důkladně protřepeme. 7. Sraženina se rozpustí a vznikne tmavě modře zbarvený roztok. Závěr: Reakcí glycerolu s hydroxidem měďnatým jsme získali roztok glycerátu měďnatého. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny glycerol: vstřebává se kůží R, S – věty: R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
I 13
LUCASŮV TEST
10 + 15 doba reakce
Princip: Test je založen na různé rychlosti tvorby alkylchloridů. Terciární alkoholy dávají poměrně snadno chloridy. Sekundární alkoholy teprve za přítomnosti katalyzátoru (např. ZnCl2) a primární alkoholy za těchto podmínek nereagují. Tato reakce slouží k rozlišení alkoholů. Chemikálie: prim-, sek-, terc-alkohol Lucasovo činidlo Pomůcky: 3 zkumavky, odměrný válec, kapátka Pracovní postup: 1. Do tří zkumavek dáme po 1 cm3 prim-, sek- a terc-alkoholu. 2. Přidáme asi 3 cm3 činidla. 3. Protřepeme. 4. Pozorujeme probíhající změny. Pozorování: Ve zkumavce s terc-alkoholem vznikne na povrchu hladiny nerozpustný chlorid. Jde-li o sekundární alkohol, směs se zakalí a asi po 15 minutách se vyloučí vrstvička chloridu. U primárního alkoholu zůstává roztok čirý. Závěr: Pomocí Lucasova testu jsme rozlišili primární, sekundární a terciární alkohol. Literatura: Absolínová, H. Organická chemie – cvičení. Brno: MZLU v Brně. ISBN 80-7157-5739
I 14
REAKCE NA ROZLIŠENÍ PRIMÁRNÍCH, SEKUNDÁRNÍCH A TERCIÁRNÍCH ALKOHOLŮ
15
Princip: Primární, sekundární a terciární alkoholy podléhají nukleofilní substituci působením halogenidového iontu rozdílným způsobem. Zatímco terciární alkohol podléhá velice snadno monomolekulární nukleofilní substituci za vzniku terciárního alkylchloridu, reakci sekundárního alkoholu je třeba katalyzovat a primární alkohol tímto způsobem vůbec nereaguje. Na této skutečnosti je založený Lucasův test na rozlišení alkoholů. Chemikálie: butanol CH3(CH2)3OH: R 10-20; S (2-)16 sekundární butanol CH3CH(OH)CH2CH3 terciární butanol (CH3)3COH koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 koncentrovaná kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 dusičnan stříbrný (w = 2%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 Lucasovo činidlo Pomůcky: zkumavky, kapátka Pracovní postup: 1. Do tří zkumavek s primárním, sekundárním a terciárním butanolem přidáme po 2 cm3 kyseliny chlorovodíkové. 2. Protřepeme. 3. Ve zkumavce s terciárním butanolem se oddělí nerozpustný butylchlorid v horní vrstvě. 4. Tuto vrstvu oddělíme. 5. Přidáme kyselinu dusičnou a několik kapek dusičnanu stříbrného. 6. Do zbývajících dvou zkumavek přidáme po 3 cm3 Lucasova činidla. 7. Důkladně protřepeme. Pozorování: Ve zkumavce s terciárním butanolem vzniká bílá sraženina chloridu stříbrného, která na světle šedne. Ve zkumavce se sekundárním alkoholem se směs zakalí a po delším stání se také oddělí vrstva sekundárního butylchloridu. Roztok ve zkumavce s primárním butanolem zůstává i po delším stání čirý. Závěr: Pomocí Lucasova činidla jsme rozlišili primární, sekundární a terciární butanol. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
butanol: dráždí dýchací cesty a trávicí trakt
při požití: vyvoláme zvracení, podáme kávu dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 10-20: hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování R 34: způsobuje poleptání R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
I 15
BROMACE A NITRACE FENOLU
10
Princip: Přítomnost skupiny -OH na aromatickém jádře zvyšuje reaktivitu fenolu ve srovnání s benzenem. Fenol reaguje s bromovou vodou za vzniku tribromfenolu a s nitrační směsí za vzniku trinitrofenolu (kyseliny pikrové). Chemikálie: fenol C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 bromová voda nitrační směs (směs koncentrované kyseliny sírové a koncentrované kyseliny dusičné v objemovém poměru 1:3) kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: velké zkumavky, kapátko, tyčinka, kahan, zápalky, držák na zkumavky Pracovní postup: 1. Do dvou velkých zkumavek si připravíme zředěný roztok fenolu ve vodě. 2. Do první zkumavky přidáváme bromovou vodu, až vznikne tribromfenol. 3. Do druhé zkumavky přidáme připravenou nitrační směs. Směs promícháme a opatrně zahřejeme. Pozorování: V první zkumavce po přidání bromové vody vzniká sraženina pleťové barvy. Rovnice: Reakce v průběhu pokusu vyjadřují chemické rovnice: a) C6H5OH + 3 Br2 HOC6H2Br3 + 3 HBr nitrační směs
b) C6H5OH HOC6H2(NO2)3 + 3 H2O Poznámky: Pozor při práci s jedy a se žíravinami (fenol a nitrační směs) a s výbušninami (kyselina pikrová)! Pracujeme pouze s látkami o objemu několika cm3 (zkumavky plníme asi do jedné třetiny). Závěr: Bromací fenolu jsme připravili tribromfenol, nitrací kyselinu pikrovou. Bezpečnost práce: kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či
suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím…(vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
I 16
PŘÍPRAVA FENOLÁTU SODNÉHO
10
Princip: Fenoly obsahují benzenové jádro a k němu vázanou jednu nebo více skupin -OH. Základní reakce fenolů probíhají především jako substituce skupin -OH nebo atomů -H v těchto skupinách. Jejich významnou vlastností je kyselejší charakter ve srovnání s alkoholy. Fenolát sodný vzniká reakcí fenolu s roztokem NaOH, alkoholáty sodné pouze reakcí alkoholu se sodíkem. Chemikálie: hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 kyselina chlorovodíková (w = 5%) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 fenol C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 destilovaná voda Pomůcky: velká zkumavka, váhy, odměrný válec, chemická lžička Pracovní postup: 1. Ke 3 g fenolu ve zkumavce přilijeme 10 cm3 vody. 2. Protřepeme. 3. Získáme emulzi fenolu ve vodě. 4. Do ní přidáváme NaOH, až do úplného vyjasnění kapaliny. Ve zkumavce vznikl fenolát sodný, který je čirý. 5. Nyní do tohoto roztoku přidáváme po částech HCl, až se opět začne vylučovat fenol v podobě původní emulze. Rovnice: Reakce v průběhu pokusu vyjadřují chemické rovnice: C6H5OH + NaOH C6H5ONa + H2O C6H5ONa + HCl C6H5OH + NaCl Poznámky: Dodržujeme pravidla bezpečné práce se žíravinami a jedy. Závěr: Reakcí fenolu s hydroxidem sodným jsme připravili fenolát sodný. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem R, S – věty: R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
I 17
KYSELÝ CHARAKTER FENOLŮ
5
Princip: Fenol je silnější kyselinou než alkoholy nebo voda. Fenolátový aniont je stabilnější než aniont ethoxidový, protože je stabilizován delokalizací volných elektronů z kyslíku na aromatický kruh (+M efekt). Kyselost fenolů vzrůstá, je-li v poloze o- nebo p- substituent s elektronakceptorovými účinky (-NO2, -SO3H, …). Chemikálie: fenol C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 kyselina chlorovodíková (w = 10%) HCI: R 34-37; S (1/2-)26-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, kapátka, indikátorový papírek Pracovní postup: 1. Do zkumavky s 3 cm3 vody přidáme trochu fenolu až se vytvoří emulze. 2. Pomocí indikátorového papírku změříme hodnotu pH. 3. Do zkumavky přidáme asi 2 cm3 hydroxidu sodného. 4. Protřepeme. Zákal úplně zmizí. 5. Roztok okyselíme kyselinou chlorovodíkovou. 6. Dojde k opětovnému oddělení fenolu ve formě drobných kapek. Závěr: V tomto pokusu jsme dokázali kyselý charakter fenolu. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem R, S – věty: R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí
okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
I 18
INDOFENOLOVÁ REAKCE
5
Princip: Chemikálie: fenol (w = 1%) C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 chlorové vápno (nasycený vodný roztok) Ca(OCl)2: R 36-8-31-34; S (1/2-)22-24-26-43-45 amoniak (2 M) NH4OH Pomůcky: zkumavka, odměrný válec, kapátka Pracovní postup: 1. Do zkumavky s 3 cm3 fenolu přidáme kapku anilínu a 2 cm3 chlorového vápna. 2. Poté přidáme několik kapek hydroxidu amonného. Pozorování: Nejdříve vzniká špinavě fialové zbarvení, které se přídavkem hydroxidu amonného změní na jasně modré. Bezpečnost práce: fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem chlorové vápno: dráždivé účinky, leptá sliznice anilin: toxický R, S – věty: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání R 36-8-31-34: dráždí oči; dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; uvolňuje toxický plyn při styku s kyselinami; způsobuje poleptání S (1/2-)22-24-26-43-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě
omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
I 19
BAREVNÉ REAKCE FENOLŮ
5
Princip: Fenoly poskytují s roztokem chloridu železitého charakteristické zbarvení, které je umožňuje prokázat v roztoku a zároveň určit, o jaký fenol se jedná. Tyto kvalitativní reakce jsou založeny na tvorbě komplexů fenolů se železem. Tato reakce je charakteristickou pro hydroxylové skupiny aromatických uhlovodíků. Chemikálie: fenol (vodný roztok) C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 pyrokatechin (vodný roztok): R 21/22-36/38; S (2-)22-26-37 resorcin (vodný roztok): R 22-36/38-50; S (2-)26-61 hydrochinon (w = 20%): R 20/22; S (2-)24/25-39 neutrální roztok chloridu železitého (w = 10%) FeCl3 Pomůcky: velké zkumavky, kapátko Pracovní postup: 1. Do čtyř velkých zkumavek si připravíme vodné roztoky těchto fenolů: fenol, pyrokatechin, resorcin a hydrochinon. 2. Do roztoků postupně přidáváme neutrální roztok FeCl3. 3. Pozorujeme vzniklé zabarvení. Pozorování: S fenolem vzniká fialové zbarvení, s pyrokatechinem zelené, s resorcinem fialové a hydrochinonem nejdříve modrozelené (rychle se ztrácí), další přísadou FeCl3 se změní na žlutohnědý roztok, který se potom zakalí v důsledku vzniku krystalků chinhydronu. Rovnice: 6 C6H5OH + FeCl3 → [Fe(OC6H5)6]3- + 6 H+ Poznámky: Typické barevné odstíny slouží ke kvalitativním důkazům a k rozlišení uvedených fenolů. Pro důkaz fenolů je třeba vždy připravit čerstvý roztok chloridu železitého v destilované vodě. Závěr: Na základě tvorby barevných komplexů fenolů se železem jsme dokázali jednotlivé fenoly. Bezpečnost práce: fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem pyrokatechin: toxický hydrochinon: způsobuje dermatidy R, S – věty: R 20/22: zdraví škodlivý při vdechování a při požití R 21/22-36/38: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití; dráždí oči a kůži R 22-36/38-50: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži; vysoce toxický pro vodní organismy R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě
omyjte velkým množstvím …(vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22-26-37: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice S (2-)24/25-39: (uchovávejte mimo dosah dětí); zamezte styku s kůží a očima; používejte osobní ochranné prostředky pro oči a obličej S (2-)26-61: (uchovávejte mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
I 20
DŮKAZ NĚKTERÝCH DŮLEŽITÝCH FENOLŮ
25
Princip: V následujících pokusech budou ukázány barevné reakce některých důležitých fenolů, které slouží k identifikaci těchto sloučenin. Dalším způsobem identifikace fenolů jsou reakce, při kterých vznikají z fenolů vhodné deriváty a určí se jejich body tání. V tabulkách, kde jsou tyto údaje sestaveny podle stoupajících hodnot, lze pak nalézt hledaný fenol. Chemikálie: α- a β-naftol: R 21/22-37/38-41; S (2-)22-26-37/39 pyrokatechol (w = 1%) C6H4(OH)2 resorcinol hydrochinon: R 20/22; S (2-)24/25-39 pyrogallol hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 formaldehyd (w = 40%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 hydroxid amonný (w = 10%) NH4OH formaldehyd (pevný) HCHO kyselina sírová (w = 75%) H2SO4 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 kyselina vinná (krystalická; 2,3-dihydroxybutandiová kyselina) (CHOHCOOH)2 koncentrovaná kyselina octová CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 hexakyanoželezitan draselný (w = 0,5%) K3[Fe(CN)6] síran měďnatý (w = 5%) CuSO4: R 22-36/38; S (2-)22 koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, pipety, váhy, chemická lžička, stojan na zkumavky, držák na zkumavky, kahan, zápalky, kapátka Pracovní postup: a) Reakce α- a β-naftolu 1. Do dvou zkumavek s 5 cm3 NaOH přidáme 0,01 g α- a 0,01 g β-naftolu. 2. K oběma roztokům přidáme několik kapek 40% roztoku formaldehydu. 3. Zkumavky mírně zahřejeme. 4. Do zkumavky s 5 cm3 hydroxidu amonného přidáme asi 0,01 g β-naftolu. 5. Protřepeme. b) Reakce pyrokatecholu 1. K 0,5 cm3 pyrokatecholu přidáme několik krystalků paraldehydu a 2 cm3 75% kyseliny sírové. 2. Obsah zkumavky řádně protřepeme. c) Reakce resorcinolu 1. Do zkumavky s 0,05 g resorcinolu a 0,1 g kyseliny vinné přidáme 10 kapek koncentrované kyseliny sírové. 2. Obsah zkumavky mírně zahřejeme.
d) 1. 2. 3. 4. 5.
Reakce hydrochinonu Do zkumavky s 5 cm3 vody přidáme asi 0,01 g hydrochinonu. Okyselíme kapkou kyseliny octové. Přidáme několik kapek hexakyanoželezitanu draselného. Protřepeme. Přidáme několik kapek síranu měďnatého.
e) 1. 2. 3. 4.
Reakce pyrogallolu Ve zkumavce smícháme 0,01 g pyrogalolu a 1 cm3 kyseliny octové. Přidáme 5 kapek 40% formaldehydu. Směs opatrně zahřejeme k varu. Směs okyselíme několika kapkami kyseliny chlorovodíkové.
Pozorování: a) Roztok ve zkumavce s α-naftolem se zbarví nejdříve zeleně, později modře. β-naftol zbarvení nedává. Roztok hydroxidu amonného a β-naftolu fialově fluoreskuje. b) Roztok se zbarví červenofialově. c) Po zahřátí se roztok zbarví karmínově červeně. d) Vytvoří se červená sraženina. e) Vznikne červené zbarvení. Závěr: Barevnými reakcemi jsme dokázali některé důležité fenoly. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch formaldehyd: dráždivé účinky pyrokatechol: toxický hydrochinon: způsobuje dermatidy R, S – věty: R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 20/22: zdraví škodlivý při vdechování a při požití R 21/22-37/38-41: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li to možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach S (2-)22-26-37/39: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít S (2-)24/25-39: (uchovávejte mimo dosah dětí); zamezte styku s kůží a očima; používejte osobní ochranné prostředky pro oči a obličej Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
I 21
REDUKČNÍ VLASTNOSTI VÍCEFUNKČNÍCH FENOLŮ
15
Princip: Vícefunkční fenoly (pyrokatechol, hydrochinon, pyrogallol aj.) jsou pevné krystalické látky většinou s redukčními účinky. Nejsilnější redukční vlastnosti má pyrogallol. Vícefunkční fenoly jsou součástí přírodních látek. Chemikálie: hydroxid sodný (w = 20%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 pyrokatechol (w = 1%) resorcinol (w = 1%) hydrochinon (w = 1%): R 20/22; S (2-)24/25-39 dusičnan stříbrný (w = 2%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 bromid draselný (w = 10%) KBr uhličitan sodný (w = 10%) Na2CO3: R 36; S (2-)22-26 Fehlingovo činidlo R 22-36/38; S (2-)22; R 35; S (1/2-)26-37/39-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, pipety, kapátka, stojan na zkumavky, kádinka Pracovní postup: a) 1. Do tří zkumavek s 3 cm3 roztoků pyrokatecholu, resorcinolu a hydrochinonu přidáme několik kapek hydroxidu sodného. 2. Protřepeme. 3. Pozorujeme změny zbarvení roztoků. b) 1. Do 20 cm3 destilované vody dáme několik kapek dusičnanu stříbrného. 2. Roztok rozdělíme do tří zkumavek. 3. Do každé zkumavky přidáme několik kapek bromidu draselného. Vznikne bílá sraženina bromidu stříbrného. 4. Do první zkumavky dáme několik kapek pyrokatecholu, do druhé resorcinolu a do třetí hydrochinonu. 5. Do každé zkumavky poté přidáme několik kapek uhličitanu sodného. 6. Pozorujeme, ve které zkumavce se nejrychleji vyloučí stříbro (obsah zkumavky tmavne). c) 1. Ke 2 cm3 pyrokatecholu, resorcinolu a hydrochinonu ve zkumavkách přidáme 1 cm3 Fehlingova činidla. 2. Pozorujeme, který ze zkoušených fenolů má větší redukční schopnosti. Poznámky: Fehlingovo činidlo připravíme smísením stejného objemového množství roztoků I a II. Závěr: Dusičnanem stříbrným a Fehlingovým činidlem jsme dokázali redukční vlastnosti vícefunkčních fenolů. Bezpečnost práce: pyrokatechol: toxický
hydrochinon: způsobuje dermatidy dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 20/22: zdraví škodlivý při vdechování a při požití R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání R 36: dráždí oči S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach S (2-)22-26: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc S (2-)24/25-39: (uchovávejte mimo dosah dětí); zamezte styku s kůží a očima; používejte osobní ochranné prostředky pro oči a obličej Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
CHEMILUMINISCENCE PŘI OXIDACI PYROGALLOLU
I 22
10 !
Princip: Chemikálie: pyrogallol formaldehyd (w = 38%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 uhličitan draselný (w = 0,5%) K2CO3 peroxid vodíku (w = 30%) H2O2: R 8-34; S (1/2-)3-28-36/39-45 destilovaná voda Pomůcky: baňka, váhy, chemická lžička, odměrný válec, pipety, stojan s příslušenstvím, porcelánová miska, kádinka, Pracovní postup: 1. Nejdříve si připravíme dva roztoky: a) roztok I: V baňce rozpustíme 1 g pyrogallolu v 10 cm3 vody a přidáme 10 cm3 formaldehydu. b) roztok II: V kádince smícháme 10 cm3 uhličitanu draselného s 20 cm3 peroxidu vodíku. 2. Baňku s roztokem I upevníme do stojanu. 3. Pod baňku postavíme větší porcelánovou misku (pro překypělou kapalinu při bouřlivém průběhu reakce). 4. Zatemníme místnost. 5. Oba roztoky smícháme. Pozorování: Po smíchání roztoku I a II se brzy objeví červenooranžové světélkování. Závěr: Pyrogallol při oxidaci jeví červenooranžovou chemiluminiscenci. Bezpečnost práce: peroxid vodíku: poškozuje sliznice, způsobuje popáleniny očí, při požití nebezpečí krvácení a poškození žaludku
při požití: vypijeme 0,5 l vody (mléka), nevyvoláváme zvracení, vyhledáme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, vyhledáme lékaře potřísnění kůže: omyjeme vodou a mýdlem formaldehyd: dráždivé účinky R, S – věty: R 8-34: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje poleptání R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží S (1/2-)3-28-36/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte v chladnu; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím …(vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce, a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při
zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li to možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J1
PŘÍPRAVA FORMALDEHYDU OXIDACÍ METHANOLU
5
Princip: Methanol se za současné dehydrogenace oxiduje na formaldehyd. Chemikálie: methanol CH3OH: R 11-23/25; S (1/2-)7-16-24-45 spirála z měděného drátu Cu Pomůcky: zkumavka, kapátko, kahan, zápalky, stojan na zkumavky Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme asi 1 cm3 methanolu. 2. V oxidačním plameni kahanu zahřejeme do červena měděnou spirálu a vložíme ji do zkumavky s methanolem. 3. Pozorujeme. Pozorování: Černá vrstva CuO, pokrývající povrch spirály, zmizí. Oxidací vzniklý CuO se zredukuje na měď a methanol je oxidován na formaldehyd. Závěr: Oxidací methanolu jsme připravili formaldehyd. R, S – věty: R 11-23/25: vysoce hořlavý; toxický při vdechování a při styku s kůží S (1/2-)7-16-24-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený, uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s kůží; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J2
OXIDACE FORMALDEHYDU
5
Princip: Oxidace aldehydů se děje mechanismem radikálové substituce SR. Výsledkem je karboxylová kyselina. Aldehydy z amoniakálního roztoku oxidu stříbrného vylučují kovové stříbro. Chemikálie: hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 amoniakální roztok hydroxidu stříbrného AgOH destilovaná voda formaldehyd (w = 1%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 Pomůcky: zkumavka, držák na zkumavky, zápalky, kahan, pipeta, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky vyčištěné povařením s roztokem NaOH a vypláchnuté destilovanou vodou nalijeme 4-5 cm3 amoniakálního roztoku AgOH. 2. Přilijeme 1 cm3 roztoku formaldehydu. 3. Mírně zahřejeme. Pozorování: Roztok mírně zežloutne a za zřetelného zápachu amoniaku se na stěnách zkumavky vyloučí elementární stříbro (stříbrné zrcátko). Závěr: Vyloučení stříbra z amoniakálního roztoku hydroxidu stříbrného dokazuje redukční vlastnosti formaldehydu při jeho současné oxidaci. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny formaldehyd: dráždivé účinky R, S – věty: R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li to možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení)
Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J3
OXIDACE FORMALDEHYDU HYDROXIDEM MĚĎNÝM
5
Princip: Oxidace aldehydů se děje mechanismem radikálové substituce SR. Výsledkem je karboxylová kyselina. Chemikálie: formaldehyd (w = 10%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 vodný roztok síranu měďnatého (w = 2%) CuSO4: R 22-36/38; S (2-)22 Pomůcky: zkumavka, kapátko, pipeta Pracovní postup: 1. Ve zkumavce smícháme 5-7 kapek formaldehydu a 3-4 cm3 NaOH. 2. Po kapkách přidáváme roztok síranu měďnatého, až vznikne zákal. 3. Zahříváme. 4. Pozorujeme probíhající změny. Pozorování: Při zahřívání pozorujeme vznik sraženiny CuOH žluté barvy, které přejde do červené (červený oxid měďnatý) a dále až do vzniku kovové mědi. Závěr: Oxidací formaldehydu hydroxidem měďným vzniká kyselina mravenčí. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny formaldehyd: dráždivé účinky R, S – věty: R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li to možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
OXIDACE FORMALDEHYDU PEROXIDEM VODÍKU
J4
5
Princip: Chemikálie: formaldehyd (w = 40%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 peroxid vodíku (w = 30%) H2O2: R 8-34; S (1/2-)3-28-36/39-45 Pomůcky: zkumavky, pipety, varný kamínek, zátka, odvodná trubička, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, vana, špejle Pracovní postup: 1. Ve zkumavce smícháme 3 cm3 peroxidu vodíku a 3 cm3 formaldehydu. 2. Přidáme varný kamínek a zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubičkou. 3. Sestavíme aparaturu na jímání plynu pod vodou. 4. Směs peroxidu a formaldehydu opatrně zahříváme. 5. Nejdříve necháme plyn z aparatury volně unikat (jedná se o vzduch z aparatury a směs vzduchu s vodíkem). 6. Po chvíli jímáme vznikající vodík do zkumavky naplněné vodou. 7. Najímaný vodík zapálíme u ústí zkumavky hořící špejlí. Pozor: Vodík tvoří se vzduchem výbušnou směs !!! Závěr: Oxidací formaldehydu peroxidem vodíku vzniká kyselina mravenčí a vodík. Bezpečnost práce: peroxid vodíku: poškozuje sliznice, způsobuje popáleniny očí, při požití nebezpečí krvácení a poškození žaludku
při požití: vypijeme 0,5 l vody (mléka), nevyvoláváme zvracení, vyhledáme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, vyhledáme lékaře potřísnění kůže: omyjeme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch formaldehyd: dráždivé účinky R, S – věty: R 8-34: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje poleptání R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží S (1/2-)3-28-36/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte v chladnu; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím …(vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce, a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li to možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách
Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J5
REDUKČNÍ VLASTNOSTI FORMALDEHYDU
8
Princip: Redukce aldehydů, která vede ke vzniku alkoholů, je adicí na elektrofilní reakční centrum karbonylové skupiny. Snadno oxidovatelné látky redukují z Tollensova činidla kovové stříbro. Takto reagují alifatické a aromatické aldehydy, sacharidy a kyselina mravenčí. Schiffovo činidlo se zbarvuje v přítomnosti aldehydu červenofialově až modře. Růžové zbarvení poskytují s činidlem i látky, které neobsahují karbonylovou skupinu, ale jsou schopné vázat oxid siřičitý. Proto je třeba kontrolovat pH zkoušených roztoků. V silně kyselém prostředí reaguje s činidlem pouze formaldehyd. Chemikálie: formaldehyd (w = 10%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 Tollensovo činidlo hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Schiffovo činidlo destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, držák na zkumavky, kahan, zápalky, pipety, kapátko, stojan na zkumavky Pracovní postup: a) 1. Do zkumavky, vyčištěné povařením s NaOH a vypláchnuté destilovanou vodou, nalejeme 3 cm3 Tollensova činidla. 2. Přidáme několik kapek formaldehydu. 3. Směs mírně zahřejeme. b) 1. 2. 3. 4.
Do zkumavky dáme 2 cm3 formaldehydu. Přidáme stejný objem Schiffova činidla. Směs zahříváme. Pozorujeme.
Pozorování: a) Po chvíli se kapalina zbarví tmavě a na stěnách se začne usazovat vyredukované stříbro jako stříbrné zrcátko. b) Oxid siřičitý ze Schiffova činidla se aduje na aldehyd a objevuje se původní barva fuchsinu - fialovočervená. Rovnice: a) 2 [Ag(NH3)2]OH + HCHO → 2 Ag + HCOONH4 + 3 NH3 + H2O Poznámky: Zahřívání (viz postup za a) nesmí být prudké, protože redukce probíhá příliš rychle a vznikne jen černá sraženina stříbra. Závěr: Vznik stříbrného zrcátka a fialovočerveného zbarvení roztoku Schiffova činidla dokazuje redukční vlastnosti formaldehydu. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře
zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny formaldehyd: dráždivé účinky R, S – věty: R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li to možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
J6
PŘÍPRAVA A REAKCE ACETALDEHYDU
30
a) b)
Princip: Výchozí látkou pro přípravu acetaldehydu (ethanalu) je ethanol. Ethanal lze připravit analogicky jako methanal pomocí CuO nebo oxidací ethanolu vzdušným kyslíkem katalyzovanou Pt-drátkem. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 Schiffovo činidlo platinový drátek Pt měděný drátek Cu Pomůcky: velké zkumavky, kahan, kádinka, sklo, odměrný válec, zápalky Pracovní postup: a) 1. Do velké zkumavky nalijeme asi 5 cm3 ethanolu. 2. Měděný drát nažhavíme v plameni kahanu. Drát se pokryje vrstvičkou černého oxidu měďnatého. 3. Nahřátý drát zasuneme do ethanolu ve zkumavce. 4. Pozorujeme, že se na povrchu drátu opět vyredukuje čistá měď a současně dochází k oxidaci alkoholu. 5. Oxidaci ethanolu nahřátým měděným drátem několikrát zopakujeme. 6. Pokud alkohol předem zahřejeme a drát vsuneme pouze do par ethanolu, pozorujeme postupnou redukci CuO na Cu2O a pak na Cu (oxid měďnatý je černý, oxid měďný je oranžově hnědý, měď je načervenalý kov). 7. Nahřátý drát vsuneme do par, poté jej vyjmeme a znovu zasuneme. 8. K reakční směsi přilijeme Schiffovo činidlo. b) 1. 5 cm3 ethanolu mírně zahřejeme ve vyšší kádince přikryté sklem. 2. Do par ethanolu umístíme nahřátý Pt-drátek, svinutý do spirály jako vlákno žárovky. 3. Nahřátý drátek zavěsíme nad hladinu ethanolu. Je-li vhodná teplota a dostatek par, drátek samovolně červeně žhne a je cítit vzniklý acetaldehyd. 4. Drátek nahříváme opakovaně. 5. K reakční směsi přilijeme Schiffovo činidlo. Pozorování: a) Po přilití Schiffova činidla k reakční směsi se roztok zbarví červenofialově na důkaz vzniklého aldehydu. b) Po přilití Schiffova činidla k reakční směsi se roztok zbarví červenofialově na důkaz vzniklého aldehydu. Rovnice: Přípravu acetaldehydu zapíšeme rovnicí: a) CH3CH2OH + CuO CH3CHO + Cu + H2O O
b) CH3CH2OH CH3CHO + H2O Pt
Poznámky: Při reakci CuO v parách alkoholu je efektní postupná redoxní reakce, projevující se barevnou odlišností černého CuO, oranžově hnědého Cu2O, až načervenalé Cu. Oxid měďný se projeví oranžově fialovou opalescencí, kmitající po obvodu drátku. Pozor při práci s hořlavinami při přímém zahřívání alkoholů v kádinkách zakrytých skly! Závěr: Oxidací ethanolu jsme připravili acetaldehyd, který jsme dokázali červenofialovým zbarvením roztoku Schiffova činidla. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
J7
PŘÍPRAVA ACETALDEHYDU II
8
Princip: Chemikálie: měděný plech Cu ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 Pomůcky: kahan, zápalky, chemické kleště, kádinka Pracovní postup: 1. V plameni kahanu zahřejeme očištěný měděný plech. 2. Plech vložíme do kádinky s ethanolem. 3. Pozorujeme. 4. Opatrně si přičichneme. Pozorování: Zahřátý měděný plech se na vzduchu pokrývá černou vrstvou. Přičichnutím zjišťujeme, že při reakci vzniká štiplavě zapáchající látka. Rovnice: 2 Cu + O2 2 CuO 2 CuO + C2H5OH CH3CHO + Cu Závěr: Oxidací ethanolu jsme připravili acetaldehyd. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
J8
PŘÍPRAVA ACETALDEHYDU OXIDACÍ ETHANOLU DICHROMANEM DRASELNÝM
10
Princip: Acetaldehyd připravíme z reakční směsi ethanolu a roztoku dichromanu draselného s kyselinou sírovou. Chemikálie: koncentrovaný dichroman draselný K2Cr2O7: R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53; S 53-45-60-61 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 Schiffovo činidlo Pomůcky: široká zkumavka, zátka se třemi otvory, 2 odměrné válce (5 cm3, 10 cm3), dělicí nálevka, 2 ohnuté skleněné trubičky, balónek (ke dmýchání vzduchu), stojan s příslušenstvím, zkumavky Pracovní postup: 1. Do široké zkumavky dáme 10 cm3 dichromanu draselného a 5 cm3 ethanolu. 2. Zkumavku uzavřeme zátkou se třemi otvory, jimiž procházejí: stonek dělicí nálevky, trubička od balónku (ústí pod hladinou) a odvodná trubička k vedení par vzniklého aldehydu do zkumavky se Schiffovým činidlem. 3. Z dělicí nálevky začneme přikapávat do zkumavky kyselinu sírovou a zároveň směsí proháníme vzduch pomocí balónku. 4. Páry vznikajícího aldehydu přecházejí do zkumavky s činidlem. Pozorování: Bezbarvý roztok Schiffova činidla se vznikajícím acetaldehydem barví fialovočerveně. Poznámky: Účinnější oxidací ethanolu vzniká kyselina octová. Závěr: Oxidací ethanolu v přítomnosti dichromanu draselného jsme připravili acetaldehyd, jenž jsme dokázali fialovočerveným zbarvením roztoku Schiffova činidla. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o
neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dichroman draselný: leptá sliznice, nebezpečí pro oči, karcinogenní R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53: může vyvolat rakovinu při vdechování; může vyvolat poškození dědičných vlastností; zdraví škodlivý při styku s kůží; toxický při požití; vysoce toxický při vdechování; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží; vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření S 53-45-60-61: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); tento materiál nebo jeho obal musí být zneškodněn jako nebezpečný odpad; zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
J9
PŘÍPRAVA ACETALDEHYDU Z ETHANOLU A JEHO DŮKAZ
10
Princip: Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 chromová směs Schiffovo činidlo Lugolův roztok: R 20/21; S (2-)23-25 Pomůcky: zkumavky, odměrný válec, kapátko, varný kamínek, zátka, odvodná trubička, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky vlijeme 2-3 cm3 chromové směsi. 2. Přidáme 1 cm3 ethanolu a varný kamínek. 3. Zkumavku uzavřeme zátkou opatřenou zahnutou odvodnou trubičkou. 4. Opatrně zahříváme. 5. Konec odvodné trubičky zavedeme do zkumavky s odbarveným Schiffovým činidlem tak, aby konec trubičky sahal asi 1 mm nad hladinu roztoku činidla. 6. Pozorujeme. 7. Odvodnou trubičku zavedeme též do zkumavky s Lugolovým roztokem. Pozorování: Původně oranžová chromová směs se zbarví do zelena a unikající páry acetaldehydu reagují s odbarveným Schiffovým činidlem za vzniku fialového zbarvení. Při zavádění par acetaldehydu do Lugolova roztoku, je po chvíli cítit charakteristický zápach jodoformu. Závěr: Oxidací ethanolu jsme připravili acetaldehyd, který jsme dokázali Schiffovým činidlem a Lugolovým roztokem. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J 10
ADICE HYDROGENSIŘIČITANU SODNÉHO NA ACETALDEHYD
5 + doba reakce
Princip: Typickou reakcí aldehydů je nukleofilní adice – AdN. Na acetaldehyd se aduje NaHSO3 za vzniku acetaldehydbisulfitu, podobná reakce probíhá také s benzaldehydem. Chemikálie: acetaldehyd CH3COH: R 12-36/37-40; S (2-)16-33-36/37 hydrogensiřičitan sodný (nasycený roztok) NaHSO3 kyselina chlorovodíková (w = 10%) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 Pomůcky: zkumavka, pipety, kapátko, zátka Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 0,5 cm3 acetaldehydu. 2. Přidáme 3 cm3 roztoku hydrogensiřičitanu sodného. 3. Zkumavku chladíme a třepeme tak dlouho, až vznikne krystalická látka. 4. Přidáme několik kapek kyseliny chlorovodíkové. Krystalky se rychle rozpustí. Rovnice: Reakce acetaldehydu s hydrogensiřičitanem sodným probíhá jako adice nukleofilní: CH3CHO + NaHSO3 CH3CHOHSO3Na acetaldehydbisulfit Závěr: Nukleofilní adicí hydrogensiřičitanu sodného na acetaldehyd jsme připravili acetaldehydbisulfit. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch acetaldehyd: těkavý, hypnotické účinky, dráždí oční sliznice
při požití: vyvoláme zvracení, podáme aktivní uhlí R, S – věty: R 12-36/37-40: extrémně hořlavý; dráždí oči a dýchací orgány; možné nebezpečí nevratných účinků R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)16-33-36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny; používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice
Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J 11
KONDENZACE ACETALDEHYDU V ALKALICKÉM PROSTŘEDÍ - ALDOLOVÁ KONDENZACE
10
Princip: Aldehydy, které mají na α-uhlíku vodíky, se chovají jako C-kyseliny, které nejčastěji působením báze, vytváří na uhlíku volný elektronový pár. Působením báze vzniklý anion reaguje s karbonylovou skupinou další molekuly a vznikají αhydroxyaldehydy. Následuje AdN na karbonylový uhlík. Tato reakce se nazývá aldolová kondenzace. Chemikálie: acetaldehyd CH3COH: R 12-36/37-40; S (2-)16-33-36/37 hydroxid sodný (w = 20%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, kapátka, vodní lázeň, trojnožka, azbestová síťka, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky se 3 cm3 vody přidáme 1 cm3 acetaldehydu a 0,5 cm3 NaOH. 2. Směs protřepeme. 3. Zahříváme na vodní lázni. Pozorování: Obsah zkumavky zhnědne, případně zhoustne. Závěr: Aldolovou kondenzací acetaldehydu v alkalickém prostředí jsme připravili acetaldol. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny acetaldehyd: těkavý, hypnotické účinky, dráždí oční sliznice
při požití: vyvoláme zvracení, podáme aktivní uhlí R, S – věty: R 12-36/37-40: extrémně hořlavý; dráždí oči a dýchací orgány; možné nebezpečí nevratných účinků R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)16-33-36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny; používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J 12
PŘÍPRAVA PROPIONALDEHYDU
30
Princip: Propionaldehyd (propanal) se připraví oxidací propan-1-olu do 1. stupně (ve 2. stupni oxidace vzniká kyselina propionová). K oxidaci použijeme roztok dichromanu draselného okyselený kyselinou sírovou. Chemikálie: propan-1-ol C3H7OH: R 11; S (2-)7-16 dichroman draselný (nasycený roztok) K2Cr2O7: R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53; S 53-45-60-61 kyselina sírová (w = 10%) H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 síran hořečnatý (bezvodý) MgSO4 Pomůcky: destilační baňka, Claisenův nástavec, dělicí nálevka, teploměr, předloha, velké zkumavky, varné kamínky, pipeta Pracovní postup: 1. Do destilační baňky nalijeme 30 cm3 propan-1-olu. 2. Přidáme varné kamínky. 3. Do prvního ramene Claisenova nástavce zasuneme dělicí nálevku s připravenou směsí rozpuštěného dichromanu draselného a zředěné kyseliny sírové (30 cm3 a 10 cm3). 4. Do druhého ramene nástavce zasuneme teploměr. 5. Činidlo přidáváme pozvolna. 6. Z reakční směsi destilujeme do chlazené předlohy za kontroly teploty nízkovroucí propionaldehyd (teplota varu 49 °C). Při zvýšení teploty destiluje ze směsi již kyselina propionová. 7. Čistý aldehyd lze získat redestilací surového produktu. 8. Vysušení provedeme bezvodým síranem hořečnatým. Rovnice: Oxidace propan-1-olu oxidační směsí vyjadřuje rovnice: 3 CH3(CH2)2OH + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 3 CH3CH2CHO + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7 H2O Poznámky: Mírný průběh oxidace pro zachycení aldehydu se docílí přikapáváním oxidační směsi do vroucího alkoholu. Opačný postup, tj. přidávání alkoholu do zahřívané reakční směsi, vede k energické oxidaci za vzniku kyseliny. Dichroman sodný oproti draselnému je ve vodě lépe rozpustný. Běžně lze použít obě sloučeniny. Závěr: Oxidací propan-1-olu jsme připravili propanal. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
dichroman draselný: leptá sliznice, nebezpečí pro oči, karcinogenní R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53: může vyvolat rakovinu při vdechování; může vyvolat poškození dědičných vlastností; zdraví škodlivý při styku s kůží; toxický při požití, vysoce toxický při vdechování; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží; vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S 53-45-60-61: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); tento materiál nebo jeho obal musí být zneškodněn jako nebezpečný odpad; při požití nevyvolávejte zvracení: okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc a ukažte tento obal nebo označení Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
J 13
REAKCE BENZALDEHYDU
15 + 60 stání
Princip: Benzaldehyd, první v aromatické řadě těchto sloučenin, je kapalina hořkomandlové vůně. Oxidací benzaldehydu vzniká kyselina benzoová. Také zde je typickou reakcí nukleofilní adice. Na benzaldehyd lze také adovat hydrogensiřičitan sodný za vzniku benzaldehydbisulfitu. Chemikálie: hydrogensiřičitan sodný (nasycený roztok) NaHSO3 benzaldehyd C6H5CHO: R 22; S (2-)24 směs ledu a vody Pomůcky: hodinové sklo, velká zkumavka, kádinka, kapátka Pracovní postup: a) 1. Benzaldehyd odlijeme na hodinové sklíčko. 2. Po chvilce stání na vzduchu se oxiduje na kyselinu benzoovou. b) 1. Benzaldehyd nalijeme do velké zkumavky. 2. Přidáme roztok disiřičitanu sodného. 3. Směs protřepeme a necháme ji 1 hodinu stát v ledové lázni. Pozorování: a) Po chvilce stání na vzduchu pozorujeme vyloučení bílých krystalků kyseliny benzoové. b) Po hodině stání v ledové lázni se ze směsi vyloučí bílý krystalický produkt. Poznámky: a) Oxidaci benzaldehydu kyslíkem ze vzduchu vyjadřuje rovnice: O (vzdušný)
C6H5CHO C6H5COOH b) Reakce benzaldehydu s hydrogensiřičitanem sodným probíhá jako adice nukleofilní: C6H5CHO + NaHSO3 C6H5CHOHSO3Na benzaldehydbisulfit Roztok hydrogensiřičitanu sodného připravíme rozpuštěním Na2S2O5 ve vodě: S2O52- + H2O 2 HSO3- Roztok je vhodné ještě dosytit plynným SO2. Závěr: Oxidací benzaldehydu vzniká krystalická kyselina benzoová. Nukleofilní adicí benzaldehydu jsme připravili krystalický benzaldehydbisulfit. R, S – věty: R 22: zdraví škodlivý při požití S (2-)24: (uchovávejte mimo dosah dětí); zamezte styku s kůží Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
J 14
OXIDACE BENZALDEHYDU
5 + doba stání
Princip: Aldehydy jsou mimořádně snadno oxidovatelné. Jejich oxidace probíhá již vzdušným kyslíkem, pomocí manganistanu draselného probíhá oxidace okamžitě. Chemikálie: benzaldehyd C6H5CHO: R 22; S (2-)24 manganistan draselný KMnO4: R 8-22; S (2) Pomůcky: hodinové sklíčko, kapátko, zkumavka Pracovní postup: 1. Na hodinové sklíčko dáme několik kapek benzaldehydu. 2. Necháme asi 20 minut stát při laboratorní teplotě. 3. Do velmi zředěného roztoku manganistanu draselného dáme několik kapek benzaldehydu. 4. Obsah zkumavky protřepeme. Pozorování: Na hodinovém sklíčku se vyloučí bílé (případně nažloutlé) krystalky kyseliny benzoové. Původně fialová barva roztoku manganistanu draselného se téměř okamžitě mění na hnědou. Závěr: Oxidací benzaldehydu jsme získali kyselinu benzoovou. Bezpečnost práce: manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 22: zdraví škodlivý při požití S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)24: (uchovávejte mimo dosah dětí); zamezte styku s kůží Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J 15
PŘÍPRAVA ACETONU
20
Princip: Větší objem acetonu (propanonu) se preparativně získá oxidací sekundárního alkoholu, propan-2-olu. K oxidaci použijeme roztok dichromanu draselného okyselený kyselinou sírovou. Chemikálie: propan-2-ol CH3CHOHCH3: R 11; S (2-)7-16 dichroman draselný (nasycený roztok) K2Cr2O7: R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53; S 53-45-60-61 kyselina sírová (w = 10%) H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 síran hořečnatý (bezvodý) MgSO4 octan vápenatý (CH3COO)2Ca písek směs vody a ledu Schiffovo činidlo Pomůcky: destilační baňka, Claisenův nástavec, dělicí nálevka, teploměr, předloha, velká zkumavka, stojan s příslušenstvím, držák, odvodná trubice, kádinka, kahan, varné kamínky, odměrný válec, zápalky, zkumavka, váhy, chemická lžička Pracovní postup: a) 1. Do destilační baňky nalijeme 30 cm3 propan-2-olu. 2. Přidáme varné kamínky. 3. Do prvého ramene Claisenova nástavce zasuneme dělicí nálevku s připravenou směsí roztoku dichromanu draselného, okyseleného kyselinou sírovou. 4. Do druhého ramene nástavce zasuneme teploměr. 5. Po přidání oxidačního činidla k alkoholu destilujeme za kontroly teploty nízkovroucí propanon (teplota varu 56 °C) do chlazené předlohy. 6. Vysušení provedeme bezvodým síranem hořečnatým. b) 1. Do velké zkumavky nasypeme 20 g octanu vápenatého promíseného se stejným dílem písku a vodorovně rozprostřeného ve zkumavce. 2. Zkumavku připevníme na stojanu ve vodorovné poloze a opatříme odvodnou trubicí ke kondenzaci produktu. 3. Začneme intenzívně zahřívat silným plamenem po celé délce zkumavky. 4. Destilát zachycujeme ve zkumavce chlazené zvnějšku směsí vody a ledu. 5. Surový aceton redestilujeme v destilační aparatuře (teplota varu 56 °C). Oba produkty zkoumáme Schiffovým činidlem. Rovnice: a) Oxidaci propan-2-olu oxidační směsí vyjadřuje rovnice: 3 CH3CHOHCH3 + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 3 CH3COCH3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7 H2O b) Tepelný rozklad octanu vápenatého vyjadřuje rovnice: (CH3COO)2Ca CH3COCH3 + CaCO3
Obrázek: Příprava acetonu
Závěr: Oxidací propan-2-olu jsme připravili aceton. Bezpečnost práce: propan-2-ol: mírné narkotické účinky kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dichroman draselný: leptá sliznice, nebezpečí pro oči, karcinogenní R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53: může vyvolat rakovinu při vdechování; může vyvolat poškození dědičných vlastností; zdraví škodlivý při styku s kůží; toxický při požití, vysoce toxický při vdechování; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží; vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření S 53-45-60-61: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); tento materiál nebo jeho obal musí být zneškodněn jako nebezpečný odpad; při požití nevyvolávejte zvracení: okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc a ukažte tento obal nebo označení
Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
J 16
PŘÍPRAVA ACETONU Z OCTANU SODNÉHO
15
Princip: Aceton připravíme pyrolýzou pevného octanu vápenatého. Chemikálie: octan sodný (bezvodý práškový) CH3COONa Lugolův roztok: R 20/21; S (2-)23-25 nitroprussid sodný (krystalický) Na2[Fe(CN)5]NO kyselina chlorovodíková (w = 20%) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, váhy, chemická lžička, zátka, odvodná trubička, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, kapátka, držák na zkumavky, stojan na zkumavky Pracovní postup: 1. Do suché zkumavky vsypeme 2 g bezvodého octanu sodného. 2. Zkumavku uzavřeme zátkou se zahnutou odvodnou trubičkou. 3. Zkumavku upevníme do stojanu v téměř vodorovné poloze. 4. Opatrně zahříváme. 5. Jakmile se sůl roztaví a obsah zkumavky začne hnědnout, zavedeme odvodnou trubičku do zkumavky s 2-3 cm3 vody (trubička musí být ponořena ve vodě). 6. Za několik vteřin je reakce ukončena a ze zkumavky je cítit vůně acetonu. 7. Do zkumavky, kde jsme tavili octan sodný, dáme 3-5 kapek kyseliny chlorovodíkové. 8. Pozorujeme rozklad vzniklého uhličitanu sodného. 9. Obsah zkumavky s acetonem rozdělíme na dvě poloviny. 10. K první polovině přidáme 3-5 kapek Lugolova roztoku a zkumavku opatrně zahřejeme. Při zahřívání je cítit charakteristický zápach jodoformu. 11. Do druhé poloviny roztoku přidáme několik krystalků nitroprussidu sodného a roztok zalkalizujeme 5-7 kapkami roztoku NaOH. Roztok se okamžitě zbarví červeně. Závěr: Pyrolýzou octanu sodného jsme připravili aceton. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv)
zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch octan sodný: místně dráždí
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláváme zvracení nitroprussid sodný: toxický R, S – věty: R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J 17
DŮKAZ ACETONU ROZTOKEM SALICYLALDEHYDU
20
Princip: Chemikálie: aceton (CH3)2CO: R 11; S (2-)9-16-23-33 salicylaldehyd (o-hydroxybenzaldehyd) koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, kapátka, pipeta, vodní lázeň, kahan, zápalky, trojnožka, azbestová síťka Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme asi 0,5 cm3 acetonu. 2. Přidáme 0,5 cm3 salicylaldehydu. 3. Potom přidáme 4 cm3 vody a nakonec 2 cm3 kyseliny sírové. 4. Zkumavku opatrně zahříváme ve vodní lázni asi 15 minut. 5. Pozorujeme změny barvy horní vrstvičky. Závěr: Aceton jsme dokázali roztokem salicylaldehydu. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J 18
REAKCE ACETONU S ČINIDLY REAGUJÍCÍMI S ALDEHYDY
10
Princip: Ketony na rozdíl od aldehydů se při reakci se slabými oxidačními činidly neoxidují a tudíž neredukují ani příslušná činidla. Chemikálie: aceton CH3COCH3: R 11; S (2-)9-16-23-33 Fehlingův roztok: R 22-36/38; S (2-)22 + R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Tollensovo činidlo Schiffovo činidlo Pomůcky: 3 zkumavky, kalibrovaná zkumavka nebo dělená pipeta, 3 kapátka, držák na zkumavky, stojan na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do tří zkumavek dáme po 1 cm3 acetonu. 2. Přikápneme Fehlingův roztok, Tollensovo činidlo, Schiffovo činidlo. 3. Zahřejeme. 4. Pozorujeme. Pozorování: Reakce acetonu s Fehlingovým roztokem, Tollensovým činidlem, Schiffovým činidlem neprobíhá ani po zahřátí. Závěr: Reakce acetonu s činidly reagujícími s aldehydy neprobíhají. Bezpečnost práce: aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
J 19
JODOFORMOVÁ ZKOUŠKA
5
Princip: Principem jodoformové zkoušky je reakce zkoumané látky s jodem a hydroxidem draselným (hydroxidem sodným). Při pozitivní zkoušce vzniká jodoform. Reakci dává řada organických sloučenin, alkoholy, aldehydy, ketony. Chemikálie: aceton (CH3)2CO: R 11; S (2-)9-16-23-33 jod I2: R 20/21; S (2-)23-25 hydroxid draselný (w = 10%) KOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: zkumavka, odměrný válec, chemická lžička, váhy, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 1 cm3 acetonu a v něm rozpustíme 1 g jodu. 2. Zvolna přikapáváme hydroxid draselný až do začátku vylučování žlutých krystalků. Pozorování: Reakcí acetonu s jodem v alkalickém prostředí vznikají žluté krystalky jodoformu. Rovnice: CH3COCH3 + 3 I2 + 4 KOH CHI3 + 3 KI + CH3COOK + 3 H2O Poznámky: Reakci je možné provézt i s ethanolem. Závěr: Pozitivní jodoformovou zkouškou jsme dokázali aceton. Bezpečnost práce: hydroxid draselný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny jod: esenciální prvek, dráždivé účinky
při požití: vypijeme 0,5 l mléka nebo vody s rozmíchaným škrobem (moukou) nebo s rozšlehanými bílky, nevyvoláváme zvracení zasažení očí: vyplachujeme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou nebo roztokem thiosíranu sodného nadýchání: tělesný klid aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 20/21: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte
toto označení) S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
J 20
LEGALOVA ZKOUŠKA
5
Princip: Chemikálie: aceton (CH3)2CO: R 11; S (2-)9-16-23-33 nitroprussid sodný (w = 0,5%) Na2[Fe(CN)5]NO hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: zkumavka, kapátka Pracovní postup: 1. K několika kapkám acetonu přidáme asi 2 cm3 nitroprussidu sodného. 2. Roztok zalkalizujeme asi 10 kapkami NaOH. 3. Pozorujeme zbarvení roztoku. Pozorování: Vzniká červenohnědé zbarvení. Poznámky: Vodný roztok nitroprussidu sodného musí být čerstvě připravený. Závěr: Vznikem červenohnědého zbarvení jsme dokázali aceton. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu nitroprussid sodný: toxický R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J 21
PŘÍPRAVA CYKLOPENTANONU
45
Princip: Cyklopentanon je bezbarvá kapalina s hustotou 0,95 g⋅cm-3 a s teplotou varu 131°C. Tento cyklický keton se dá získat destilací barnaté nebo vápenaté soli kyseliny adipové. Chemikálie: kyselina adipová COOH(CH2)4COOH: R 36; S (2) hydroxid barnatý Ba(OH)2 nebo hydroxid vápenatý Ca(OH)2 uhličitan draselný K2CO3 Pomůcky: frakční baňka (150 cm3), delší skleněná trubice (vzdušný chladič), velká zkumavka, kádinka s chladicí směsí ledu a vody, kahan, stojan s příslušenstvím, zápalky, dělicí nálevka, váhy, teploměr, chemická lžička Pracovní postup: 1. 20 g práškové kyseliny adipové smísíme se 3 g hydroxidu barnatého (nebo vápenatého) a vsypeme do frakční baňky. 2. K baňce připojíme delší skleněnou trubici (vzdušný chladič) ústící do zkumavky chlazené zvnějšku směsí vody a ledu. 3. Obsah baňky zahříváme do roztavení směsi a vzniku kondenzátu. 4. Směs vydestilujeme až na malý zbytek v baňce. 5. Destilát protřepeme v dělicí nálevce s kousky uhličitanu draselného, abychom oddělili vodní vrstvu. 6. Keton po oddělení vysušíme a redestilujeme. 7. Jímáme frakci v rozmezí 129-130 °C. Rovnice: Přípravu cyklopentanonu zapíšeme rovnicí: Ba(OH)2
COOH(CH2)4COOH (CH2)4CO Poznámky: Kyselinu adipovou lze získat např. oxidací cyklohexenu kyselinou dusičnou. Oxidace má velmi bouřlivý průběh a je třeba ji provést pozvolna za kontroly teploty reakční směsi (zahřívání pod refluxem delší dobu a případné chlazení). Závěr: Destilací barnaté soli kyseliny adipové jsme připravili cyklopentanon. Bezpečnost práce: hydroxid vápenatý: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 36: dráždí oči S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
J 22
PŘÍPRAVA HEXAMETHYLENTETRAAMINU (UROTROPINU)
7
Princip: Reakcí formaldehydu s amoniakem vzniká cyklická sloučenina hexamethylentetraamin. Urotropin se v lékařství používá jako desinfekční prostředek. Chemikálie: formaldehyd (w = 40%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 amoniak (koncentrovaný roztok) NH4OH kyselina chlorovodíková (2 M) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 destilovaná voda Pomůcky: porcelánová miska, pipety, tyčinka, zkumavka, indikátorový papírek, kapátko, držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. V malé porcelánové misce smícháme 2 cm3 formaldehydu a 2 cm3 amoniaku. 2. Roztok velmi opatrně odpaříme do sucha. 3. V misce zůstanou bílé krystalky urotropinu. 4. Část krystalků rozpustíme ve vodě a změříme pH roztoku. 5. Potom přidáme 3-5 kapek HCl. 6. Obsah zkumavky za protřepávání povaříme. 7. Objeví se charakteristický zápach formaldehydu. Závěr: Reakcí formaldehydu s amoniakem jsme připravili hexamethylentetraamin. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch formaldehyd: dráždivé účinky R, S – věty: R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte
toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
J 23
PŘÍPRAVA AMINOPLASTU
10
Princip: Účinkem vodného roztoku formaldehydu vzniká hydroxymethylmočovina. Za vhodných podmínek tvoří makromolekulární pryskyřice (aminoplasty). Chemikálie: formaldehyd (w = 40%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 močovina (krystalická) (NH2)2CO koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 Pomůcky: zkumavka, váhy, chemická lžička, pipeta, kapátko, vodní lázeň, teploměr, trojnožka, azbestová síťka, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Ve zkumavce se 3 cm3 formaldehydu rozpustíme 1 g močoviny. 2. Přidáme kapku kyseliny chlorovodíkové. 3. Zkumavku zahříváme ve vodní lázni na 80 °C. Pozorování: Po chvíli začne obsah zkumavky tuhnout. Ve zkumavce vzniká aminoplast. Závěr: Kondenzací močoviny s formaldehydem jsme připravili aminoplast. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch formaldehyd: dráždivé účinky R, S – věty: R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li to možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K1
PŘÍPRAVA KYSELINY MRAVENČÍ Z CHLOROFORMU A JEJÍ DŮKAZ
5
Princip: Chloroform v přítomnosti hydroxidu za varu hydrolyzuje za vzniku formaldehydu, který se snadno oxiduje na kyselinu mravenčí. Chemikálie: chloroform CHCl3: R 22-38-40-48/20/22; S (2-)36/37 hydroxid sodný (2 M) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 dusičnan stříbrný (w = 2%) AgNO3: R 34; S (1/2-)26-45 amoniak (koncentrovaný roztok) NH4OH Pomůcky: zkumavka, pipety, držák na zkumavky, kahan, zápalky, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky s 0,5 cm3 chloroformu přidáme 1,5 cm3 hydroxidu sodného. 2. Vytvoří se dvě oddělené vrstvy, protože se chloroform s vodou nemísí. 3. Tuto směs opatrně zahřejeme, až zmizí vrstva chloroformu. 4. Ke vzniklému roztoku přidáme několik kapek čerstvě připraveného amoniakálního roztoku dusičnanu stříbrného. Pozorování: Vzniká černá sraženina kovového stříbra nebo stříbrné zrcátko na stěnách zkumavky, což dokazuje přítomnost kyseliny mravenčí. Rovnice: CHCl3 + 3 NaOH HCOOH + 3 NaCl + H2O Závěr: Z chloroformu jsme připravili kyselinu mravenčí. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny dusičnan stříbrný: leptá pokožku, při požití toxický chloroform: narkotické a karcinogenní účinky R, S – věty: R 22-38-40-48/20/22: zdraví škodlivý při požití; dráždí kůži; možné nebezpečí nevratných účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu,
nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K2
PŘÍPRAVA KYSELINY MRAVENČÍ Z METHANOLU
5
Princip: Karboxylové kyseliny obsahují ve svých molekulách skupinu -COOH. Nejjednodušší karboxylovou kyselinou je kyselina mravenčí (methanová). Kyselinu mravenčí lze připravit oxidací methanolu. Průmyslově významná je přímá syntéza kyseliny z vody a oxidu uhelnatého. Chemikálie: methanol CH3OH: R 11-23/25; S (1/2-)7-16-24-45 dichroman draselný (w = 50%) K2Cr2O7: R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53; S 53-45-60-61 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: velká zkumavka, pipeta, kapátko, držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. K 10 cm3 methanolu ve velké zkumavce opatrně přikapáváme roztok K2Cr2O7 okyselený H2SO4. 2. Zkumavku mírně zahříváme. 3. Vznikající kyselina se projeví ostrým zápachem. Rovnice: 3 CH3OH + 2 K2Cr2O7 + 8 H2SO4 3 HCOOH + 2 K2SO4 + 2 Cr2(SO4)3 + 11 H2O Poznámky: Pozor při práci s jedy (methanol a K2Cr2O7), s hořlavinami (methanol) a se žíravinami (kyselina sírová). Závěr: Oxidací methanolu jsme připravili kyselinu mravenčí. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dichroman draselný: leptá sliznice, nebezpečí pro oči, karcinogenní R, S – věty: R 11-23/25: vysoce hořlavý; toxický při vdechování a při požití R 35: způsobuje těžké poleptání R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53: může vyvolat rakovinu při vdechování; může vyvolat poškození dědičných vlastností; zdraví škodlivý při styku s kůží; toxický při požití, vysoce toxický při vdechování; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží; vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí S (1/2-)7-16-24-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s kůží; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení)
S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S 53-45-60-61: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); tento materiál nebo jeho obal musí být zneškodněn jako nebezpečný odpad; při požití nevyvolávejte zvracení: okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc a ukažte tento obal nebo označení Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
K3
OXIDACE KYSELINY MRAVENČÍ
7
Princip: Oxidací kyseliny mravenčí směsí kyseliny sírové a manganistanu draselného vzniká voda a oxid uhličitý, který je možno dokázat např. reakcí s vápennou vodou. Chemikálie: koncentrovaná kyselina mravenčí HCOOH: R 35; S (1/2-)23-26-45 kyselina sírová (2 M) H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 manganistan draselný (2 M) KMnO4: R 8-22; S (2) vápenná voda Pomůcky: zkumavky, pipety, zátka, odvodná trubička, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 1-2 cm3 kyseliny mravenčí. 2. Přidáme 1-2 cm3 kyseliny sírové a 1-2 cm3 manganistanu draselného. 3. Zkumavku uzavřeme zátkou se zahnutou odvodnou trubičkou. 4. Konec odvodné trubičky zavedeme do zkumavky s vápennou vodou. 5. Zkumavku s reakční směsí opatrně zahříváme. Pozorování: Po krátké chvíli pozorujeme, že se roztok v zahřívané zkumavce odbarvuje a ve zkumavce s vápennou vodou vzniká zákal vyloučeného uhličitanu. Poznámky: Vodný roztok manganistanu draselného musí být čerstvě připraven. Závěr: Oxidací kyseliny mravenčí vzniká voda a oxid uhličitý, který jsme dokázali vznikem bílého zákalu uhličitanu vápenatého. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch vápenná voda: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou,
neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K4
REDUKČNÍ ÚČINKY KYSELINY MRAVENČÍ
5
Princip: Kyselina mravenčí má silné redukční vlastnosti, protože může reagovat i jako aldehyd. Proto redukuje Tollensovo činidlo za vylučování černého kovového stříbra. Chemikálie: kyselina mravenčí HCOOH: R 35; S (1/2-)23-26-45 Tollensovo činidlo Pomůcky: zkumavka, dělená pipeta, držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 0,5 cm3 kyseliny mravenčí. 2. Přidáme Tollensovo činidlo. 3. Zahřejeme. 4. Pozorujeme slabé redukční účinky. Pozorování: Na stěnách zkumavky se objeví stříbrné zrcátko. Rovnice: 2 Ag(NH3)2OH + HCOOH 2 Ag + H2CO3 + 4 NH3 + H2O Poznámky: Kyselina mravenčí se v průběhu reakce oxiduje na kyselinu uhličitou. Závěr: Redukční vlastnosti kyseliny mravenčí jsme dokázali její reakcí s Tollensovým činidlem za vzniku kovového stříbra. R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
K5
ROZKLAD KYSELINY MRAVENČÍ
5
Princip: K destrukci celé molekuly organické kyseliny zpravidla dochází dekarboxylací. Toho lze dosáhnout působením dehydratačního činidla nebo vlivem vyšší teploty. Kyselina mravenčí se působením koncentrované kyseliny sírové (činidlo odnímající vodu) rozkládá na oxid uhelnatý a vodu. Chemikálie: koncentrovaná kyselina mravenčí HCOOH: R 35; S (1/2-)23-26-45 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: zkumavka, kapátka, zátka, odvodná trubička, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 1-2 cm3 kyseliny mravenčí. 2. Přidáme 1-2 cm3 kyseliny sírové. 3. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubičkou, která je na konci zúžená. 4. Opatrně zahříváme. 5. Vznikající oxid uhelnatý zapálíme u konce odvodné trubičky. Pozorování: Vznikající plyn hoří modrým plamenem. Rovnice: H2SO4
HCOOH CO + H2O 2 CO + O2 2 CO2 Závěr: Dekarboxylací kyseliny mravenčí vzniká oxid uhelnatý a voda. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K6
REAKCE KYSELINY MRAVENČÍ S DICHROMANEM DRASELNÝM
5
Princip: Chemikálie: kyselina mravenčí HCOOH: R 35; S (1/2-)23-26-45 dichroman draselný (nasycený roztok) K2Cr2O7: R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53; S 53-45-60-61 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: zkumavka, pipeta, kapátka, držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 2 cm3 dichromanu draselného. 2. Přidáme 1 cm3 kyseliny sírové a 0,5 cm3 kyseliny mravenčí. 3. Mírně zahřejeme. 4. Pozorujeme změnu barvy. Pozorování: Změna barvy odpovídá změně oxidačního čísla atomu chromu. Závěr: Reakcí kyseliny mravenčí s dichromanem draselným dochází k oxidaci kyseliny za vzniku vody a oxidu uhličitého, což se projeví barevnou změnou zredukovaného dichromanu draselného. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dichroman draselný: leptá sliznice, nebezpečí pro oči, karcinogenní R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53: může vyvolat rakovinu při vdechování; může vyvolat poškození dědičných vlastností; zdraví škodlivý při styku s kůží; toxický při požití; vysoce toxický při vdechování; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží; vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S 53-45-60-61: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce;
v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); tento materiál nebo jeho obal musí být zneškodněn jako nebezpečný odpad; zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
K7
ESTERIFIKACE KYSELINY MRAVENČÍ ETHANOLEM
10
Princip: Estery vznikají působením organických kyselin na alkoholy. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 koncentrovaná kyselina mravenčí HCOOH: R 35; S (1/2-)23-26-45 Pomůcky: zkumavky, kádinka se studenou vodou, odměrný válec, držák na zkumavky, stojan na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Ve zkumavce chlazené vodou smícháme 2 cm3 ethanolu se 4 cm3 kyseliny sírové. 2. Zchlazenou směs vlijeme do druhé zkumavky s 1 cm3 kyseliny mravenčí. 3. Mírně zahřejeme. 4. Ucítíme příjemnou vůni mravenčanu ethylnatého. Závěr: Esterifikací kyseliny mravenčí s ethanolem jsme připravili mravenčan ethylnatý. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě
vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený, uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Absolínová, H. Organická chemie – cvičení. Brno: MZLU v Brně. ISBN 80-7157-5739
K8
REAKCE MRAVENČANU SODNÉHO
15
Princip: Mravenčan sodný je sůl kyseliny mravenčí. Působením vyšší teploty se rozkládá za vzniku vodíku a sodné soli kyseliny šťavelové. Chemikálie: mravenčan sodný HCOONa Pomůcky: velká zkumavka, váhy, chemická lžička, skleněná hořáková trubice, kahan, držák, stojan s příslušenstvím, zátka, zápalky Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky nasypeme 5 g mravenčanu sodného. 2. Zkumavku vodorovně uchytíme do držáku na stojanu a uzavřeme zátkou, kterou prochází delší skleněná trubice. 3. Zkumavku opatrně zahříváme. 4. Po chvíli, až je ze zkumavky vypuzen vzduch, který tvoří se vznikajícím plynem výbušnou směs, plyn na konci skleněné trubice zapálíme. Pozorování: Plyn hoří světle žlutým plamenem. Žlutavé zabarvení plamene je způsobeno přítomností iontů Na+ ze skla (křemičitan sodný). Rovnice: Tepelný rozklad mravenčanu sodného vyjadřuje rovnice: 2 HCOONa H2 + (COONa)2 Závěr: Rozkladem mravenčanu sodného jsme připravili šťavelan sodný a vodík. Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
K9
PŘÍPRAVA A REAKCE KYSELINY OCTOVÉ
5 a) 10 b)
Princip: Důležitou karboxylovou kyselinou je kyselina octová (ethanová), CH3COOH. Kyselinu octovou lze připravit oxidací ethanolu oxidační směsí (okyselený roztok dichromanu draselného). K důkazu připravené kyseliny octové, která se projeví již ostrým zápachem, se provede její reakce s roztokem FeCl3. Vznikne topasové zbarvení roztoku, zřetelně odlišné od barvy roztoku FeCl3 Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 kyselina sírová (w = 10%) H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 kyselina octová CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 chlorid železitý (w = 10%) FeCl3 dichroman draselný K2Cr2O7: R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53; S 53-45-60-61 Pomůcky: velké zkumavky, kahan, zápalky, odměrný válec, držák na zkumavky, kapátka Pracovní postup: a) Příprava kyseliny octové 1. K 10 cm3 ethanolu ve velké zkumavce opatrně přikapáváme roztok K2Cr2O7 okyselený H2SO4. 2. Zkumavku mírně zahříváme. 3. Vznikající kyselina se projeví ostrým zápachem. b) 1. 2. 3. 4.
Kvalitativní důkaz kyseliny octové Do zkumavky dáme 1 cm3 kyseliny octové. Přidáme několik kapek FeCl3. Sledujeme změnu zbarvení. Výslednou barvu srovnáme s roztokem FeCl3.
Pozorování: a) Vzniká kyselina octová. b) Při reakci kyseliny octové s roztokem FeCl3 vzniká topasové, hnědavě opalizující zabarvení, které je způsobeno vznikem komplexní sloučeniny kyseliny se železem. Roztok činidla FeCl3 je zbarven žlutě. Rovnice: Přípravu kyseliny octové vyjadřuje rovnice: 5 CH3CH2OH + 4 KMnO4 + 6 H2SO4 5 CH3COOH + 2 K2SO4 + 4 MnSO4 + 11 H2O Poznámky: Jako oxidační činidlo můžeme v úloze za a) použít také okyselený roztok K2Cr2O7. Příprava většího množství kyseliny se provádí destilací z reakční směsi ethanolu, oxidačního činidla (K2Cr2O7, KMnO4) a kyseliny sírové. Závěr: Oxidací ethanolu jsme připravili kyselinu octovou, jež jsme dokázali roztokem chloridu železitého. Bezpečnost práce: kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch dichroman draselný: leptá sliznice, nebezpečí pro oči, karcinogenní R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání R 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53: může vyvolat rakovinu při vdechování; může vyvolat poškození dědičných vlastností; zdraví škodlivý při styku s kůží; toxický při požití, vysoce toxický při vdechování; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží; vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S 53-45-60-61: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); tento materiál nebo jeho obal musí být zneškodněn jako nebezpečný odpad; při požití nevyvolávejte zvracení: okamžitě vyhledejte
lékařskou pomoc a ukažte tento obal nebo označení Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
K 10
DŮKAZ KYSELINY OCTOVÉ
7
Princip: Kyselina octová je slabou kyselinou ve srovnání s kyselinami minerálními. Proto rozpustné octany snadno hydrolyzují. Chemikálie: octan sodný (krystalický) CH3COONa chlorid železitý (0,1 M) FeCl3 destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, chemická lžička, tyčinka, kapátko, držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme několik krystalků octanu sodného. 2. Přidáme tolik vody, až se octan sodný rozpustí. 3. Poté přidáme 3 kapky chloridu železitého. 4. Okamžitě vzniká červené zbarvení. 5. Vzniklý roztok zahřejeme opatrně k varu. 6. Obsah zkumavky necháme vychladnout. 7. Pozorujeme. Pozorování: Roztok se po zahřátí k varu odbarví a vyloučí se sraženina hydroxidu železitého. Po vychladnutí obsahu zkumavky se sraženina hydroxidu rozpouští a opět se objevuje červené zbarvení roztoku. Závěr: Kyselinu octovou jsme dokázali její hydrolýzou octanu sodného vznikem červeného zbarvení roztoku. Bezpečnost práce: octan sodný: místně dráždí
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláváme zvracení Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 11
VLASTNOSTI KYSELINY OCTOVÉ
10
Princip: Kyselina octová je velmi dobře rozpustná ve vodě. Je výborným rozpouštědlem mnohých organických sloučenin, čehož se využívá při organických preparacích. Má antiseptické vlastnosti. Se zásadami tvoří octany. Chemikálie: hydroxid sodný (w = 0,1%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 fenolftalein ocet (w = 8%) CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 hořčíková páska (Zn-plech): R 11-15; S (2-)7/8-43 Pomůcky: 2 Petriho misky, pipeta (kapátko) Pracovní postup: a) 1. Petriho misku naplníme do jedné poloviny hydroxidem sodným. 2. Přidáme 2 kapky fenolftaleinu. 3. K roztoku do středu misky přikapáváme ocet. 4. Pozorujeme. b) 1. Do Petriho misky nalijeme ocet. 2. Vložíme do něj kousek hořčíkové pásky (popř. zinkového plechu). 3. Pozorujeme. Pozorování: a) Roztok se přikapáváním octu odbarvuje. Probíhá neutralizace. b) Reakcí kovu s kyselinou se pozvolna vyvíjí plyn. Rovnice: a) NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O b) 2 CH3COOH + Mg (Zn) (CH3COO)2Mg ((CH3COO)2Zn) + H2 Závěr: Reakcí hydroxidu sodného s kyselinou octovou vzniká octan sodný. Reakcí kyseliny octové s kovem vzniká vodík a octan hořečnatý (octan zinečnatý). Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut
nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch fenolftalein: projímavé účinky, částečně se vstřebává R, S – věty: R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 11-15: vysoce hořlavý; při styku s vodou uvolňuje extrémně hořlavé plyny R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7/8-43: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený a suchý; v případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení, pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
K 12
TITRACE KYSELINY OCTOVÉ HYDROXIDEM SODNÝM
25
Princip: Neutralizační titrace tvoří skupinu odměrných stanovení, při nichž se využívá reakcí kyselin a zásad. Průběh neutralizačních titrací graficky vyjadřují tzv. titrační křivky. Chemikálie: kyselina octová CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 hydroxid sodný NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 fenolftalein destilovaná voda Pomůcky: titrační baňka (100 cm3), pipeta, byreta, nálevka, hodinové sklíčko, vodní lázeň, trojnožka, azbestová síťka, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do titrační baňky nalijeme 10 cm3 kyseliny octové. 2. Přidáme jako indikátor fenolftalein. 3. Titrujeme hydroxidem sodným. 4. Konec titrace se projeví zrůžověním roztoku. 5. Část produktu vlijeme na hodinové sklíčko. 6. Opatrně vysušíme na vodní lázni. 7. Po odpaření zůstane pevný zbytek octanu sodného. 8. Ten rozpustíme ve vodě a pozorujeme jeho hydrolýzu pomocí fenolftaleinu. Pozorování: Při hydrolýze octanu sodného pomocí fenolftaleinu vzniká hydroxid sodný, jehož pH je menší než 7 a fenolftalein zfialoví. Rovnice: CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O Závěr: Titrací kyseliny octové hydroxidem sodným jsme připravili octan sodný. Bezpečnost práce: kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny fenolftalein: projímavé účinky, částečně se vstřebává
R, S – věty: R 10-35: hořlavý, způsobuje těžké poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
K 13
REAKCE OCTANU SODNÉHO
20
Princip: Octan sodný je sůl slabé kyseliny octové a silné zásady - hydroxidu sodného. Vodný roztok octanu sodného je proto zásaditý. Působením vyšší teploty se CH3COONa . 3H2O dehydratuje. Bezvodá sůl se za horka rozkládá působením hydroxidu sodného za vzniku methanu a uhličitanu sodného. Chemikálie: octan sodný (trihydrát) CH3COONa . 3H2O fenolftalein natronové vápno (= směs NaOH a CaO) Pomůcky: zkumavka, porcelánový miska, kahan, tyčinka, exsikátor, tlouček, zápalky, trojnožka, azbestová síťka, chemické kleště Pracovní postup: a) 1. Krystalický trihydrát octanu sodného vyžíháme v porcelánové misce za stálého míchání tyčinkou. Sůl taje a uniká vodní pára. 2. Když se tavenina ustálí, přestaneme zahřívat. 3. Sklovitou hmotu necháme na misce v exsikátoru zcela vychladnout. 4. Pak ji rozetřeme, smícháme s natronovým vápnem a opět rozetřeme. 5. Získáme směs pro dekarboxylaci - bezvodou sůl octanu sodného, smísenou s natronovým vápnem. b) 1. Do vodného roztoku octanu sodného přikápneme fenolftalein. 2. Pozorujeme barevné změny. Pozorování: b) Roztok octanu sodného se po přidání fenolftaleinu barví červenofialově. Rovnice: Reakce octanu sodného zapíšeme rovnicemi: a) CH3COONa . 3H2O CH3COONa + 3 H2O krystalická sůl
bezvodá sůl
b) CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- (zásaditá reakce roztoku) Závěr: Dehydratací trihydrátu octanu sodného jsme získali směs pro dekarboxylaci. Bezpečnost práce: octan sodný: místně dráždí
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláváme zvracení fenolftalein: projímavé účinky, částečně se vstřebává Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 14
TEPELNÝ ROZKLAD OCTANU SODNÉHO
5
Princip: Tepelným rozkladem octanu sodného vzniká aceton a uhličitan sodný. Vznikající aceton je možno dokázat jodoformovou zkouškou nebo nitroprussidem sodným v alkalickém prostředí, kdy vzniká červené zbarvení. Chemikálie: octan sodný CH3COONa nitroprussid sodný Na2[Fe(CN)5NO] destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, zátka, odvodná trubička, chemická lžička, váhy, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky uzavřené zátkou s odvodnou trubičkou vsypeme 2 g octanu sodného. 2. Upevníme do stojanu. 3. Zahříváme. 4. Jakmile se sůl roztaví a začne hnědnout, zavedeme konec odvodné trubičky do zkumavky s 2 cm3 vody. 5. Vzniklý aceton je možno dokázat převedením na jodoform. 6. Zkoušku na aceton můžeme provést nitroprussidem sodným v alkalickém prostředí za vzniku červeného zbarvení. Závěr: Tepelným rozkladem octanu sodného jsme připravili aceton. Bezpečnost práce: octan sodný: místně dráždí
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláváme zvracení nitroprussid sodný: toxický Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 15
REAKCE KYSELINY OLEJOVÉ S MANGANISTANEM DRASELNÝM
5
Princip: Jedná se o oxidaci na dvojné vazbě pomocí manganistanu draselného. Vzniká kyselina dihydroxystearová a manganistan se redukuje na hnědý oxid manganičitý. Chemikálie: manganistan draselný KMnO4: R 8-22; S (2) kyselina olejová C17H33COOH Pomůcky: zkumavka, odměrný válec, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky vlijeme 4-5 cm3 zásaditého roztoku KMnO4. 2. Přidáme 2-3 kapky kyseliny olejové. 3. Protřepeme. 4. Pozorujeme probíhající barevné změny. Pozorování: Původně fialový roztok přejde do hnědého zbarvení. Závěr: Oxidací kyseliny olejové jsme připravili kyselinu dihydroxystearovou. Bezpečnost práce: manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 16
ADICE BROMU NA KYSELINU OLEJOVOU
5
Princip: Podstatou reakce je elektrofilní adice na dvojnou vazbu. Bromová voda se odbarvuje v důsledku vzniku kyseliny dibromstearové. Chemikálie: kyselina olejová C17H33COOH bromová voda Pomůcky: zkumavka, odměrný válec, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky vlijeme 4-5 cm3 bromové vody. 2. Přikapeme několik kapek kyseliny olejové. 3. Protřepeme. Pozorování: Bromová voda se odbarví. Rovnice: Br2
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)7CHBr-CHBr(CH2)7COOH Závěr: Elektrofilní adicí bromu na kyselinu olejovou jsme připravili kyselinu dibromstearovou. Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 17
PŘEVEDENÍ KYSELINY OLEJOVÉ NA KYSELINU ELAIDOVOU
5 + 1hod stání !
Princip: Kyselina olejová je bezbarvá olejovitá kapalina. Působením kyseliny dusité nebo hydrogensiřičitanem sodným se mění na formu trans - kyselinu elaidovou. Chemikálie: kyselina olejová C17H33COOH kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 dusitan sodný (nasycený roztok) NaNO2: R 8-25; S (1/2-)45 Pomůcky: zkumavka, pipety, odměrný válec Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 2 cm3 kyseliny olejové. 2. Přidáme 3 cm3 dusitanu sodného a 0,5 cm3 kyseliny sírové. 3. Směs dobře protřepeme a necháme stát. Pozorování: Působením kyseliny dusité přechází kapalná kyselina olejová na kyselinu elaidovou, pevnou krystalickou látku. Částečné ztuhnutí je patrné až po cca. 20 minutách. Po 1 hodině obsah zkumavky zcela ztuhne. Závěr: Působením kyseliny dusité jsme převedli kyselinu olejovou na kyselinu elaidovou. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-25: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; toxický při požití R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. –soukromá sdělení
K 18
PŘÍPRAVA KYSELINY BENZOOVÉ OXIDACÍ TOLUENU
10
Princip: Významnou aromatickou karboxylovou kyselinou je kyselina benzoová, C6H5COOH. Kyselinu benzoovou lze připravit oxidací benzaldehydu nebo oxidací toluenu. Dekarboxylací sodné soli kyseliny benzoové, benzoanu sodného, získáme též kyselinu benzoovou. Chemikálie: toluen C6H5CH3: R 11-20; S (2-)16-25-29-33 manganistan draselný (w = 5%) KMnO4: R 8-22; S (2) kyselina sírová (w = 10%) H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: zkumavka, pipety, kapátko, držák na zkumavky, kahan, zápalky, stojan s příslušenstvím, filtrační nálevka, filtrační papír, nůžky, tyčinka, kádinka Pracovní postup: 1. Do zkumavky se 2-3 cm3 toluenu přilijeme 2-3 cm3 manganistanu draselného, okyseleného kyselinou sírovou. 2. Směs protřepeme. 3. Zahřejeme. Fialová barva směsi zmizí v důsledku oxidace toluenu na kyselinu benzoovou. 4. Po odbarvení roztok za horka zfiltrujeme a ochladíme. Pozorování: Vylučují se bezbarvé krystalky kyseliny benzoové. Rovnice: KMnO4
C6H5CH3 C6H5COOH Poznámky: K pokusu je možno použít o-xylen, ze kterého vzniká kyselina ftalová. Závěr: Oxidací toluenu jsme připravili kyselinu benzoovou. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
toluen: dráždí pokožku R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 11-20: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)16-25-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s očima; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 19
DŮKAZ KYSELINY BENZOOVÉ
10
Princip: Chemikálie: kyselina benzoová (krystalická) C6H5COOH kyselina octová (w = 20%) CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 chlorid železitý (w = 0,1 M) FeCl3 peroxid vodíku (w = 30%) H2O2: R 8-34; S (1/2-)3-28-36/39-45 Pomůcky: chemická lžička, váhy, odměrný válec, kapátka, zkumavka, vodní lázeň, trojnožka, azbestová síťka, kahan, zápalky, tyčinka Pracovní postup: 1. K roztoku 0,2 g kyseliny benzoové ve 3 cm3 kyseliny octové přidáme 3-5 kapek chloridu železitého a 1 cm3 peroxidu vodíku. 2. Zkumavku se směsí zahříváme na vodní lázni. 3. Pozorujeme změnu zbarvení roztoku. Závěr: Barevnou změnou roztoku jsme dokázali kyselinu benzoovou. Bezpečnost práce: kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch peroxid vodíku: poškozuje sliznice, způsobuje popáleniny očí, při požití nebezpečí krvácení a poškození žaludku
při požití: vypijeme 0,5 l vody (mléka), nevyvoláváme zvracení, vyhledáme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, vyhledáme lékaře potřísnění kůže: omyjeme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-34: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje poleptání R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání S (1/2-)3-28-36/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte v chladnu; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím …(vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce, a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 20
SUBLIMACE KYSELINY BENZOOVÉ
10
Princip: Při sublimaci dochází k plynulému porušování rovnováhy v soustavě pevná látkapára. Rovnováha této soustavy je porušovaná tím, že páry látky plynule unikají do prostoru soustavy, kde dochází k jejich kondenzaci. Dochází tak k přechodu dané látky ze skupenství pevného ve skupenství plynné a zpět. Sublimací lze čistit krystalické látky, jejichž tenze par je nižší nežli je teplota tání. Chemikálie: kyselina benzoová C6H5COOH destilovaná voda Pomůcky: 3 hodinová skla, filtrační papír, nůžky, azbestová síťka, chemické kleště, trojnožka, kahan, zápalky, váhy, chemická lžička Pracovní postup: 1. Na spodní hodinové sklo rozložíme 2 g znečištěné kyseliny benzoové. 2. Sklo překryjeme děrovaným filtračním papírem a na něj přiklopíme horní hodinové sklo. 3. Na povrch skla položíme vlhký filtrační papír. 4. Spodní hodinové sklo opatrně zahříváme na azbestové síťce. 5. Na spodní straně horního skla chlazeného vlhkým filtračním papírem se usazují krystalky přesublimované látky. 6. Po ukončení sublimace přeneseme krystalky na nové hodinové sklo. Pozorování: Na spodní straně horního skla vznikají krystalky kyseliny benzoové. Poznámky: Při sublimaci dáváme pozor při zahřívání. Zahříváme opatrně a krátce! Horké hodinové sklo neuchopujeme do studených kleští, aby neprasklo. Závěr: Sublimací jsme získali krystalky kyseliny benzoové. Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
K 21
REAKCE KYSELINY BENZOOVÉ A SALICYLOVÉ S BROMEM A S FeCl3
7
Princip: Reakce s bromem je typem SEAr na aromatickém jádře. Aromatické jádro kyseliny salicylové s bromovou vodou reaguje, protože je na rozdíl od kyseliny benzoové aktivováno přítomností hydroxylové skupiny. Při styku s bromovou vodou kyselina salicylová odštěpuje oxid uhličitý a vzniká bílý tribromfenol. Reakcí s chloridem železitým poskytuje fialové zbarvení salicylátu železitého. Chemikálie: kyselina salicylová (o-hydroxybenzoová) C6H4OHCOOH kyselina benzoová C6H5COOH bromová voda chlorid železitý (roztok) FeCl3 Pomůcky: zkumavky, kapátka, kádinka, odměrný válec, chemická lžička, stojan na zkumavky Pracovní postup: a) 1. Do první zkumavky dáme 1-2 cm3 kyseliny benzoové, do druhé 1-2 cm3 kyseliny salicylové. 2. Do každé zkumavky přidáme 1-2 cm3 bromové vody. b) 1. Několik krystalků kyseliny salicylové rozpustíme ve 5 cm3 vody. 2. Přidáme několik kapek chloridu železitého. Pozorování: a) Roztok kyseliny salicylové s bromovou vodou se odbarví, kdežto kyselina benzoová s bromovou vodou nereaguje. b) Objeví se fialové zbarvení, dokazující přítomnost fenolického hydroxidu. Závěr: Kyselina salicylová s danými činidly poskytuje reakce, kyselina benzoová s činidly nereaguje. Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 22
PŘÍPRAVA KYSELINY ŠŤAVELOVÉ
25 !
Princip: Jedna z možností výroby kyseliny šťavelové je oxidace sacharosy kyselinou dusičnou. Kyselina dusičná jako oxidační činidlo způsobuje oxidaci hydroxylových skupin sacharosy na skupiny karboxylové. Značné reakční teplo napomáhá porušení vazeb základního řetězce, takže výsledkem je vznik kyseliny šťavelové. Chemikálie: sacharosa C12H22O11 koncentrovaná kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 chlorid sodný NaCl destilovaná voda Pomůcky: 2 varné baňky (250 cm3, 500 cm3), porcelánová miska, vodní lázeň, kádinka (500 cm3), Büchnerova nálevka, filtrační papír, nůžky, odsávací baňka, vodní vývěva, odměrný válec (10 cm3), váhy, chemická lžička, tyčinka, kahan, zápalky, azbestová síťka, trojnožka, zátka s jedním otvorem Pracovní postup: 1. Ke 3 g sacharosy ve varné baňce o objemu 500 cm3 přidáme 10 cm3 kyseliny dusičné. 2. Zahříváme na vodní lázni v digestoři tak dlouho, až se přestane uvolňovat oxid dusičitý. 3. Obsah baňky přelijeme na porcelánovou misku. 4. Na vodní lázni odpaříme na polovinu původního objemu. 5. Roztok přelijeme do varné baňky a ochladíme v ledové vodě (směs ledu a chloridu sodného). 6. Vyloučené krystalky zfiltrujeme za sníženého tlaku a promyjeme 10 cm3 ledové vody. 7. Vysušíme mezi listy filtračního papíru. Pozorování: Kyselina šťavelová je bílá krystalická látka. Rovnice: C12H22O11 + 12 HNO3 6 (COOH)2 + 12 NO + 11 H2O Poznámky: Pracujeme s ochrannými pracovními pomůckami. Závěr: Oxidací sacharosy kyselinou dusičnou jsme připravili kyselinu šťavelovou. Bezpečnost práce: kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého
krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
K 23
OXIDACE KYSELINY ŠŤAVELOVÉ
5
Princip: Silná oxidační činidla kyselinu šťavelovou v roztocích za přítomnosti katalyzátorů lehce oxidují. Na této oxidaci kyseliny šťavelové manganistanem draselným v prostředí kyseliny sírové je založena známá titrační metoda manganometrie. Při reakci vznikající síran manganatý reakci katalyzuje. Chemikálie: manganistan draselný KMnO4: R 8-22; S (2) kyselina šťavelová (nasycený roztok) (COOH)2: R 21/22; S (2-)24/25 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 vápenná voda Pomůcky: zkumavka, zátka, odvodná trubička, pipeta, kapátka, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, kádinka Pracovní postup: 1. Do zkumavky vlijeme 2-3 cm3 manganistanu draselného okyseleného kyselinou sírovou. 2. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubičkou. 3. Přilijeme 1-2 cm3 kyseliny šťavelové. 4. Zkumavku upevníme ve stojanu. 5. Zahříváme. 6. Obsah zkumavky se odbarvuje a unikají bublinky plynu. 7. Vznikající plyn zavádíme do kádinky s vápennou vodou. Pozorování: V kádince s vápennou vodou vzniká bílá sraženina CaCO3. Rovnice: 5 (COOH)2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 K2SO4 + 2 MnSO4 + 10 CO2 + 8 H2O Závěr: Oxidací kyseliny šťavelové vzniká oxid uhličitý, voda, síran draselný a síran manganatý, který danou reakci katalyzuje. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina šťavelová: jedovatá, dráždí dýchací cesty, leptá kůži, způsobuje poruchy funkce centrálního nervového systému a srdeční činnosti
při požití: ihned ústa vypláchneme mlékem, vypijeme 0,5 l mléka nebo suspenzi uhličitanu vápenatého (v nouzi křída, oškrábaná omítka, zubní pasta) zasažení očí: důkladně vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty,
smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch vápenná voda: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 21/22: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)24/25: (uchovávejte mimo dosah dětí); zamezte styku s kůží a očima Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 24
ROZKLAD KYSELINY ŠŤAVELOVÉ
7
Princip: Kyselina šťavelová se za zvýšené teploty rozkládá kyselinou sírovou za odštěpení vody a vzniká oxid uhličitý a kyselina mravenčí, která se dále rozloží na oxid uhelnatý a vodu. Chemikálie: kyselina šťavelová (COOH)2: R 21/22; S (2-)24/25 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 vápenná voda Pomůcky: zkumavka, zátka, ohnutá odvodná trubička, váhy, chemická lžička, kapátko, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, kádinka Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 1 g kyseliny šťavelové. 2. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubičkou. 3. Přilijeme 1-2 cm3 kyseliny sírové. 4. Zkumavku upevníme do stojanu. 5. Opatrně zahříváme (kyselina šťavelová se rozkládá), až vznikají bublinky plynu. 6. Unikající plyn zavedeme do kádinky s vápennou vodou. 7. Poté plyn zapálíme. Pozorování: V kádince vzniká bílý zákal. Plyn hoří modrým plamenem. Rovnice: H2SO4
(COOH)2 CO2 + CO + H2O Závěr: Rozkladem kyseliny šťavelové vzniká oxid uhličitý, oxid uhelnatý a voda. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina šťavelová: jedovatá, dráždí dýchací cesty, leptá kůži, způsobuje poruchy funkce centrálního nervového systému a srdeční činnosti
při požití: ihned ústa vypláchneme mlékem, vypijeme 0,5 l mléka nebo suspenzi uhličitanu vápenatého (v nouzi křída, oškrábaná omítka, zubní pasta) zasažení očí: důkladně vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem vápenná voda: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře
zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 21/22: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)24/25: (uchovávejte mimo dosah dětí); zamezte styku s kůží a očima Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 25
SRÁŽENÍ VÁPENNÝCH IONTŮ KYSELINOU ŠŤAVELOVOU
5
Princip: Chemikálie: vápenná voda kyselina šťavelová (roztok) (COOH)2: R 21/22; S (2-)24/25 Pomůcky: zkumavka, kapátko Pracovní postup: 1. Ke 2 cm3 kyseliny šťavelové přikapáváme vápennou vodu. 2. Pozorujeme vznik sraženiny. Pozorování: Vzniká bílá sraženina šťavelanu vápenatého (COO)2Ca. Rovnice: (COOH)2 + Ca(OH)2 (COO)2Ca + 2 H2O Poznámky: Této reakce se využívá při důkazu Ca2+ solí v mramoru, vaječné skořápce a popelu z kostí. Závěr: Reakcí kyseliny šťavelové s vápennou vodou dochází ke srážení vápenných iontů za vzniku bílé sraženiny šťavelanu vápenatého. Bezpečnost práce: kyselina šťavelová: jedovatá, dráždí dýchací cesty, leptá kůži, způsobuje poruchy funkce centrálního nervového systému a srdeční činnosti
při požití: ihned ústa vypláchneme mlékem, vypijeme 0,5 l mléka nebo suspenzi uhličitanu vápenatého (v nouzi křída, oškrábaná omítka, zubní pasta) zasažení očí: důkladně vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem vápenná voda: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 21/22: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití S (2-)24/25: (uchovávejte mimo dosah dětí); zamezte styku s kůží a očima Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
K 26
VZNIK ŠŤAVELANU SODNÉHO Z MRAVENČANU SODNÉHO
10
Princip: Rozkladem mravenčanu sodného při teplotě 400 °C vzniká šťavelan sodný. Ten se následně vyluhuje vodou a převede pomocí chloridu vápenatého na nerozpustný šťavelan vápenatý, který se po promytí rozloží kyselinou sírovou na volnou kyselinu šťavelovou. Chemikálie: mravenčan sodný HCOONa chlorid vápenatý CaCl2: R 36; S (2-)22-24 destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, chemická lžička, váhy, zátka, odvodná trubička, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, kapátko Pracovní postup: 1. Do suché zkumavky dáme asi 1 g mravenčanu sodného. 2. Zkumavku uzavřeme zátkou s odvodnou trubičkou. 3. Zahříváme nad kahanem. 4. Reakcí vznikající vodík lze na konci odvodné trubičky zapálit. 5. Důkaz vzniklé kyseliny šťavelové: po ochlazení rozpustíme obsah zkumavky v malém množství vody a přilijeme roztok chloridu vápenatého. Pozorování: Při důkazu kyseliny šťavelové vzniká bílá sraženina těžce rozpustného šťavelanu vápenatého. Rovnice: 2 HCOONa (COONa)2 + H2 Závěr: Rozkladem mravenčanu sodného jsme připravili šťavelan sodný a vodík. Bezpečnost práce: chlorid vápenatý: leptavé účinky na sliznice a oči R, S – věty: R 36: dráždí oči S (2-)22-24: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 27
REAKCE KYSELINY MALONOVÉ
20
Princip: Druhá z řady alifatických dikarboxylových kyselin je kyselina malonová. Její chování za zvýšené teploty je podobné jako u kyseliny šťavelové. Dochází k dekarboxylaci jedné ze dvou karboxylových skupin kyseliny a uniká CO2. Vzniká kyselina octová. Chemikálie: chlorid železitý (w = 10%) FeCl3 vápenná voda kyselina malonová HOOCCH2COOH směs vody a ledu destilovaná voda Pomůcky: velké zkumavky, zátka s odvodnou trubicí, kahan, kádinka, držák, zápalky, stojan s příslušenstvím, váhy, chemická lžička Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky nasypeme 5 g kyseliny malonové. 2. Uzavřeme zátkou s odvodnou trubičkou ústící do vápenné vody ve druhé zkumavce. 3. Zkumavku vodorovně uchytíme v držáku na stojanu a začneme zahřívat. 4. Při zahřívání kyseliny se uvolňuje CO2. 5. Jakmile začne destilovat kyselina octová, vyměníme zkumavku s vápennou vodou za novou prázdnou, chlazenou zvnějšku směsí vody a ledu. Do zkumavky kondenzuje kyselina octová. 6. Přilijeme 5 cm3 destilované vody. 7. Přidáme 5-7 kapek FeCl3. Pozorování: Při zahřívání kyseliny se uvolňuje CO2, který zakalí vápennou vodu vzniklým uhličitanem vápenatým. Při pokračujícím zahřívání kyseliny se bílý zákal začíná rozpouštět vlivem destilující kyseliny octové, která roztok okyselí. Po přidání roztoku chloridu železitého ke kyselině octové se objeví topasové zbarvení vzniklého komplexu železa s kyselinou octovou. Rovnice: Tepelný rozklad kyseliny malonové zapíšeme: COOHCH2COOH CO2 + CH3COOH Závěr: Dekarboxylací kyseliny malonové vzniká kyselina octová a oxid uhličitý. Bezpečnost práce: vápenná voda: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
K 28
REAKCE KYSELINY JANTAROVÉ
15
Princip: Kyselina jantarová COOH(CH2)2COOH je alifatickou dikarboxylovou kyselinou. Dekarboxylací kyseliny jantarové vzniká ethan. Chemikálie: kyselina jantarová COOH(CH2)2COOH hydroxid sodný NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 natronové vápno (= směs NaOH a CaO) Pomůcky: velká zkumavka, držák, stojan s příslušenstvím, kahan, zkumavky, zápalky Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky připravíme směs pevné kyseliny jantarové (nebo její sodné soli) s natronovým vápnem (nebo s drceným NaOH). 2. Zkumavku uchytíme vodorovně do držáku ve stojanu. 3. Zahříváme. 4. Unikající plyn jímáme do zkumavek nad vodou. Rovnice: Tepelný rozklad kyseliny jantarové zapíšeme: COOH(CH2)2COOH + 2 NaOH C2H6 + 2 NaHCO3 Závěr: Dekarboxylací kyseliny jantarové vzniká ethan a hydrogenuhličitan sodný. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
K 29
DŮKAZ NENASYCENÝCH KYSELIN V TUCÍCH A OLEJÍCH
5
Princip: Tuky jsou směsi esterů glycerolu a vyšších mastných nasycených i nenasycených kyselin. Z nenasycených kyselin je to především kyselina olejová a palmitoolejová. Převládají-li kyseliny nenasycené, jedná se o oleje. Nenasycené mastné kyseliny obsažené v rostlinných olejích mají adiční vlastnosti. Chemikálie: bromová voda rostlinný olej Pomůcky: zkumavka, odměrný válec, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky vlijeme 4-5 cm3 bromové vody. 2. Přidáme 2-3 kapky rostlinného oleje. 3. Protřepeme. Pozorování: Dojde k adici bromu a bromová voda se odbarví. Závěr: Odbarvení bromové vody dokazuje nenasycené kyseliny obsažené v rostlinném oleji. Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 30
PŘÍPRAVA MASTNÝCH KYSELIN Z MÝDLA
5
Princip: Chemikálie: mýdlo (w = 1%) kyselina sírová (w = 10%) H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: zkumavka, kapátko Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 2-3 cm3 roztoku mýdla. 2. Po kapkách přidáme kyselinu sírovou. 3. Pozorujeme. Pozorování: Dojde k rozdělení roztoku na dvě vrstvy. Horní vrstva mastných kyselin po chvíli ztuhne. Závěr: Působením kyseliny sírové jsme z mýdla připravili mastné kyseliny. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 31
ZMÝDELNĚNÍ TUKŮ, PŘÍPRAVA MÝDLA ZE SÁDLA
40
Princip: Tuky jsou poměrně snadno hydrolyzovatelné látky. Alkalickou hydrolýzou vznikají soli karboxylových kyselin a glycerol. Alkalické soli vyšších karboxylových kyselin jsou mýdla. Připravují se zmýdelněním tuků vařením s hydroxidy a následným jejich vysolením chloridem sodným. Neutrální nebo kyselou hydrolýzou získáme směs karboxylových kyselin a glycerol. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 roztok hydroxidu sodného ve vodě (1:2) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 chlorid sodný NaCl chlorid vápenatý CaCl2: R 36; S (2-)22-24 octan olovnatý (CH3COO)2Pb: R 61-62-33-48/22; S 53-45 bromová voda rostlinný olej sádlo destilovaná voda Pomůcky: porcelánový kelímek, váhy, chemická lžička, odměrné válce, vodní lázeň, trojnožka, azbestová síťka, kahan, zápalky, kádinka, zkumavky, kapátka, stojan na zkumavky Pracovní postup: 1. Pro urychlení pokusu provedeme zmýdelnění v ethanolickém prostředí. 2. Do porcelánového kelímku dáme 5 g sádla, 25 cm3 NaOH a 5 cm3 ethanolu. 3. Směs zahříváme na vodní lázni. 4. Během varu přidáváme destilovanou vodu. a) Reakce mýdla 1. 2 cm3 získaného mýdla rozpustíme v 10 cm3 vody. 2. Protřepeme. b) Příprava mastných kyselin z mýdla 1. K 1 cm3 mýdlového roztoku přilijeme zředěnou kyselinu sírovou do kyselé reakce. c) Vysolení mýdla 1. Ke 2 cm3 mýdlového roztoku přisypeme půl chemické lžičky krystalického NaCl. d) Vznik nerozpustného vápenatého mýdla 1. Ke 2 cm3 mýdlového roztoku přidáme půl chemické lžičky chloridu vápenatého. e) Vznik olovnaté soli 1. Ke 2 cm3 roztoku mýdla přilijeme 1 cm3 octanu olovnatého. f) Vznik emulze 1. Ke 2 cm3 roztoku mýdla přidáme 2-3 kapky rostlinného nebo minerálního
oleje. 2. Silně protřepeme. Pozorování: a) Po protřepání se utvoří pěna. b) Vznikne sraženina mastných kyselin, nerozpustných ve vodě. c) Dojde k vysolení mýdla. d) Vznikne sraženina nerozpustného vápenatého mýdla. e) Vznikne sraženina olovnaté soli - olovnatá destička. f) Vznikne stálá emulze drobně rozptýleného tuku ve vodě. Závěr: Alkalickou hydrolýzou tuků jsme připravili mýdlo, s nímž jsme provedli důkazové reakce. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení chlorid vápenatý: leptavé účinky na sliznice a oči R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 35: způsobuje těžké poleptání R 36: dráždí oči R 61-62-33-48/22: může poškodit plod v těle matky; možné nebezpečí poškození
reprodukční schopnosti; nebezpečí kumulativních účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici požíváním S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomutovýrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)22-24: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 32
ACETOCTAN ETHYLNATÝ A JEHO OXO-ENOL TAUTOMERIE
10
Princip: Acetoctan ethylnatý, ester kyseliny acetoctové, vzniká tzv. acetoctovou kondenzací. Kondenzace je reakce esterů, které účinkem bází poskytují karbanion, který se aduje na molekulu původního esteru a po odštěpení alkoholátu tvoří β-ketoester. Za obyčejné teploty je acetoctan ethylnatý v rovnováze se svou enolformou. Enolforma je stabilizována vodíkovým můstkem a konjugací vazby C=C s ethyloxykarbonylovou skupinou. V roztocích je rovnováha mezi formami ovlivněna polaritou rozpouštědla. V nepolárních roztocích, kde není vnitřní stabilizace vodíkovým můstkem narušena, dosahuje množství enolformy 92 %. Ve vodných roztocích porušují rovnováhu molekuly vody, tím potlačují vnitřní cyklizaci a obsah enolformy klesá na 15 %. Chemikálie: acetoctan ethylnatý CH3COCH2COOCH2CH3 chlorid železitý (w = 1%) FeCl3 bromová voda Pomůcky: zkumavka, odměrný válec, kapátka Pracovní postup: 1. Do zkumavky dáme 2 cm3 vody a 5-6 kapek acetoctanu. 2. Obsah zkumavky protřepeme. 3. Přidáme 3-5 kapek FeCl3. Objeví se fialové zbarvení, charakteristické pro hydroxylovou skupinu vázanou vazbou C=C. 4. Ke zbarvenému roztoku přidáme 3-5 kapek bromové vody. Pozorování: Zbarvení zmizí, protože adicí bromu na vazbu C=C zaniká enol skupina (obsahující hydroxyl). Po několika sekundách (někdy až minutách) se zbarvení znovu objeví, neboť molekuly acetoctanu ethylnatého přešly z keto- na enolformu. Závěr: Acetoctan ethylnatý se vyskytuje ve dvou formách. Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 33
ROZKLAD KYSELINY MLÉČNÉ
5
Princip: Chemikálie: kyselina mléčná CH3CHOHCOOH koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Lugolův roztok: R 20/21; S (2-)23-25 Pomůcky: zkumavky, zátka, odvodná trubička, pipeta, kapátko, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky vlijeme 0,2 cm3 kyseliny mléčné a 1 cm3 kyseliny sírové. 2. Zkumavku uzavřeme zátkou s ohnutou odvodní trubičkou. 3. Zahříváme. 4. Odvodní trubičku zavedeme do Lugolova roztoku. 5. Podle charakteristického zápachu identifikujeme vznikající jodoform. 6. Unikající plyn zapálíme. Pozorování: Vznikající plyn (oxid uhelnatý) hoří modrým plamenem. Poznámky: Pokus se lépe daří, zahříváme-li kyselinu mléčnou se zředěnou kyselinou sírovou, protože koncentrovaná kyselina sírová převádí acetaldehyd na jeho polymer paraldehyd. Závěr: Rozkladem kyseliny mléčné vzniká oxid uhelnatý a acetaldehyd, který reaguje s Lugolovým roztokem za vzniku jodoformu. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 34
PŘÍPRAVA SOLÍ KYSELINY VINNÉ
10
Princip: Kyselina vinná, (CHOHCOOH)2, dihydroxydikarboxylová kyselina, je bílá krystalická látka. Reakcí s hydroxidy vytváří soli - vinany. Chemikálie: kyselina vinná (w = 50%) (CHOHCOOH)2 hydroxid draselný (w = 2%) KOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: velké zkumavky, kádinka, tyčinka Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky dáme 3 cm3 kyseliny vinné. 2. Pomalu přidáváme roztok KOH, protřepáváme a třeme tyčinkou o stěnu zkumavky. 3. Vytváří se sraženina, jejíž část s matečným roztokem odlijeme do nové zkumavky. 4. Do ní nyní dále přidáme roztok hydroxidu, až se sraženina rozpustí. Pozorování: Z roztoku kyseliny se srážel hydrogenvinan draselný, ve vodě nerozpustný. Ten další reakcí s KOH vytvořil normální vinan, ve vodě rozpustný. Rovnice: Rekce kyseliny vinné s hydroxidem draselným vyjadřují sumární rovnice: COOHOHCH-CHOHCOOH + KOH COOHOHCH-CHOHCOOK + H2O COOHOHCH-CHOHCOOK + KOH COOKOHCH-CHOHCOOK + H2O Závěr: Reakcí kyseliny vinné s hydroxidem draselným jsme připravili vinan draselný. Bezpečnost práce: hydroxid draselný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
K 35
PŘÍPRAVA VÁPENATÉ SOLI KYSELINY CITRONOVÉ
30
Princip: Kyselina citronová, CH2COOHCOHCOOHCH2COOH (2-hydroxy-1,2,3-propan trikarboxylová kyselina), je bílá krystalická látka. Reaguje s chloridem vápenatým za vzniku soli citronanu vápenatého. Sledujeme jeho rozpustnost ve vodě za horka a za studena. Chemikálie: kyselina citronová (w = 5-10%) CH2COOHCOHCOOHCH2COOH amoniak (w = 10%) NH3: R 34-50; S (1/2-)26-36/37/39-45-61 chlorid vápenatý (nasycený roztok) CaCl2: R 36; S (2-)22-24 Pomůcky: velké zkumavky, kádinky, indikátorový papírek, kahan, zápalky, trojnožka, azbestová síťka, odměrný válec (5 cm3), stojan s příslušenstvím, nálevka, filtrační papír, nůžky, tyčinka Pracovní postup: 1. Do kádinky připravíme roztok kyseliny citrónové (případně citrónové šťávy, mírně zředěné destilovanou vodou a přefiltrované). 2. Do roztoku přidáme amoniak do alkalické reakce (pH = 9). 3. Přidáme 5 cm3 roztoku CaCl2. 4. Zahřejeme k varu. 5. Vzniklou sraženinu za horka přefiltrujeme. 6. Potom přeneseme sraženinu z filtru do kádinky a necháme zchladnout. 7. Po ochlazení sraženinu rozpustíme ve vodě. Rovnice: CH2COOHCOHCOOHCH2COOH + CaCl2 (CH2COO)2CaCOHCOOH + 2 HCl citronan vápenatý
Závěr: Reakcí kyseliny citronové s chloridem vápenatým jsme připravili citronan vápenatý, který je za horka ve vodě nerozpustný, za studena rozpustný. Bezpečnost práce: amoniak: dráždivé účinky, leptá sliznice, možnost oslepnutí chlorid vápenatý: leptavé účinky na sliznice a oči R, S – věty: R 34-50: způsobuje poleptání; vysoce toxický pro vodní organismy R 36: dráždí oči S (1/2-)26-36/37/39-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (2-)22-24: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
K 36
PŘÍPRAVA FENOLFTALEINU
10
Princip: Fenolftalein patří do skupiny arylmethanových barviv. Vzniká tavením ftalanhydridu s fenolem v přítomnosti koncentrované kyseliny sírové. Využívá se jako acidobazický indikátor. Oblast přechodu pH = 8,3-10. V zásaditém prostředí dochází ke změně jeho struktury a tato změna se odráží ve změně absorpce světelného záření určité vlnové délky. Změna absorpce se projeví změnou zabarvení (purpurově červené). Chemikálie: ftalanhydrid kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 fenol C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: zkumavka, chemická lžička, váhy, třecí miska s tloučkem, kapátka, vařič Pracovní postup: 1. Ve zkumavce smícháme 0,1 g dobře rozetřeného ftalanhydridu, stejné množství fenolu a 2-3 kapky kyseliny sírové. 2. Směs krátce zahřejeme na vařiči. 3. Zkumavku ochladíme. 4. Přidáme 2 cm3 ethanolu na rozpuštění fenolftaleinu. 5. Několik kapek vzniklého alkoholického roztoku nalijeme do zkumavky s NaOH. Pozorování: Roztok se zbarví červeně, okyselením zbarvení zmizí. Závěr: Reakcí ftalanhydridu s fenolem jsme připravili fenolftalein. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci
potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Šibor, J. – soukromá sdělení
K 37
PŘÍPRAVA FLUORESCEINU
15
Princip: Kyselina ftalová je aromatická dikarboxylová kyselina. Tato kyselina nebo její anhydrid jsou výchozí látkou pro přípravu fluorescenčního indikátoru fluoresceinu. Tavením ftalanhydridu s resorcinem vznikne temně červená tavenina – fluorescein. V alkalickém prostředí se rozpouští červeně a po zředění vodou krásně zeleně fluoreskuje. Chemikálie: kyselina ftalová nebo ftalanhydrid chlorid zinečnatý (bezvodý) ZnCl2: R 34; S (1/2-)7/8-28-45 resorcin: R 22-36/38-50; S (2-)26-61 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, váhy, chemická lžička, vysoká kádinka, držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Ve zkumavce smícháme 0,1 g ftalanhydridu, 0,2 g resorcinu a 0,2 g chloridu zinečnatého (nebo 0,1 g koncentrované H2SO4). 2. Směs zahříváme do vzniku tmavě červené taveniny. 3. Po vychladnutí přilijeme 2-3 cm3 NaOH. 4. Směs chvíli protřepáváme. 5. Získaný roztok pomalu vlijeme do 100 cm3 destilované vody v kádince. Pozorování: Získaný roztok má žlutozelenou barvu a v zastínění jeví fluorescenci. Poznámky: Fluorescein je významný derivát ftalidu. Jeví fluorescenci i ve velice zředěném zásaditém roztoku (ještě při koncentraci iontů OH- 2,5.10-8 mol.dm-3), a je proto využíván např. při sledování podzemních toků (v jeskyních apod.). Závěr: Reakcí ftalanhydridu s resorcinem jsme připravili fluorescein. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
R, S – věty: R 22-36/38-50: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži; vysoce toxický pro vodní organismy R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)7/8-28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený a suchý; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím …(vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte pod uzamčením a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)26-61: (uchovávejte mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Šibor, J.; Turková, I. Pokusy z organické chemie.
K 38
PŘÍPRAVA ESTERŮ KARBOXYLOVÝCH KYSELIN
15
Princip: Estery jsou funkční deriváty karboxylových kyselin, které vznikají reakcí karboxylových kyselin s alkoholy a s fenoly. K přípravě esterů je vhodné použít vyšší alifatické kyseliny nebo aromatické kyseliny, aby vznikly produkty s charakteristickými vůněmi. Esterifikace se provádí zahříváním směsi kyseliny a alkoholu za katalýzy kyseliny sírové. Místo karboxylové kyseliny lze použít její sůl, anhydrid, halogenid, amid apod. Ve všech případech vznikají estery. Estery se dají také připravit z jiných esterů (vyšších) reakcí zvanou reesterifikace. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 propan-1-ol C3H7OH: R 11; S (2-)7-16 butan-1-ol C4H9OH: R 10-20; S (2-)16 kyselina octová CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 kyselina propionová C2H5COOH: R 34; S (1/2-)23-36-45 kyselina máselná (butanová) C3H7COOH: R 34; S (1/2-)26-36-45 kyselina valerová (pentanová) C4H9COOH: R 34; S (1/2-)26-36-45 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: velká zkumavka, malá zkumavka, kádinka, kahan, pipeta, zápalky, (destilační aparatura) Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky si připravíme reakční směs: karboxylovou kyselinu a alkohol. Je-li kyselina pevná látka, např. kyselina benzoová, zahříváme směs kyseliny s alkoholem do rozpuštění. 2. Ke směsi přidáme několik kapek koncentrované kyseliny sírové jako katalyzátor esterifikace. 3. Do větší dolní zkumavky zčásti vsuneme menší horní zkumavku, naplněnou studenou vodou sloužící jako chladič („chladící prst“). 4. Reakční směs zahříváme 5-10 minut. 5. Směs ze zkumavky vylijeme do kádinky se studenou vodou. Při nízké koncentraci par vzniklého esteru je dobře cítit charakteristickou vůni toho kterého esteru. Při vyšší koncentraci par esteru již není vůně esterů tak zřetelná. Rovnice: Průběh esterifikace vyjadřuje obecná rovnice: +
H
R-COOH + R´-OH R-CO-O-R´ + H2O Poznámky: K přípravě většího množství esteru zahříváme směs v destilační baňce pod refluxem. Vyšší alifatické kyseliny je třeba si zpravidla připravit (např. kyselinu propionovou, máselnou, valerovou) oxidací odpovídajících alkoholů. V případě použití methanolu (jed!) doporučujeme pokus jako demonstrační. Tabulka: Tabulka: Přehled přípravy esterů s jejich charakteristickými vůněmi Alkohol ethanol
Kyselina octová
Ester ethyl-acetát
Typ vůně po ovoci
ethanol butan-1-ol pentan-1-ol methanol ethanol pentan-1-ol pentan-1-ol butan-1-ol methanol
máselná octová octová máselná benzoová benzoová salicylová propionová salicylová
ethyl-butanoát butyl-acetát pentyl-acetát methyl-butanoát ethyl-benzoát pentyl-benzoát pentyl-salicylát butyl-propionát methyl-salicylát
po broskvích po ovoci po ovoci po ananasu po karafiátech po ambře po orchidejích po rumu po karamelu
Závěr: Esterifikací karboxylové kyseliny a alkoholu vzniká příslušný ester karboxylové kyseliny, která má charakteristickou vůni. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 10-20: hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 11: vysoce hořlavý R 34: způsobuje poleptání R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)23-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení)
S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
L1
POLYMERACE FURANU
5
Princip: Furan obsahuje elektronegativní atom kyslíku. Působením i slabých kyselin podléhá protonaci a následnému rozštěpení cyklu. Polymerací vznikají pryskyřičnaté látky. Chemikálie: furan koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 Pomůcky: zkumavka, kapátko Pracovní postup: 1. Ke 2 cm3 furanu ve zkumavce přikápneme kyselinu chlorovodíkovou. 2. Pozorujeme. Pozorování: Furan zpryskyřičnatí na hnědou vysokomolekulární látku. Závěr: Reakcí furanu s kyselinou chlorovodíkovou vzniká pryskyřičnatá látka. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L2
PŘÍPRAVA FURALU Z OTRUB
15
Princip: Jde o hydrolýzu pentosanů, které varem se zředěnou kyselinou přecházejí na Dxylosu. D-xylosa dehydratací poskytuje fural (2-furankarbaldehyd, furfural). Chemikálie: koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 destilovaná voda anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 kyselina octová CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 Pomůcky: Erlenmayerova baňka, odměrný válec, tyčinka, váhy, chemická lžička, sestupný chladič, zkumavky, kádinka, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, kapátka Pracovní postup: 1. Do Erlenmayerovy baňky dáme 30 cm3 vody. 2. Za stálého míchání opatrně přidáváme 5 cm3 kyseliny sírové. 3. Přidáme 10 g (5 g) otrub, aby se vytvořila homogenní směs. 4. Baňku opatříme sestupným chladičem. 5. Obsah baňky pomalu zahřejeme k varu. 6. Destilát jímáme do zkumavky, která je postavená v kádince se studenou vodou. 7. Po vydestilování asi 15 cm3 charakteristicky zapáchající kapaliny destilaci přerušíme. 8. K části destilátu ve zkumavce přidáme 1 cm3 anilinu a 1 cm3 kyseliny octové. 9. Pozorujeme probíhající barevné změny. Pozorování: Vzniká fialové (červené) zabarvení. Závěr: Hydrolýzou a následnou dehydratací jsme z otrub připravili fural. Bezpečnost práce: kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch anilin: toxický R, S – věty: R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání
R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Absolínová, H. Organická chemie – cvičení. Brno: MZLU v Brně. ISBN 80-7157-5739
DŮKAZ THIOFENU (INDOFENINOVÁ REAKCE)
L3
5
Princip: Indofeninová reakce se využívá k důkazu thiofenu v technickém benzenu. Thiofen je bezbarvá kapalina velmi podobná benzenu, od něhož se nedá fyzikálními metodami zcela oddělit. Podaří se to třepáním s koncentrovanou kyselinou sírovou, poněvadž se snadněji sulfonuje. Ze vzniklé kyseliny thiofensulfonové se dá získat čistý thiofen hydrolýzou horkou vodou. S roztokem isatinu v koncentrované kyselině sírové dává temně modré barvivo indofenin. Chemikálie: technický benzen - thiofen isatin koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 Pomůcky: zkumavka, kapátko, pinzeta Pracovní postup: 1. 1 cm3 technického benzenu obsahujícího thiofen podvrstvíme 1 cm3 kyseliny sírové. 2. Do zkumavky vhodíme zrnko isatinu. 3. Pozorujeme. Pozorování: Na rozhraní fází se v přítomnosti thiofenu vytvoří modrý prstenec indofeninu. Vzorec:
S NH
O
S O
NH indofenin
Závěr: Důkaz thiofenu obsaženého v technickém benzenu jsme dokázali roztokem isatinu vznikem barviva indofeninu. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení)
Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L4
DŮKAZ PYRROLU
5
Princip: Smrková tříska zvlhčená kyselinou chlorovodíkovou barví páry pyrrolu červeně. Chemikálie: kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 pyrrol C4H4NH Pomůcky: smrková tříska, kádinka Pracovní postup: 1. Třísku ze smrkového dřeva zvlhčíme kyselinou chlorovodíkovou. 2. Třísku vložíme do par pyrrolu. Pozorování: Páry pyrrolu se barví červeně. Závěr: Kvalitativní důkaz pyrrolu jsme dokázali jeho barvením par. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L5
PŘÍPRAVA INDIGA
15
Princip: Chemikálie: 2-nitrobenzaldehyd destilovaná voda aceton (CH3)2CO: R 11; S (2-)9-16-23-33 hydroxid sodný (1M) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 diethylether (C2H5)2O: R 12-19; S (2-)9-16-29-33 lakmus Pomůcky: kádinka, váhy, chemická lžička, odměrné válce, tyčinka, kapátko, filtrační papír, nůžky, Büchnerova nálevka, odsávací baňka Pracovní postup: 1. V kádince rozpustíme 1 g 2-nitrobenzaldehydu v 5 cm3 vody a 5 cm3 acetonu. 2. K roztoku za stálého míchání přikapáváme NaOH až do alkalické reakce na lakmus. 3. Reakční směs se samovolně zahřívá a barva se mění ze zelené na hnědou. 4. Roztok necháme po přidání NaOH stát 5 minut. 5. Vyloučenou sraženinu odfiltrujeme a promyjeme ethanolem a nakonec diethyletherem. Pozorování: Po promytí sraženiny získáme indigo ve formě tmavomodrých krystalků. Rovnice:
Poznámky: 1 M roztok NaOH připravíme rozpuštěním 4 g NaOH v 10 cm3 vody, spotřeba je přibližně 5 cm3. Závěr: Reakcí nitrobenzaldehydu s acetonem v alkalickém prostředí jsme připravili indigo. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu diethylether: dráždí horní cesty dýchací, narkotické účinky
při požití: nutný výplach žaludku + podáme aktivní uhlí nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 12-19: extrémně hořlavý; může vytvářet výbušné peroxidy R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S (2-)9-16-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L6
BARVENÍ INDIGA
10
Princip: Indigo je modré barvivo, nerozpustné ve vodě. Vhodnými redukčními činidly (zinkovým prachem a hydroxidem vápenatým, hydroxidem vápenatým a síranem železnatým nebo dithioničitanem sodným v alkalickém prostředí, popř. i jinými způsoby), se redukuje na bezbarvou, v alkalickém prostředí rozpustnou, leukoformu (indoběl). Redukce se koná v „kypě“ (název pro redukční prostředí, popř. i pro zařízení k redukci). Tkaniny smočené v roztoku indoběli se po vyvěšení na vzduchu barví namodro, protože oxidací indoběli vzdušným kyslíkem vzniká opět modré indigo. Chemikálie: indigo hydroxid sodný (w = 30%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 destilovaná voda dithioničitan sodný Na2S2O4 Pomůcky: zkumavka, váhy, chemická lžička, kapátko, odměrný válec, bavlněná látka nebo gáza Pracovní postup: 1. Ve zkumavce smícháme 0,1 g indiga, 0,5 cm3 NaOH, 10 cm3 horké vody. 2. Přidáme 0,2 g dithioničitanu sodného. 3. Obsah zkumavky dobře protřepeme. 4. Ve vzniklé bezbarvé leukoformě indiga namočíme kousek bavlněné látky nebo gázy. 5. Vysušíme na vzduchu. 6. Pozorujeme. Pozorování: Tkanina po chvíli zmodrá. Rovnice:
Závěr: Redukcí indiga vzniká indoběl, jejíž oxidací vzniká opět modré indigo, čehož jsme využili k barvení bavlněné látky. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání
S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L7
1-FENYL-3-METHYL-5-PYRAZOLON
180 !
Princip: 1-fenyl-3-methyl-5-pyrazolon vzniká reakcí acetoctanu ethylnatého s fenylhydrazinem. Chemikálie: acetoctan ethylnatý fenylhydrazin C6H5NH-NH2 diethylether (C2H5)2O: R 12-19; S (2-)9-16-29-33 aktivní uhlí destilovaná voda Pomůcky: varná baňka, míchadlo, váhy, chemická lžička, stojan s příslušenstvím, dělicí nálevka, zpětný chladič, porcelánová miska, kahan, zápalky, filtrační papír, nůžky, Büchnerova nálevka, odsávací baňka, kádinka Pracovní postup: 1. Do varné baňky s míchadlem vlijeme 13 g acetoctanu ethylnatého. 2. Za míchání přidáme 11 g fenylhydrazinu. 3. Po skončení reakce necháme reakční směs vychladnout. 4. V dělicí nálevce se zbavíme vyloučené vody. 5. Produkt zahříváme k varu pod zpětným chladičem dvě hodiny. 6. Horký obsah baňky vylijeme na porcelánovou misku. 7. Po vychladnutí látku rozetřeme s diehyletherem. 8. Diethylether odfiltrujeme. 9. Látku na filtru promyjeme diethyletherem. 10. Produkt po oschnutí překrystalujeme z vody za přídavku aktivního uhlí (výtěžek je kolem 10 g). Rovnice: CH 2 C2H5O
CO
NH2 OC + NH
CH 3
CH3 N O
N
+
C H OH 2 5
+
H O 2
Poznámky: Dodržujeme bezpečnostní opatření proti vzplanutí par diethyletheru nebo proti výbuchu jejich směsi se vzduchem! Závěr: Reakcí fenylhydrazinu s acetoctanem ethylnatým jsme připravili 1-fenyl-3-methyl5-pyrazolon. Bezpečnost práce: diethylether: dráždí horní cesty dýchací, narkotické účinky
při požití: nutný výplach žaludku + podáme aktivní uhlí nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 12-19: extrémně hořlavý; může vytvářet výbušné peroxidy
S (2-)9-16-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L8
DŮKAZ A VLASTNOSTI PYRIDINU
10
Princip: S rhodanidem draselným a měďnatou solí (chloridem měďnatým) reaguje pyridin za vzniku zelené sraženiny komplexní soli Cu(C5H5N)2.(SCN)2. Ve vodných roztocích se pyridin chová jako slabá zásada. S mnohými kationy reaguje za vzniku komplexních sloučenin. Chemikálie: pyridin C5H5N: R 11-20/21/22; S (2-)26-28 chlorid měďnatý (0,1 M) CuCl2 rhodanid draselný (1 M) chloroform CHCl3: R 22-38-40-48/20/22; S (2-)36/37 destilovaná voda chlorid železitý (1 M) FeCl3 Pomůcky: zkumavky, odměrné válce, kapátko, indikátorové papírky Pracovní postup: a) Důkaz pyridinu 1. K 1 cm3 pyridinu přidáme 1 cm3 chloridu měďnatého. 2. Ke směsi přilijeme 1 cm3 rhodanidu draselného. 3. Vzniklou sraženinu vytřepeme do 3 cm3 chloroformu. b) 1. 2. 3.
Vlastnosti pyridinu Ve zkumavce smísíme 1 cm3 vody se stejným množstvím pyridinu. pH-papírky určíme pH roztoku pyridinu. Reakce roztoku je slabě zásaditá. K vodnému roztoku pyridinu přidáme 3-5 kapek chloridu železitého.
Pozorování: b) Vyloučí se sraženina hydroxidu železitého. Závěr: Pyridin jsme dokázali s rhodanidem draselným a chloridem měďnatým vznikem sraženiny komplexní soli. Vznik sraženiny hydroxidu železitého prokazuje zásadité vlastnosti pyridinu. Bezpečnost práce: pyridin: dráždivé účinky, toxický pro centrální nervovou soustavu chloroform: narkotické a karcinogenní účinky R, S – věty: R 11-20/21/22: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití R 22-38-40-48/20/22: zdraví škodlivý při požití; dráždí kůži; možné nebezpečí nevratných účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním S (2-)26-28: (uchovávejte mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor) S (2-)36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L9
DŮKAZ BAZICKÉHO CHARAKTERU PYRIDINU
5
Princip: Pyridin má charakter terciárního cyklického aminu a chová se jako zásada. Zásaditost pyridinového dusíku je menší než u alifatického dusíku. Odpovídá zásaditosti anilinu. Chemikálie: pyridin C5H5N: R 11-20/21/22; S (2-)26-28 kyselina chlorovodíková (zředěná) HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 hydroxid sodný (zředěný) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 destilovaná voda Pomůcky: kádinka, kapátko, odměrné válce Pracovní postup: 1. Ke 3 cm3 vody přidáme asi 10 kapek pyridinu. Pyridin se projeví charakteristickým zápachem. 2. Přidáme 6 cm3 kyseliny chlorovodíkové. 3. Protřepeme - zápach zmizí. 4. Přidáme 6 cm3 zředěného hydroxidu sodného. Pozorování: Po přidání hydroxidu sodného se zápach volného pyridinu opět objeví. Závěr: Charakteristický zápach pyridinu dokazuje jeho bazický charakter. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch pyridin: dráždivé účinky, toxický pro centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 11-20/21/22: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí
okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)26-28: (uchovávejte mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor) Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L 10
DŮKAZ A SROVNÁNÍ STABILITY BENZENU A PYRIDINU K OXIDOVADLŮM
5
Princip: Po chemické stránce se do jisté míry pyridin podobá benzenu, s nímž má stejný systém konjugovaných dvojných vazeb, který mu udílí aromatický charakter. Pyridin je nejstabilnější ze všech heterocyklických sloučenin. Reakci s manganistanem draselným neposkytuje, je rezistentní. Chemikálie: benzen C6H6: R 45-11-48/23/24/25; S 53-45 pyridin C5H5N: R 11-20/21/22; S (2-)26-28 manganistan draselný (w = 1%) KMnO4: R 8-22; S (2) Pomůcky: 2 zkumavky, kapátka Pracovní postup: 1. Do první zkumavky odměříme 1 cm3 benzenu a do druhé 1 cm3 pyridinu. 2. K oběma vzorkům přidáme po 1 cm3 manganistanu draselného. 3. Pozorujeme. Pozorování: Ani po delším stání se roztok neodbarví, neboť pyridin je podobně jako benzen stálý vůči oxidaci. Závěr: Benzen a pyridin jsou stálé vůči oxidačním činidlům. Bezpečnost práce: benzen: genotoxické, teratogenní, karcinogenní a narkotické účinky manganistan draselný: silné oxidační činidlo, poškozuje tkáně, dráždí dýchací cesty, smrtelná dávka 5-10 g
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka), vyvoláme zvracení, podáme živočišné uhlí zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: omyjeme vodou nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch pyridin: dráždivé účinky, toxický pro centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 8-22: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; zdraví škodlivý při požití R 11-20/21/22: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití R 45-11-48/23/24/25: může vyvolat rakovinu; vysoce hořlavý; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)26-28: (uchovávejte mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor) S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení)
Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L 11
180
1,2,3,4-TETRAHYDROKARBAZOL
Princip: Tetrahydrokarbazol vzniká reakcí cyklohexanonu s fenylhydrazinem. Chemikálie: cyklohexanon C6H5O kyselina octová CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 fenylhydrazin C6H5NH-NH2 ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 methanol CH3OH: R 11-23/25; S (1/2-)7-16-24-45 aktivní uhlí destilovaná voda Pomůcky: varná tříhrdlá baňka, zpětný chladič, míchadlo, dělicí nálevka, váhy, chemická lžička, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, filtrační papír, nůžky, odměrné válce, filtrační papír, nůžky, Büchnerova nálevka, odsávací baňka Pracovní postup: 1. Do varné tříhrdlé baňky se zpětným chladičem, utěsněným míchadlem a dělicí nálevkou, nasypeme 5 g cyklohexanonu a 36 g kyseliny octové. 2. Zahřejeme k varu. 3. Za stálého míchání přikapáváme během 15 minut 11 g fenylhydrazinu. 4. Zahříváme do varu ještě jednu hodinu. 5. Směs ochladíme na 5 °C. 6. Vyloučenou látku odfiltrujeme. 7. Filtrát necháme stát při teplotě 0 °C jednu hodinu. 8. Vyloučenou látku opět odfiltrujeme a spojíme s prvním podílem vyloučené látky. 9. Surový produkt promyjeme 10 cm3 vody, 10 cm3 ethanolu a překrystalujeme ze 70 cm3 methanolu za přídavku aktivního uhlí (výtěžek je kolem 10 g). Rovnice:
+ O
+ H N 2
N
N
H
H
H O 2
+ NH3
Závěr: Reakcí cyklohexanonu s fenylhydrazinem jsme připravili tetrahydrokarbazol. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l
vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 11: vysoce hořlavý R 11-23/25: vysoce hořlavý; toxický při vdechování a při styku s kůží S (1/2-)7-16-24-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; zamezte styku s kůží; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
L 12
DŮKAZ POLÁRNOSTI NĚKTERÝCH HETEROCYKLICKÝCH SLOUČENIN
5
Princip: Chemikálie: furan pyrrol pyridin C5H5N: R 11-20/21/22; S (2-)26-28 destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, odměrné válce Pracovní postup: 1. Ve třech zkumavkách smísíme 1 cm3 vody se stejným množstvím furanu, pyrrolu a pyridinu. 2. Protřepeme. Pozorování: Vznikají homogenní roztoky. Bezpečnost práce: pyridin: dráždivé účinky, toxický pro centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 11-20/21/22: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití S (2-)26-28: (uchovávejte mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor) Literatura: Stanislav, J. Heterocyklické sloučeniny ve výuce chemie. Brno: Masarykova univerzita, 2006
M1
REDUKČNÍ VLASTNOSTI SACHARIDŮ
40
Princip: Sacharidy s volným poloacetalovým hydroxylem (redukující cukry) jsou schopné redukovat řadu sloučenin. Nejčastěji se využívá redukce oxidu měďnatého na červeně zbarvený oxid měďný (resp. žlutý hydroxid měďný), ale je možné využít i dalších reakcí, provázených barevnou změnou nebo vznikem sraženiny. Chemikálie: methylenová modř (w = 0,1%) uhličitan sodný (w = 10%) Na2CO3: R 36; S (2-)22-26 zásaditý roztok hexakyanoželezitanu draselného K3[Fe(CN)6] Fehlingův roztok I: R 22-36/38; S (2-)22 Fehlingův roztok II: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 síran měďnatý (w = 1%) CuSO4: R 22-36/38; S (2-)22 glycerol CH2OHCHOHCH2OH bezvodý uhličitan sodný Na2CO3 Tollensovo činidlo Ag(NH3)2OH vzorek (1% roztok D-glukosy nebo jiného sacharidu) Pomůcky: zkumavky, kahan, vodní lázeň, držák na zkumavky, špachtlička, stojan na zkumavky, kapátka, zápalky, odměrné válce, trojnožka, azbestová síťka Pracovní postup: a) Redukce methylenové modři 1. Ke 2 cm3 glukosy přidáme 3 kapky uhličitanu sodného a kapku methylenové modři. 2. Směs zahřejeme. b) 1. 2. 3.
Redukce hexakyanoželezitanu draselného Ke 2 cm3 hexakyanoželezitanu draselného přidáme 3-5 kapek glukosy. Zahříváme 5 minut na vroucí vodní lázni. Pozorujeme změnu zbarvení.
c) 1. 2. 3.
Fehlingova zkouška na redukující cukry Ve zkumavce smísíme 1 cm3 Fehlingova roztoku I a 1 cm3 roztoku II. Pomalu zahřejeme k varu. Jde o slepou zkoušku, kterou prokazujeme, že roztoky neobsahují redukující látky. 4. Po ochlazení směsi přidáme 5-7 kapek glukosy. 5. Znovu zahřejeme. d) Coleova zkouška 1. Ke 2 cm3 glukosy přidáme na špičku špachtličky bezvodého uhličitanu sodného, 2 kapky glycerolu a kapku síranu měďnatého. 2. Povaříme na vodní lázni. e) 1. 2. 3. 4.
Tollensova reakce Zkumavku odmastíme (např. vypláchnutím benzínem nebo acetonem). Do takto připravené zkumavky nalijeme 2 cm3 Tollensova činidla. Přidáme 2 cm3 glukosy. Zahříváme asi 3 minuty na vroucí vodní lázni.
Pozorování: a) Po ohřátí se směs odbarví, po ochlazení a protřepání se modrá barva roztoku obnoví (oxidace vzdušným kyslíkem). c) Vzniká sraženina žluté až červenohnědé barvy. d) Pozorujeme vznik sraženiny žluté až červené barvy. e) Pozorujeme vznik stříbrného zrcátka. Poznámky: Zásaditý roztok K3[Fe(CN)6] připravíme rozpuštěním 0,1 g K3[Fe(CN)6], 7,5 g krystalického uhličitanu sodného (dekahydrátu) a 7,5 g hydrogenuhličitanu sodného ve vodě a doplněním jeho objemu na 100 cm3. Popsané zkoušky je možno provést i s dalšími sacharidy, vhodné je srovnání redukujících monosacharidů (glukosa, galaktosa, fruktosa), redukujících disacharidů (maltosa, laktosa) a neredukujícího disacharidu (sacharosa). Jinou možností je využít uvedených reakcí např. ke zkoumání vodných výluhů z různých druhů potravin (např. mouka, ovoce, maso, brambor), souběžně je možno tyto výluhy zkoumat i na přítomnost škrobu, resp. na přítomnost různých iontů. Reakce jsou v zásadě nespecifické. Nejcitlivější z uvedených metod je Coleova reakce. Zkoušky a)-e) lze provádět i jednotlivě (doba trvání 5-7 minut). Závěr: Redukční vlastnosti sacharidů jsme dokázali redukcí methylenové modři a hexakyanoželezitanu draselného, Fehlingovou, Coleovou a Tollensovou zkouškou. Bezpečnost práce: glycerol: vstřebává se pokožkou R, S – věty: R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 35: způsobuje těžké poleptání R 36: dráždí oči S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach S (2-)22-26: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
M2
REAKCE THYMOLOVA
8
Princip: Thymolova reakce je založena na reakci redukujícího cukru s Thymolovým činidlem v kyselém prostředí za vzniku karmínového zbarvení. Chemikálie: sacharid (roztok) Thymolovo činidlo koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 Pomůcky: zkumavka, kapátko, odměrný válec, vodní lázeň, kahan, zápalky, trojnožka, azbestová síťka Pracovní postup: 1. K 0,5 cm3 sacharidu přidáme 3 kapky Thymolova činidla a 3 cm3 kyseliny chlorovodíkové. 2. Opatrně zahříváme na vodní lázni asi 5 minut. 3. Pozorujeme změnu barvy. Pozorování: Pozorujeme červené (karmínové) zbarvení. Závěr: Vznik karmínového zbarvení dokazuje přítomnost redukujícího cukru. Bezpečnost práce: kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole, Brno, 1998
M3
KONDENZAČNÍ REAKCE SACHARIDŮ
10 + doba stání a),b) 10 c),d)
Princip: Dehydratačním působením kyselin vznikají z hexos a pentos aldehydické deriváty furanu, furfural (fural) a 5-hydroxymethylfural. Tyto sloučeniny reagují s fenoly za vzniku různě zbarvených produktů. Vhodnou volbou reakčních podmínek je možné odlišit od sebe různé typy cukerných molekul. Chemikálie: Molischovo činidlo: R 11-21/22-37/38-41; S (2-)7-16-22-26-37/39 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 anthronové činidlo floroglucin (w = 1%) v roztoku kyseliny chlorovodíkové HCl (w = 12%): HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 Selivanovo činidlo: R 34-37; S (1/2-)26-45 vzorky sacharidů (glukosa, fruktosa, sacharosa, příp. další) (w = 0,5-1%) Pomůcky: zkumavky, pipety, kahan, vodní lázeň, zápalky, stojan na zkumavky, kapátka, držák na zkumavky, trojnožka, azbestová síťka Pracovní postup: a) Obecná zkouška na sacharidy (Molischova reakce) 1. K 1 cm3 vzorku sacharidu ve zkumavce přidáme kapku Molischova činidla. 2. Po stěně zkumavky opatrně přiléváme 1 cm3 kyseliny sírové. b) Zkouška na hexosy 1. K 0,2 cm3 roztoku sacharidu ve zkumavce přidáme opatrně 2 cm3 anthronového činidla. 2. Po promíchání ponecháme 30 minut v klidu. c) Zkouška na pentosy (Tollensova-Wheelerova reakce) 1. K 1 cm3 roztoku floroglucinu přidáme kapku roztoku sacharidu. 2. Zahřejeme k varu. d) Odlišení aldos od ketos (Selivanova zkouška) 1. K 1 cm3 Selivanova činidla přidáme kapku roztoku sacharidu. 2. Zahřejeme na vodní lázni přesně 30 vteřin. Pozorování: a) V přítomnosti sacharidů vzniká na rozhraní červenofialový až modrofialový prstenec. b) Přítomnost hexos se projeví zeleným nebo modrým zbarvením. c) Hexosy dávají třešňové zbarvení. d) V přítomnosti ketos vzniká třešňově červené zbarvení. Poznámky: Většina reakcí je málo specifická, resp. jejich výsledek závisí silně na reakčních podmínkách. V případě identifikace neznámého vzorku se osvědčuje paralelní pokus se známými standardy. Pozitivní Molischovu reakci dává vedle sacharidů i řada dalších sloučenin, skutečný analytický význam má tedy spíše negativní výsledek, který ukazuje na absenci sacharidů ve vzorku.
Rozdíl mezi ketosami a aldosami (Selivanova zkouška) je pouze v rychlosti reakce, je proto nutné dodržet standardní postup. Zkoušky a)-d) lze provádět i jednotlivě (doba trvání 5-7 minut, s výjimkou zkoušky d). Závěr: Charakteristické zbarvení produktů jednotlivých zkoušek a reakcí slouží k určení typu daného sacharidu. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11-21/22-37/38-41: vysoce hořlavý; zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití; dráždí dýchací orgány a kůži; nebezpečí vážného poškození očí R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16-22-26-37/39: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
M4
KOMPLEXOTVORNÉ ÚČINKY SACHARIDŮ
15
Princip: V zásaditém prostředí se z měďnatých solí tvoří málo rozpustný hydroxid měďnatý, který zahříváním přechází na černý nerozpustný oxid měďnatý. V přítomnosti sloučenin, obsahujících přímo sousedící hydroxylové skupiny, se tvoří stabilní měďnaté komplexy, které jsou jen málo disociovány, a proto nepodléhají uvedené reakci. Chemikálie: D-glukosa (roztok) glycerol (w = 5%) CH2OHCHOHCH2OH hydroxid sodný (w = 10%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 síran měďnatý (roztok) CuSO4 (lze použít Fehlingův roztok I): R 22-36/38; S (2-)22 destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, pipety, vodní lázeň, kapátko, kahan, zápalky, trojnožka, azbestová síťka Pracovní postup: 1. Ke 2 cm3 vody ve zkumavce přidáme 2 cm3 NaOH a po kapkách síranu měďnatého až do vzniku sraženiny. 2. Souběžně provedeme stejný pokus, ale do zkumavek pipetujeme místo vody po 2 cm3 glukosy, resp. glycerolu. 3. Ke každé ze zkumavek přidáme stejný počet kapek síranu měďnatého, jako v prvním případě. 4. Porovnáme výsledky reakcí. 5. Všechny tři zkumavky zahřejeme na vodní lázni. 6. Porovnáme výsledek. Rovnice: Ve vodném roztoku probíhají reakce: Cu2+ + 2 OH- → Cu(OH)2 světle modrá sraženina t
Cu(OH)2 → CuO + H2O
černá sraženina
V roztoku glukosy nebo glycerolu tyto reakce neprobíhají. Závěr: Glukosa v zásaditém prostředí z měďnatých solí tvoří stabilní měďnaté komplexy, které neposkytují reakci jako v případě vodného roztoku. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny glycerol: vstřebává se pokožkou R, S – věty: R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu,
nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
M5
ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ SACHARIDŮ
15
Princip: Alkoholovým kvašením sacharidů vzniká ethanol. Dalším produktem této reakce katalyzované enzymy obsaženými v droždí je oxid uhličitý. Alkoholové kvašení se zastavuje při dosažení objemové koncentrace asi 15 % ethanolu, kdy kvasinky odumřou. Destilací se dá obsah alkoholu zvýšit až na nejvyšší koncentraci 96 %. Podle použitého substrátu vzniká ještě řada dalších produktů, které pak spolu s některými specifickými složkami i použitého materiálu dávají výslednému produktu charakteristickou chuť a vůni. Chemikálie: cukr C12H22O11 destilovaná voda kvasnice dusičnan draselný KNO3 hydrogenfosforečnan draselný K2HPO4 chlorid hořečnatý MgCl2 dusičnan vápenatý Ca(NO3)2 Pomůcky: baňka (250 cm3), chemická lžička, odměrný válec, třecí miska s tloučkem, 2 kádinky (100 cm3, 250 cm3), kvasná zátka (nebo zátka s trubicí vedoucí do vody v kádince), váhy Pracovní postup: 1. Do baňky vlijeme roztok 20 g cukru ve 160 cm3 vody. 2. Přidáme 4 g kvasnic rozetřených s vodou. 3. Přilijeme roztok 1 g dusičnanu draselného, 0,5 g hydrogenfosforečnanu draselného v 50 cm3 vody, 0,5 g chloridu hořečnatého a 0,5 g dusičnanu vápenatého. 4. Baňku uzavřeme kvasnou zátkou nebo zátkou s trubicí vedoucí do vody v kádince a postavíme na teplé místo. Závěr: Připravili jsme si roztok pro alkoholové kvašení. Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
M6
DŮKAZ ŠKROBU
8
Princip: Reakcí škrobu s jodem vzniká modře zbarvený reakční produkt. Jeho zahřátím modré zbarvení mizí. Chemikálie: škrob (w = 1%) jod I2 (w = 1%): R 20/21; S (2-)23-25 Pomůcky: zkumavka, kapátko (pipeta), držák na zkumavky, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Ke 3 cm3 škrobu ve zkumavce přidáme 1-2 kapky roztoku jodu. 2. Pozorujeme. 3. Směs zahřejeme. 4. Pozorujeme. 5. Zkumavku ochladíme proudem studené vody. 6. Pozorujeme. Pozorování: Roztok škrobu po přidání jodu vytváří modrý až černomodrý roztok. Po zahřátí se barva ztrácí a po ochlazení se opět navrací. Závěr: Tvorba modře zbarveného roztoku je důkazem škrobu. Bezpečnost práce: jod: esenciální prvek, dráždivé účinky
při požití: vypijeme 0,5 l mléka nebo vody s rozmíchaným škrobem (moukou) nebo s rozšlehanými bílky, nevyvoláváme zvracení zasažení očí: vyplachujeme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou nebo roztokem thiosíranu sodného nadýchání: tělesný klid R, S – věty: R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
M7
HYDROLÝZA ŠKROBU
45
Princip: Hydrolýzou škrobu vzniká přes stadium dextrinů disacharid maltosa a nakonec monosacharid glukosa, kterou lze v posledním stupni hydrolýzy dokázat Fehlingovým činidlem. Hydrolýza škrobu je dokončena, až se přestane škrob barvit modře. Chemikálie: bramborový škrob ethanolický roztok jodu (nebo Lugolův roztok): R 20/21; S (2-)23-25 koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 destilovaná voda Pomůcky: kádinka, zkumavky, stojan na zkumavky, tyčinka, dělená pipeta, trojnožka, kahan, zápalky, bličejový štít, odměrný válec, váhy, chemická lžička, kapátko, hodinky, azbestová síťka Pracovní postup: 1. Do kádinky dáme 100 cm3 destilované vody a zahřejeme ji k varu. 2. Mezitím si ve zkumavce připravíme suspenzi škrobu (1,5 g) ve vodě (5 cm3). 3. Suspenzi promícháme a vlijeme ji do vroucí vody. 4. Směsí intenzivně mícháme, aby se nevytvořily klky. 5. Škrobový maz ochladíme. 6. Do zkumavky odebereme 1 cm3 škrobového mazu, ke kterému přidáme 1 kapku alkoholického roztoku jodu, a provedeme jodoškrobovou reakci. 7. Zkumavku dáme do stojanu (= kontrolní vzorek). 8. Do kádinky se škrobovým mazem přidáme 1 cm3 kyseliny sírové. 9. Směsí několik sekund mícháme a zaznamenáme si čas. 10. Směs zvolna zahříváme. 11. Každé 3 minuty odebereme pipetou 1 cm3 do zkumavky. 12. Provedeme jodoškrobový test. 13. Výsledky pozorování si zaznamenáváme do tabulky. 14. Vzorky odebíráme tak dlouho, dokud je jodoškrobová reakce pozitivní. Tabulka: Hydrolýza škrobu: Minuty 0 3 6 9 12 15 18 21 24
Zbarvení tmavě modré modrofialové fialové tmavě červené světle červené oranžové žluté světle žluté bezbarvé
Pozorování: Směs s jodem zpočátku dává modré zbarvení. Postupně se zbarvení mění do červena, až nakonec roztok zbarvení nedává (bezbarvý roztok). Poznámky: Při práci s koncentrovanou kyselinou dodržujeme pravidla bezpečné práce.
Použijeme ochranné pracovní pomůcky. Kyselinu do roztoku škrobového mazu přidáváme po kapkách za stálého míchání. Závěr: Postupnou hydrolýzou škrobu jako konečný produkt vzniká glukosa. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 20/21: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
M8
ČÁSTEČNÁ HYDROLÝZA CELULOSY
10
Princip: Působením koncentrované kyseliny sírové se celulosa zvolna rozpouští a buničina se mění v kompaktní hmotu zvanou amyloid. Po neutralizaci kyseliny a vyprání získáme nepravý pergamen. Chemikálie: koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 destilovaná voda amoniak (vodný roztok) NH3: R 34-50; S (1/2-)26-36/37/39-45-61 Pomůcky: 2 Petriho misky, filtrační papír, nůžky, odměrný válec, kapátko, pinzeta Pracovní postup: 1. Na větší Petriho misce si připravíme 10 cm3 kyseliny sírové (ze 2 dílů koncentrované kyseliny sírové a 1 dílu destilované vody). 2. Na druhou Petriho misku dáme 15 cm3 destilované vody a 1 cm3 amoniaku. 3. Do kyseliny na 20-30 sekund ponoříme širší (2-3 cm), 20 cm dlouhý proužek filtračního papíru. 4. Filtrační papír poté přeneseme do vody s amoniakem. 5. Dobře ho v ní propereme a usušíme. Pozorování: Filtrační papír se změnil v papír pergamenový. Připravený pergamenový papír je pevnější než původní filtrační papír. Poznámky: Filtrační papír ponoříme do kyseliny jen na velmi krátkou dobu. Kdybychom ji překročili, došlo by k rozrušení papíru a nezískali bychom požadovaný produkt. Závěr: Částečnou hydrolýzou celulosy (filtrační papír) jsme získali pergamenový papír. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch amoniak: dráždivé účinky, leptá sliznice, možnost oslepnutí R, S – věty: R 34-50: způsobuje poleptání; vysoce toxický pro vodní organismy R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-36/37/39-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc
(je-li možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
M9
HYDROLÝZA CELULOSY - VZNIK AMYLOIDU
10
Princip: Celulosa je lineární 1,4-β-glukán. Působením zředěné kyseliny sírové a jejím následným vypráním vodou se získá z celulosy průsvitná hmota amyloid. Chemikálie: koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 destilovaná voda alkoholický roztok jodu v jodidu draselném: R 20/21; S (2-)23-25 Pomůcky: třecí miska s tloučkem, filtrační papír, nůžky, kádinka, kapátko, zkumavka Pracovní postup: 1. Do čisté porcelánové třecí misky dáme 5-7 kousků filtračního papíru. 2. Přidáme 2 cm3 kyseliny sírové. 3. Směs důkladně rozetřeme. 4. Jakmile se papír v kyselině sírové rozpustí, přidáme další kousky filtračního papíru. 5. Vzniká nažloutlá kapalina obsahující amyloid. 6. Roztok amyloidu vlijeme opatrně pomalým proudem do kádinky se 100 cm3 studené destilované vody. Pokud hydrolýza proběhla do konce, zakalí se voda vyloučeným amyloidem. 7. Z kádinky odebereme kapátkem asi 1 cm3 kapaliny do zkumavky. 8. Provedeme jodoškrobovou zkoušku. Pozorování: Po rozpuštění filtračního papíru v kyselině sírové vzniká nažloutlá, hustá kapalina, která obsahuje amyloid, produkt hydrolýzy celulosy. Amyloid reaguje s roztokem jodu za vzniku tmavě modrého roztoku. Poznámky: Při práci s koncentrovanou kyselinou dodržujeme pravidla bezpečné práce. Používáme ochranné pracovní pomůcky. Závěr: Působením kyseliny sírové dochází k hydrolýze celulosy a vzniká amyloid. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 20/21: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly
(příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
M 10
HYDROLÝZA CELULOSY NA GLUKOSU
35
Princip: Celulosa se dá hydrolyzovat na D-glukosu koncentrovanou kyselinou sírovou. Molekuly celulosy jsou spojeny glykosidickou vazbou. Chemikálie: kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 uhličitan sodný (pevný) Na2CO3: R 36; S (2-)22-26 hydroxid sodný (w = 5%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Fehlingovo činidlo: R 22-36/38; S (2-)22 + R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Tollensovo činidlo: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: kádinka, filtrační papír, nůžky, kahan, azbestová síťka, trojnožka, zápalky, kapátko, Petriho miska Pracovní postup: 1. Do kádinky s 25 cm3 zředěné kyseliny sírové dáme několik kousků nadrobno rozstříhaného filtračního papíru. 2. Vaříme asi 30 minut. 3. Vyvařenou vodu doléváme. 4. Plynule odebíráme vzorky, v nichž dokazujeme přítomnost glukosy, produktu hydrolýzy celulosy. 5. Protože roztok hydrolyzátu je kyselý, musíme jej nejdříve neutralizovat buď pevným uhličitanem sodným nebo roztokem hydroxidu sodného. 6. Důkaz provedeme přidáním 2-3 kapek Fehlingova nebo Tollensova činidla. Pozorování: Jestliže proběhne hydrolýza celulosy, získáme glukosu, kterou dokážeme Fehlingovým roztokem – vznikne červený oxid měďný nebo Tollensovým činidlem - vyloučí se šedý až černý koloidní roztok stříbra nebo stříbrné zrcátko. Poznámky: Pokud doba 30 minut k hydrolýze nestačila, pokračujeme dále v zahřívání. Závěr: Působením koncentrované kyseliny sírové na celulosu dochází k hydrolýze až na konečný produkt glukosu, která poskytuje s Fehlingovým a Tollensovým činidlem pozitivní reakce. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou,
neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 35: způsobuje těžké poleptání R 36: dráždí oči S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach S (2-)22-26: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
N1
EXTRAKCE LIPIDŮ Z VAJEČNÉHO ŽLOUTKU
80 !
Princip: Lipidy nejsou rozpustné ve vodě, ale rozpouštějí se v nepolárních organických rozpouštědlech. Z tkání bohatých na vodu však většinou nelze extrahovat lipidy přímo (tj. bez předchozího odvodnění např. acetonem). Výjimkou je směsné rozpouštědlo alkohol-ether, které lze použít přímo. K hrubému dělení lipidů lze využít rozdílu v jejich rozpustnosti. Chemikálie: diethylether (C2H5)2O: R 12-19; S (2-)9-16-29-33 aceton (CH3)2CO: R 11; S (2-)9-16-23-33 směs alkohol-ether (3 objemové díly ethanolu a 1 díl diethyletheru): R 11; S (2-)7-16; R 12-19; S (2-)9-16-29-33 roztok hydroxidu draselného KOH v ethanolu C2H5OH (w = 10%): R 35; S (1/2-)26-37/39-45 v R 11; S (2-)7-16 vejce Pomůcky: vodní lázeň, filtrační nálevka, filtrační papír, kádinky, tyčinka, nůžky, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky, pipety Pracovní postup: 1. Žloutek dobře oddělíme od bílku a zalijeme ho 75 cm3 směsí alkohol-ether. 2. Necháme stát asi 10 minut za občasného míchání. 3. Přefiltrujeme přes papír zvlhčený směsí alkohol-etheru. 4. Látku na filtru promyjeme ještě 25 cm3 směsí alkohol-etheru. 5. Filtrát odpaříme na vodní lázni až zůstává jen olejovitá kapalina. 6. Ochladíme ji. 7. Přidáme pomalu za míchání 30 cm3 vychlazeného acetonu. Sráží se lecithin. 8. Sraženinu odfiltrujeme a uchováváme v lednici za nepřístupu světla. 9. Filtrát (obsahuje neutrální lipidy a cholesterol) odpaříme na vodní lázni do konzistence pasty. 10. Po vychladnutí přidáme 20 cm3 alkoholového roztoku KOH. 11. Zamícháme a na vodní lázni zahříváme 30 minut. 12. Necháme vychladnout. 13. Přidáme 50 cm3 diethyletheru. 14. Vysrážené mýdlo nerozpustné v etheru odfiltrujeme. 15. Z filtrátu, obsahujícího cholesterol, odpaříme ether na vodní lázni. 16. Produkty uchováváme chráněné před světlem v lednici. Poznámky: Pokus je podle potřeby možné ukončit např. po získání lipidového extraktu, po vysrážení lecithinu nebo po zmýdelnění lipidů. Popsaný postup umožňuje získání různých typů lipidů. Vhodnou alternativní výchozí surovinou je i rozetřený žloutek z natvrdo vařených vajec, který zpracováváme naprosto stejným postupem. Závěr: Z vaječného žloutku jsme postupně vyextradovali lecithin a cholesterol. Bezpečnost práce: hydroxid draselný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno
propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 12-19: extrémně hořlavý; může vytvářet výbušné peroxidy R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S (2-)9-16-29-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevylévejte do kanalizace; proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
N2
ODDĚLOVÁNÍ TUKU Z PŘÍRODNÍHO MATERIÁLU
15
Princip: Ze suchých tkání, jako jsou semena, je možno lipidy extrahovat přímo nepolárními rozpouštědly. Po odpaření rozpouštědla zůstává na papíře po lipidech průsvitná "mastná skvrna". Chemikálie: benzin: R 11-45-65; S 53-45 olejnatá semena: mák, slunečnice, len nebo špek (10 g) Pomůcky: třecí miska s tloučkem, odměrný válec, stojan s příslušenstvím, filtrační kruh, filtrační nálevka, vata, tyčinka, kádinka, filtrační papír Pracovní postup: 1. Olejnatá semena nebo špek rozetřeme v třecí misce s 5 cm3 benzinu. 2. Směs zfiltrujeme přes smotek vaty. 3. Část filtrátu nalijeme na filtrační papír. 4. Pozorujeme. Pozorování: Rozpouštědlo se odpařuje a získaný rostlinný olej nebo tuk zanechává na filtračním papíře mastnou skvrnu. Závěr: Olejnatá semena obsahují tuk. R, S – věty: R 11-45-65: vysoce hořlavý; může vyvolat rakovinu; zdraví škodlivý: při požití může vyvolat poškození plic S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
N3
VLASTNOSTI TUKŮ Z PŘÍRODNÍHO MATERIÁLU
8
Princip: Tuky jsou bezbarvé látky, bez zápachu. Jsou lehčí než voda. Ve vodě se nerozpouští, rozpouští se v organických rozpouštědlech, např. v etheru a benzinu. Chemikálie: benzin: R 11-45-65; S 53-45 destilovaná voda Pomůcky: filtrační papír, nůžky, 2 zkumavky Pracovní postup: 1. Z mastného filtračního papíru odstřihneme dva proužky. 2. Jeden proužek vložíme do zkumavky s 3 cm3 vody a druhý do zkumavky s 3 cm3 organického rozpouštědla. 3. Protřepeme. 4. Filtrační papíry vytáhneme ze zkumavek a necháme uschnout. 5. Pozorujeme. Pozorování: Na filtračním papíře, který byl ve zkumavce s vodou, po uschnutí zůstala mastná skvrna. Z filtračního papíru, namočeného v organickém rozpouštědle, skvrna zmizela. Poznámky: Mastný filtrační papír – příprava viz pokus M 2. Závěr: Tuk je rozpustný v organických rozpouštědlech. R, S – věty: R 11-45-65: vysoce hořlavý; může vyvolat rakovinu; zdraví škodlivý: při požití může vyvolat poškození plic S 53-45: zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
N4
ŽLUKNUTÍ TUKŮ
15
Princip: Přírodní tuky snadno podléhají různým změnám vlivem teploty, vzdušného kyslíku, světla a enzymů. Tyto změny vedou k tzv. žluknutí, což je velmi složitý soubor rozkladných reakcí. Účinkem světla je iniciována řetězová radikálová reakce, kdy vznikají alkylhydroperoxidy. Ty jsou výchozími sloučeninami pro tvorbu tzv. sekundárních produktů oxidace. Sekundární produkty žluknutí jsou příčinou zhoršování vůně, chuti a dalších smyslových vlastností tuku, který se tak stává zcela nepoživatelným. Chemikálie: ethanol (w = 90%) C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 destilovaná voda čerstvé a žluklé máslo Pomůcky: 2 zkumavky, odměrný válec, kahan, zápalky, lakmusové papírky, kádinka, trojnožka, azbestová síťka, váhy, chemická lžička, tyčinka, zápalky Pracovní postup: 1. Do dvou zkumavek nalijeme 5 cm3 ethanolu. 2. V první zkumavce rozpustíme 1 g čerstvého másla, ve druhé zkumavce 1 g žluklého másla. 3. Zkumavky zahřejeme v kádince s vroucí vodou. 4. Do každé zkumavky zasuneme lakmusový papírek tak, aby se dotýkal roztoku. 5. Pozorujeme změnu lakmusového papírku. Pozorování: Lakmusový papírek v roztoku žluklého másla zčervenal. Závěr: Při žluknutí tuků vznikají aldehydy a nižší karboxylové kyseliny, které jsme dokázali zčervenáním lakmusového papírku. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy (pracovní sešit). Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
N5
KYSELÁ HYDROLÝZA LIPIDŮ
45
Princip: Významnou reakcí lipidů je hydrolytické štěpení. Kyselou nebo neutrální hydrolýzou vznikají mastné kyseliny a glycerol. Chemikálie: hovězí lůj, sádlo, máslo nebo rostlinný olej koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 destilovaná voda Pomůcky: kádinka, váhy, chemická lžička, odměrný válec, kapátko, trojnožka, azbestová síťka, kahan, zápalky, tyčinka, tmavá prachovnice Pracovní postup: 1. Do kádinky dáme 10 g živočišného lipidu (či rostlinného oleje). 2. Přidáme 25 cm3 destilované vody a 2-3 cm3 kyseliny sírové. 3. Směs asi 25 minut opatrně zahříváme za neustálého míchání. Po 25 minutách by měla být hydrolýza ukončena. 4. Reakční směs necháme vychladnout. 5. Po vychladnutí oddělíme spodní vrstvu (kyselina sírová s vodou a glycerolem). Horní vrstva, jejíž konzistence závisí na použitém lipidu (je buď kapalná nebo více či méně tuhá), obsahuje volné mastné kyseliny. 6. Koláč tvořený mastnými kyselinami oddělíme, promyjeme nebo opláchneme destilovanou vodou. 7. Uschováme v prachovnici nebo láhvi z polyethylenu. Rovnice: H2O
CH2-OCOR + 3 H2SO4 CH2OHCHOHCH2OH + 3 RCOOH
Triacylglycerol (tuk)
glycerol
karboxylová kyselina
Poznámky: Při prudkém zahřívání reakční směs částečně zuhelnatí. Takovýto produkt hydrolýzy je znehodnocen a nehodí se k dalšímu použití. Vzniklý produkt uschováváme v uzavřené tmavé prachovnici, neboť na vzduchu a světle se volné mastné kyseliny snadno oxidují. Závěr: Kyselou hydrolýzou lipidů jsme získali mastné kyseliny a glycerol. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení)
Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
N6
VLASTNOSTI MÝDEL
15
Princip: Mýdla jsou detergenty, jejichž tenzidovou složkou jsou soli Na+ nebo K+ vyšších mastných kyselin. Tenzidy mají čistící účinek. Hydrofobní část přilne k částečce nečistoty a hydrofilní částečku nečistoty vtahuje do vodného prostředí. Chemikálie: toaletní mýdlo alkoholický roztok fenolftaleinu motorový olej vodný roztok vápenaté soli destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, váhy, chemická lžička, odměrný válec, kapátka, stojan na zkumavky Pracovní postup: 1. Ve zkumavce s 3 cm3 destilované vody rozpustíme asi 0,5 g toaletního mýdla. 2. Roztok rozdělíme do tří zkumavek. 3. Do první zkumavky kápneme kapku alkoholického roztoku fenolftaleinu. 4. Pozorujeme změnu zbarvení. 5. Do druhé zkumavky kápneme k mýdlovému roztoku kapku motorového či jiného minerálního oleje. 6. Důkladně zkumavkou protřepeme, aby se vytvořila emulze oleje. 7. Pro srovnání v jiné zkumavce smícháme 1 cm3 destilované vody a několik kapek oleje. 8. Protřepeme. 9. Pozorujeme. 10. Do třetí zkumavky s mýdlovým roztokem kápneme kapku roztoku vápenaté soli. 11. Pozorujeme. Pozorování: Rozpuštěním mýdla ve vodě získáme bíle zakalený mýdlový roztok. Po přidání fenolftaleinu bílý zákal zrůžoví, protože mýdlo je alkalické a fenolftalein je v alkalickém prostředí červenofialový. Emulze se vytvoří nejprve ve zkumavce s destilovanou vodou, později ve zkumavce s mýdlovým roztokem. Po přidání Ca2+ do mýdlového roztoku a protřepání vznikne z bílého zákalu bezbarvý roztok, v němž plavou kousky bílé sraženiny nerozpustných vápenatých mýdel. Závěr: S toaletním mýdlem jsme provedli důkazové reakce, kterými jsme prokázali základní vlastnosti detergentu. Bezpečnost práce: fenolftalein: projímavé účinky, částečně se vstřebává Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
N7
ROZLIŠENÍ ROSTLINNÉHO A MINERÁLNÍHO OLEJE
10
Princip: Rostlinný olej, tj. ester mastné kyseliny s glycerolem, se rozliší od minerálního, což je směs uhlovodíků, zmýdelněním. Chemikálie: alkoholický (vodný) roztok hydroxidu draselného (w = 5%) KOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 rostlinný olej minerální olej destilovaná voda Pomůcky: zkumavky, stojan na zkumavky, kahan, zápalky, držák na zkumavky, odměrný válec, kapátka Pracovní postup: 1. K 10 cm3 hydroxidu draselného ve zkumavce přidáme 3-4 kapky zkoušeného oleje. 2. Vaříme asi 2 minuty. 3. Pozor! Nebezpečí utajeného varu a vystříknutí směsi ze zkumavky! 4. Ochladíme. 5. Protřepeme s 5 cm3 destilované vody. Pozorování: Zmýdelněný rostlinný olej se zpění (vznikne mýdlo), minerální olej se emulguje na mléčný zákal. Závěr: Rostlinný olej jsme od minerálního oleje rozlišili zmýdelněním. Bezpečnost práce: hydroxid draselný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
N8
REAKCE CHOLESTEROLU
30 !
Princip: Cholesterol a další steroidy reagují s acetanhydridem, kyselinou sírovou a s formaldehydem za vzniku zbarvených produktů. Chemie těchto reakcí je složitá a dosud ne zcela objasněná. Chemikálie: koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 acetanhydrid (CH3CO)2O: R 10-34; S (2-)22-24-37 roztok formaldehydu (1 objemový díl 40% roztoku formaldehydu a 50 dílů koncentrované H2SO4): R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 roztok cholesterolu (w = 1%) v suchém chloroformu (lze vysušit chloridem vápenatým): chloroform: R 22-38-40-48/20/22; S (2-)36/37 Pomůcky: suché zkumavky, pipety s balónkem, kapátka, tyčinka Pracovní postup: a) Salkowského zkouška 1. Do suché zkumavky napipetujeme 1 cm3 chloroformového roztoku cholesterolu. 2. Opatrně podvrstvíme 1 cm3 kyseliny sírové. b) Liebermannova-Burchardova reakce 1. K 1 cm3 chloroformového roztoku cholesterolu v suché zkumavce přidáme opatrně 1 cm3 acetanhydridu. 2. Promícháme. 3. Ochladíme. 4. Přidáme 2 cm3 kyseliny sírové. 5. Promícháme. c) Formaldehydový test 1. K 2 cm3 roztoku formaldehydu v koncentrované kyselině sírové přidáme 2 cm3 chloroformového roztoku cholesterolu. Chloroformová vrstva se barví červeně. 2. Odsajeme chloroformovou vrstvu. 3. K vodné vrstvě přidáme 2 kapky acetanhydridu. Pozorování: a) Chloroformová vrstva se barví červeně. V chloroformové vrstvě se projevuje zelená fluorescence, kterou pozorujeme v dopadajícím světle. b) Po promíchání pozorujeme změnu barvy od červené přes modrou až na modrozelenou. c) Vodná vrstva se zbarví do modra. Poznámky: Reakce jsou velmi citlivé na přítomnost vody, která je ruší. Závěr: Cholesterol se zkoumanými látkami dává vznik zbarvených produktů. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání
zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 10-34: hořlavý; způsobuje poleptání R 22-38-40-48/20/22: zdraví škodlivý při požití; dráždí kůži; možné nebezpečí nevratných účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (2-)22-24-37: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach; zamezte styku s kůží; používejte vhodné ochranné rukavice S (2-)36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
O1
DŮKAZ A VLASTNOSTI BÍLKOVIN
20
Princip: K důkazům peptidů a bílkovin se používá reakcí založených na chemických a fyzikálně-chemických vlastnostech. Jsou to např. reakce využívající reaktivity peptidové vazby (biuretová reakce), reakce srážecí apod. Chemikálie: hydroxid sodný (w = 10%) NaOH hydroxid sodný (w = 40%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 koncentrovaná kyselina dusičná HNO3: R 8-35; S (1/2-)23-26-36-45 koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 síran měďnatý (w = 1%) CuSO4 síran měďnatý (nasycený roztok) CuSO4: R 22-36/38; S (2-)22 uvařené vejce, roztok vaječného bílku Pomůcky: kapátka, 4 zkumavky, stojan na zkumavky Pracovní postup: a) 1. Natvrdo uvařené, oloupané vejce pokapeme kyselinou dusičnou. 2. Pozorujeme. b) 1. Ve zkumavce smícháme 2 cm3 vaječného bílku a 2 cm3 10% hydroxidu sodného. 2. Ke směsi po kapkách přidáváme 1% síran měďnatý. 3. Pozorujeme. c) 1. Do tří zkumavek připravíme 2 cm3 vaječného bílku. 2. Do první zkumavky přikápneme 40% hydroxid sodný, do druhé kyselinu chlorovodíkovou a do třetí nasycený roztok síranu měďnatého. 3. Pozorujeme. Pozorování: a) Povrch uvařeného vejce se zbarvuje žlutě. b) Vzniká modrofialové až červenofialové zbarvení roztoku. c) Ve všech zkumavkách pozorujeme vznik sraženiny. Závěr: Žluté a modrofialové zbarvení a vznik sraženiny dokazuje přítomnost bílkoviny. Bílkoviny se působením minerálních kyselin a některých solí srážejí. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina dusičná: silná kyselina, dráždivé a dusivé účinky, oxidační činidlo, s organickými látkami tvoří výbušné směsi
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-35: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje těžké poleptání R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-36-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
O2
10
DŮKAZ SÍRY VÁZANÉ V BÍLKOVINĚ
Princip: Zahřátím roztoku bílkoviny s koncentrovaným alkalickým hydroxidem za přítomnosti olovnaté soli vzniká sraženina sulfidu olovnatého, což dokazuje přítomnost síry v bílkovině. Chemikálie: hydroxid sodný (w = 40%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 dusičnan olovnatý (w = 5%) Pb(NO3)2 roztok vaječného bílku Pomůcky: zkumavka, kahan, zápalky, držák na zkumavky, odměrný válec Pracovní postup: 1. Ke 1,5 cm3 vaječného bílku ve zkumavce přilijeme 1,5 cm3 hydroxidu sodného. 2. Do zkumavky přidáme 2 cm3 dusičnanu olovnatého. 3. Opatrně zahříváme. 4. Pozorujeme. Pozorování: Vzniká černá sraženina. Závěr: Vznik černé sraženiny sulfidu olovnatého dokazuje síru, která je vázána v bílkovině. Bezpečnost práce: hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny dusičnan olovnatý: koncentrovaný leptavé účinky
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo roztoku Na SO , vyvoláme zvracení 2
4
a poté podáme asi 10 tablet aktivního uhlí, nepodáváme mléko !!! zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
O3
DŮKAZ DUSÍKU V BÍLKOVINÁCH
10
Princip: Účinkem koncentrované kyseliny sírové se část dusíku vázaného v bílkovinách uvolňuje v podobě amoniaku. Ten je jen málo rozpustný v zásaditých roztocích, a proto uniká jako plyn, který lze dokázat podle hodnoty pH indikátorovým papírkem. Chemikálie: vzorek bílkoviny (kasein, sušené odtučněné mléko, sušený bílek) koncentrovaná kyselina sírová H2SO4: R 35; S (1/2-)26-30-45 hydroxid sodný (w = 20%) NaOH: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Pomůcky: zkumavka, indikátorový papírek (univerzální, červený lakmus), držák na zkumavky, kahan, kapátko, zápalky Pracovní postup: 1. Do zkumavky s malým množstvím bílkoviny přidáme 3-5 kapek kyseliny sírové. 2. Opatrně zahříváme 1-2 minuty. 3. Po ochlazení přidáme postupně 2 cm3 NaOH (výsledná reakce musí být zásaditá). 4. Zkumavku zahřejeme a u jejího ústí podržíme navlhčený indikátorový papírek. Poznámky: Je třeba dodržovat pravidla bezpečné práce s koncentrovanou kyselinou sírovou. Závěr: Červenofialová barva indikátorového papírku dokazuje, že rozkladem bílkoviny vzniká plynný amoniak a že bílkovina obsahuje vázaný dusík. Bezpečnost práce: kyselina sírová: silná kyselina, leptá pokožku, sliznice a oči, dráždí dýchací systém
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch hydroxid sodný: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou, neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-30-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; k tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí
okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
O4
DEAMINACE GLYCINU
15
Princip: Reakcí aminokyseliny glycinu s kyselinou dusitou, která vzniká z dusitanu v kyselém prostředí, se uvolňuje plynný dusík. Chemikálie: dusitan sodný (w = 5%) NaNO2: R 8-25; S (1/2-)45 kyselina octová (w = 20%) CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 glycin (w = 0,5%) H2NCH2COOH Pomůcky: zkumavka, pipety Pracovní postup: 1. Ve zkumavce smísíme 4 cm3 dusitanu sodného se 1,5 cm3 kyseliny octové a 2,5 cm3 glycinu. 2. Pozor, reakce může probíhat bouřlivě! Pozorování: Vyvíjí se plynný dusík. Rovnice: H2NCH2COOH + HNO2 HOCH2COOH + N2 + H2O Závěr: Deaminací glycinu vzniká kyselina glykolová a uvolňuje se plynný dusík. Bezpečnost práce: kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-25: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; toxický při požití R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
P1
KATALASA V BRAMBORU
10
Princip: Enzymy jsou specifické biokatalyzátory metabolických procesů v organismech. Jsou to látky bílkovinné povahy. Jako katalasy označujeme enzymy, schopné katalyzovat disproporcionaci peroxidu vodíku na vodu a kyslík. Unikající kyslík způsobuje silné pěnění. Katalasová aktivita je velmi rozšířená a rozklad peroxidu vodíku probíhá často velmi živě (např. při styku s krví). Chemikálie: peroxid vodíku (w = 3%) H2O2: R 8-34; S (1/2-)3-28-36/39-45 brambory Pomůcky: tyčinka, nůž Pracovní postup: 1. Z omyté bramborové hlízy odřízneme plátek o síle asi 1 cm. 2. Na řeznou plochu kápneme 2-3 kapky roztoku peroxidu vodíku. 3. Pozorujeme průběh reakce. Poznámky: Katalasy spolu s peroxidasami a superoxdismutasami zajišťují ochranu organismů před „aktivními formami kyslíku“, které mohou např. způsobovat peroxidaci lipidů a katalyzovat nežádoucí radikálové reakce. Závěr: Pěnění bramboru dokazuje přítomnost katalasy, která rozkládá peroxid vodíku na vodu a kyslík. Bezpečnost práce: peroxid vodíku: poškozuje sliznice, způsobuje popáleniny očí, při požití nebezpečí krvácení a poškození žaludku
při požití: vypijeme 0,5 l vody (mléka), nevyvoláváme zvracení, vyhledáme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, vyhledáme lékaře potřísnění kůže: omyjeme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 8-34: dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár; způsobuje poleptání S (1/2-)3-28-36/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte v chladnu; při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
P2
UREASA ZE SOJOVÝCH BOBŮ
40 +60 nechat stát
Princip: Enzym ureasa štěpí močovinu na amoniak a oxid uhličitý. Uvolněný amoniak jako silnější zásada (ve srovnání s uhličitany) zvyšuje pH roztoku. Chemikálie: sojová mouka hladká močovina (c = 0,1 mol.dm-3) (NH2)2CO indikátor fenolová červeň fosfátový pufr (pH = 7) aceton (CH3)2CO: R 11; S (2-)9-16-23-33 destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, kádinka, pipeta, nálevka, filtrační papír, vodní lázeň s termostatem, váhy, stojan s příslušenstvím, nůžky, tyčinka, třecí miska s tloučkem, chemická lžička Pracovní postup: a) Aktivita ureasy 1. Ke 3 cm3 močoviny přidáme 3 cm3 fosfátového pufru, kapku fenolové červeně a 1 g sojové mouky. 2. Ponecháme při teplotě 37 °C. 3. Zaznamenáme čas, potřebný ke vzniku červeného zbarvení. b) Preparace enzymu 1. 1 objemový díl sojové mouky extrahujeme hodinu při laboratorní teplotě 5 objemovými díly destilované vody. 2. Přefiltrujeme. 3. Ve filtrátu vysrážíme bílkovinu přídavkem čtyřnásobného objemu acetonu za stálého míchání. 4. Zfiltrujeme. 5. Filtrát promyjeme acetonem a vysušíme. 6. Ve třecí misce utřeme na prášek. Poznámky: K demonstraci ureasové aktivity je možno použít i moče. Získali jsme surový preparát, který obsahuje vedle ureasy např. také amylasu. Závěr: Červené zbarvení indikátoru fenolové červeně dokazuje přítomnost amoniaku, vzniklého hydrolýzou močoviny enzymem ureasou. Bezpečnost práce: aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
P3
AMYLASOVÁ AKTIVITA SLIN
90
Princip: Amylasa obsažená ve slinách štěpí škrob na disacharid maltosu, který se projevuje redukčními vlastnostmi. Zatímco polymerní škrob neprochází dialyzační membránou, redukující sacharidy ji překonávají a lze je v dialyzátu prokázat. Chemikálie: Fehlingův roztok I: R 22-36/38; S (2-)22 Fehlingův roztok II: R 35; S (1/2-)26-37/39-45 Lugolův roztok: R 20/21; S (2-)23-25 roztok škrobu Pomůcky: zkumavky, kádinka (50 cm3), vodní lázeň s termostatem, celofán (nebo dialyzační trubice), motouz, pipeta, nůžky Pracovní postup: a) Sběr slin b) 1. 2. 3. 4. 5.
Aktivita amylasy: Do zkumavky napipetujeme 1 cm3 vody a 1 cm3 roztoku škrobu. Přidáme 0,1 cm3 slin. Zkumavku umístíme na 20 minut na vodní lázni s teplotou 37 °C. Její obsah krátce povaříme a rozdělíme na dvě poloviny. V jedné polovině provedeme zkoušku na redukující cukry (Fehlingova reakce). 6. Ve druhé části roztoku provedeme zkoušku na škrob. 7. Stejné zkoušky provedeme s výchozím roztokem škrobu, zředěným stejným objemem vody.
c) 1. 2. 3.
Dialýza nízkomolekulárních štěpů škrobu: Připravíme si celofán na dialýzu - blánu přehneme do podoby „měchýře“. Napipetujeme 1 cm3 roztoku škrobu a 0,2 cm3 slin. Sáček důkladně zavážeme, zavěsíme do kádinky s 15 cm3 vody a umístíme do vodní lázně s teplotou 37 °C. 4. Po 20 minutách provedeme v dialyzátu zkoušku na redukující cukry a škrob. Poznámky: Jako doplněk je možné provést stejný pokus jako v pokusu b) např. se vzorkem slin inaktivovaných varem nebo srážením kyselinou octovou. Sliny obsahují tzv. alfa-amylasu (endoamylasu), která štěpí molekuly škrobu „zevnitř“ na postupně stále menší molekuly (malé dextriny), které nereagují s jodem. Proto reakce s jodem je velmi brzy negativní, zatímco redukujících cukrů přibývá jen pomalu. Naproti tomu beta-amylasy (exoamylasy), časté zejména u rostlin (sojová mouka), odštěpují z molekul škrobu jednotlivé molekuly maltosy. Zůstávají velké molekuly dextrinů. Proto v takovém případě rychle stoupá množství redukujících cukrů, a vzorek reaguje dlouho pozitivně s jodem. V určitém procentu populace se objevují sliny bez amylasy. Tento „defekt“ nemá žádný praktický význam a není důvodem ke znepokojení. Důkaz škrobu – postup viz úloha M 6. Závěr: Aktivitu amylasy jsme dokázali pozitivními reakcemi s Fehlingovým a Lugolovým roztokem.
R, S – věty: R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží R 22-36/38: zdraví škodlivý při požití; dráždí oči a kůži R 35: způsobuje těžké poleptání S (1/2-)26-37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)22: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte prach S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
ZÁVISLOST AKTIVITY ENZYMŮ NA pH PROSTŘEDÍ
P4
45
Princip: Amylasou obsaženou ve sladu se škrob štěpí na nižší cukry – dextriny, které s Lugolovým roztokem dávají charakteristické zabarvení od modré, přes červenou až po žlutou. Chemikálie: hydrogenfosforečnan sodný (c = 0,2 mol.dm-3) Na2HPO4 kyselina citronová (c = 0,1 mol.dm-3) CH2COOHCOHCOOHCH2COOH škrob (w = 1%) slad Lugolův roztok: R 20/21; S (2-)23-25 Pomůcky: 3 zkumavky, vodní lázeň, teploměr, 2 byrety, 2 nálevky, kádinka, pipeta, chemická lžička Pracovní postup: 1. Ve 3 zkumavkách připravíme 3 pufry o hodnotě pH = 5,6 - 6,4 - 7,8 podle tabulky. Příprava roztoků pro stanovení pH optima č. zkumavky
Na2HPO4 [cm3]
Kyselina citrónová [cm3]
pH
1. 2. 3.
0,58 0,69 0,97
0,42 0,31 0,03
5,6 6,4 7,8
Zabarvení
2. Do všech zkumavek přidáme 0,5 cm3 roztoku škrobu a na špičku lžičky jemně rozmělněného sladu. 3. Získanou směs ve zkumavkách zahříváme ve vodní lázni při teplotě 37 °C po dobu 30 minut. 4. Pak přidáme do každé zkumavky 3 kapky Lugolova roztoku. Podle zabarvení roztoků můžeme usuzovat, zda proběhla hydrolýza škrobu. 5. V tabulce doplníme výsledná zabarvení roztoku a určíme, které prostředí je pro hydrolýzu škrobu amylasou nejvýhodnější. Závěr: Amylasa je nejaktivnější v prostředí kolem pH 6,8. V kyselejším nebo zásaditějším prostředí její aktivita klesá. R, S – věty: R 20/21: zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
Q1
SUBLIMACE KOFEINU
20
Princip: Alkaloid kofein (1,3,7-trimethylxanthin), který se vyskytuje např. v kávovníku, čajovníku, kole a guaraně, je těkavý a je ho možno získat sublimací z přírodního materiálu. Chemikálie: suché čajové lístky Pomůcky: dvě hodinová skla, elektrický vařič, stojan s příslušenstvím, filtrační papír, váhy, chemická lžička Pracovní postup: 1. Na suché hodinové sklo nasypeme asi 0,5 g suchých čajových lístků. 2. Přikryjeme druhým hodinovým sklem. 3. Opatrně zvolna zahříváme nad elektrickým vařičem. 4. Vrchní hodinové sklo přitom ochlazujme kouskem navlhčeného filtračního papíru. Pozorování: Po chvíli pozorujme zespodu na vrchním skle vznik bílých až nažloutlých krystalků kofeinu s charakteristickou vůní. Poznámky: K pokusu je možné použít jak černý (fermentovaný), tak zelený čaj, případně i čaj maté nebo rozemletou kávu. Pro zdar pokusu je potřeba se vyvarovat příliš prudkého zahřívání, při kterém by se látka spálila (projeví se hnědnutím krystalků). Důležité je rovněž, aby použitý materiál byl co nejsušší, jinak může sublimaci komplikovat vlhkost, která se sráží na studenějším vrchním skle. Kofein je zdraví škodlivý. Závěr: Sublimací čajových lístků jsme získali bílé krystalky kofeinu. Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
Q2
MIKROSUBLIMACE KOFEINU
20
Princip: Sublimace je metoda k oddělování složek některých pevných směsí. Krystaly získané sublimací obsahují jen nepatrně nečistot, čímž lze získat čisté chemické látky. Chemikálie: zrnková káva (2 g) destilovaná voda Pomůcky: porcelánová miska, podložní sklíčko, mikroskop, trojnožka, azbestová síťka, kahan, zápalky, váhy, chemická lžička, kapátko Pracovní postup: 1. Doprostřed suché porcelánové misky dáme malou hromádku mleté kávy, aby byla na co nejmenší ploše. 2. Přes misku položíme mikroskopické sklíčko. 3. Na vrchní stranu podložního sklíčka dáme větší kapku studené vody. 4. Kávu zvolna zahříváme. Káva nesmí začít doutnat ani hořet. 5. Po pěti minutách zahřívání ukončíme. 6. Z mikroskopického sklíčka opatrně setřeme vodu a obrátíme jej spodní stranou nahoru. 7. Pozorujeme pod mikroskopem. Pozorování: Pozorujeme drobné jehlicovité krystalky kofeinu. Poznámky: Kofein je bezbarvý, a proto je třeba mikroskopovat při mírném zaclonění. Pokus je možné provádět i s tabletkou Acylkofinu. Závěr: Mikrosublimací kávy jsme získali krystalky kofeinu. Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
Q3
IZOLACE NIKOTINU A JEHO DŮKAZ
20
Princip: Nikotin řadíme k alkaloidům. Alkaloidy jsou přírodní látky, zpravidla zásadité povahy, s velmi rozmanitou chemickou strukturou. Nikotin spolu s dalšími tabákovými alkaloidy nornikotinem a anabasinem jsou deriváty pyridinu. Jedná se o alkaloidy značně toxické. U kuřáků vzniká poměrně brzy návyk a závislost. Po vykouření jedné cigarety se uvolní asi 10 mg nikotinu, do těla pronikne z tohoto množství pouze menší část. Kuřáci trpí daleko častěji rakovinou dýchacích orgánů a močového měchýře. Chemikálie: vápenná voda (nasycená) tabák Lugolův roztok: R 20/21; S (2-)23-25 kyselina pikrová (nasycený roztok) C6H2(NO2)3OH destilovaná voda led Pomůcky: Erlenmayerova baňka, zátka, zahnutá skleněná trubice, kádinky, zkumavky, kapátko, kahan, zápalky, stojan s příslušenstvím, tyčinka, stojan na zkumavky Pracovní postup: 1. Do Erlenmayerovy baňky nasypeme tabák z jedné cigarety či jemně pokrájený lulkový tabák. 2. Přidáme 20 cm3 vápenné vody. 3. Směs v baňce 5 minut mícháme. 4. Poté baňku uzavřeme zátkou se skleněnou trubicí vedoucí do zkumavky ponořené v kádince s ledovou vodou. 5. Zahříváme. 6. Najímáme asi 10 cm3 destilátu obsahující nikotin. 7. Provedeme čichovou zkoušku. 8. 1 cm3 destilátu odlijeme do čisté zkumavky. 9. Přidáme 2-3 kapky Lugolova roztoku. 10. Do další zkumavky s 1 cm3 destilátu přidáme 3-4 kapky roztoku kyseliny pikrové. Pozorování: Destilát obsahující nikotin je bezbarvý a má charakteristický zápach. Reakcí roztoku nikotinu s Lugolovým roztokem vzniká červená sraženina a s roztokem kyseliny pikrové nerozpustná žlutá sraženina pikrátu nikotinu. Rovnice: Reakce roztoku nikotinu s roztokem kyseliny pikrové: C10H14N2 + 2 C6H2(NO2)3OH [C10H14N2 ⋅ 2 C6H2(NO2)3OH] Závěr: Z tabáku jsme izolovali nikotin, který jsme dokázali Lugolovým roztokem a roztokem kyseliny pikrové. Bezpečnost práce: vápenná voda: zmýdelňuje tkáň
při požití: vyplachujeme ústa vodou, nevyvoláváme zvracení, přivoláme lékaře zasažení očí: vypláchneme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci, možno propláchnout borovou vodou či ophtalem, přivoláme lékaře potřísnění kůže: odstraníme potřísněný oděv, opláchneme vodou,
neutralizujeme 0,1% roztokem octové či citrónové kyseliny R, S – věty: R 20/21: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití S (2-)23-25: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); zamezte styku s očima Literatura: Majsová, M. Experimentální činnost ve výuce organické chemie na základní a střední škole. Brno: 1998.
R1
VLASTNOSTI POLYETHYLENU A POLYPROPYLENU
10
Princip: Polyethylen a polypropylen patří mezi nejvýznamnější syntetické makromolekulární látky vyráběné polymerací. V pokusu ověříme některé vlastnosti PE a PP. Chemikálie: polyethylen [CH2-CH2]n polypropylen [CHCH3-CH2]n Pomůcky: chemické kleště, kahan, zkumavka, zápalky, kelímek Pracovní postup: 1. Vzorek materiálu z PE nebo z PP zahříváme vysoko nad plamenem kahanu, aby změkl, ale nehořel. 2. Natavenou hmotu PE nebo PP můžeme navíjet na váleček, kterým je např. nahřátá zkumavka. Pozorování: Vzorek postupně taje. Změklá hmota je tvárná a lze ji různě formovat. Poznámky: Polyethylen [CH2-CH2]n vzniká polymerací ethenu (ethylenu) CH2=CH2, polypropylen [CHCH3-CH2]n vzniká polymerací propenu (propylenu) CH3CH=CH2. Při práci je třeba dbát opatrnosti vzhledem k hořlavosti používaných materiálů. Závěr: Zahříváním polyethylen a polypropylen měkne a dá se tvarovat. Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R2
VLASTNOSTI POLYETHYLENU
8
Princip: Polyethylen je pevný, odolný proti vodě, chemikáliím a mrazu. Zahříváním měkne, dá se tvarovat a svařovat. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 voda polyethylen [CH2-CH2]n Pomůcky: 2 kádinky, chemické kleště, kahan, zápalky Pracovní postup: a) 1. Do kádinky s vodou a do kádinky s ethanolem vložíme kousek polyethylenu. 2. Pozorujeme. b) 1. Kousek polyethylenu uchopíme do chemických kleští a vložíme do plamene kahanu. 2. Pozorujeme. Pozorování: a) Polyethylen v kádince s vodou plave, v ethanolu klesá ke dnu. b) Polyethylen se taví, hoří namodralým plamenem a voní po parafínu. Poznámky: Hustota polyethylenu je 0,95 g.cm-3, vody 1 g.cm-3 a ethanolu 0,8 g.cm-3. Závěr: Hustota polyethylenu je menší než hustota vody, ale větší než hustota ethanolu. Polyethylen je hořlavá látka. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
R3
VLASTNOSTI POLYSTYRENU
10
Princip: Polystyren patří mezi významné syntetické makromolekulární látky vyráběné polymerací. V pokusu připravíme nejprve monomer styren tepelným rozkladem polystyrenu. Polymerací monomeru vzniká opět polystyren. Chemikálie: polystyren [CH2-CHC6H5]n Pomůcky: frakční baňka, delší skleněná trubice (vzdušný chladič), velká zkumavka, kádinka s chladicí směsí, písek, stojan s příslušenstvím, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Kousky polystyrenu smísíme ve frakční baňce s pískem. 2. K baňce připojíme vzdušný chladič (delší skleněná trubice) tak, abychom na jeho konci mohli jímat unikající destilát do velké zkumavky. 3. Zkumavku chladíme zvnějšku ledovou vodou. 4. Směs v baňce zahříváme. 5. Získaný styren se redestiluje a jímá se frakce v rozmezí 142-146 °C. K jeho polymerizaci na polystyren není potřebný žádný katalyzátor. Polymeruje samovolně, a nedá se proto déle přechovávat. Pozorování: Páry unikající ze směsi kondenzují v připravené zkumavce. Destilát přechází při teplotě 200 °C. Poznámky: Polystyren [CH2-CHC6H5]n vzniká polymerací vinylbenzenu (styrenu) CH2=CHC6H5. K přípravě monomeru se užívá dekarboxylace kyseliny skořicové (3fenylpropenová kyselina), získávané např. Perkinovou syntézou. Jinak se dá monomerní styren připravit depolymerizací polystyrenu termicky. Čistý styren samovolně polymeruje. Proto prodávaný styren obsahuje inhibitor polymerizace. Chceme-li tento styren využít k polymerizaci, musíme inhibitor odstranit promytím styrenu v roztoku NaOH (w = 25%) a dvojím promytím vodou. Styren vysušíme bezvodým chloridem vápenatým. Při práci je třeba dbát opatrnosti vzhledem k hořlavosti používaných materiálů. Závěr: Tepelným rozkladem polystyrenu jsme připravili monomer styren, který se samovolně polymeroval zpět v polystyren. Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R4
ROZPUSTNOST POLYSTYRENU
15
Princip: Polystyren je tvrdý, pevný polymer, rozpustný v organických rozpouštědlech. Chemikálie: aceton (CH3)2CO: R 11; S (2-)9-16-23-33 polystyren [CH2-CHC6H5]n Pomůcky: zkumavka, tyčinka, nůžky, 2 polystyrenové kelímky Pracovní postup: 1. Ve zkumavce rozpustíme v acetonu několik malých kousků polystyrenu. 2. Získaným roztokem potřeme dna polystyrenových kelímků a přitlačíme je k sobě. 3. Po deseti minutách zhodnotíme výsledek pokusu. Pozorování: Polystyrenové kelímky se k sobě přilepily. Závěr: Polystyren je rozpustný v organických rozpouštědlech. Bezpečnost práce: aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
R5
VLASTNOSTI POLYVINYLCHLORIDU
10
Princip: Polymerace je významný způsob výroby syntetických makromolekulárních látek. Mezi polymerizáty se řadí především polyvinylchlorid (PVC), polyethylen a polypropylen (PE, PP), dále polystyren a polyakryláty (plexiskla). Polymerizace výchozích monomerů není vždy ve školní laboratoři možná vzhledem k nedostupnosti chemikálií. V pokusu ověříme proto některé vlastnosti PVC. Chemikálie: polyvinylchlorid [CH2-CHCl]n chlorid sodný NaCl Pomůcky: chemické kleště, kahan, zápalky, váleček (láhev) Pracovní postup: 1. Vzorek materiálu z PVC zahříváme vysoko nad plamenem kahanu, aby změkl, ale nehořel. 2. Povrchové zpracování PVC provedeme nahřátím pruhu hmoty v sušárně při 120-150 °C a posypáním jejího povrchu rovněž nahřátými krystalky NaCl. 3. Vyhřátým válečkem nebo lahví jemné krystalky vlisujeme do změklé hmoty PVC. 4. Po vychladnutí hmotu omyjeme vodou. Pozorování: Vzorek postupně taje a barví plamen do zelena. Změklá hmota je tvárná a lze ji různě formovat. Poznámky: Polyvinylchlorid [CH2-CHCl]n vzniká polymerací chlorethenu (vinylchloridu) CH2=CHCl. Při práci je třeba dbát opatrnosti vzhledem k hořlavosti používaných materiálů. Závěr: Polyvinylchlorid je za tepla snadno tvarovatelný. Bezpečnost práce: chlorid sodný: nepředstavuje akutní nebezpečí, expozice prachu může způsobit proděravění nosní přepážky, přebytek podporuje vznik vysokého krevního tlaku, toxická dávka 200-280 g
při požití: vypijeme 1 l vlažné vody, vyvoláme zvracení Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R6
VLASTNOSTI PLEXISKLA
10
Princip: Polymethylmethakrylát (plexisklo) patří mezi významné syntetické makromolekulární látky vyráběné polymerací. V pokusu ověříme možnost depolymerizace a polymerizace plexiskla. Chemikálie: polymethylmethakrylát (plexisklo) [CH2-CCH3COOCH3]n Pomůcky: velká zkumavka, kahan, kádinka s ledovou vodou, čistý písek, zápalky, držák na zkumavky, zkumavka Pracovní postup: 1. Vzorek plexiskla depolymerizujeme zahříváním ve velké zkumavce s příměsí čistého písku. Postupně dojde k protavení hmoty při teplotě asi 125 °C. 2. Zkumavku uchytíme mírně šikmo dolů a páry, unikající z taveniny, odvádíme do prázdné zkumavky, chlazené zvnějšku ledovou vodou. 3. Získaný monomer můžeme opět zpolymerizovat působením zvýšené teploty. Zahříváme jej, až začne tuhnout na původní hmotu (záleží zde ovšem na typu použitého plexiskla). Poznámky: Polymethylmethakrylát [CH2-CCH3COOCH3]n vzniká polymerací methylmethakrylátu. Optimální polymerizaci získaného monomeru - methylmethakrylátu lze dosáhnout použitím katalyzátoru benzoylperoxidu. Je to prudce reagující sloučenina s nebezpečím výbuchu! Dá se připravit reakcí benzoylchloridu s peroxidem sodíku, nesmí se však déle uchovávat. Při práci je třeba dbát opatrnosti vzhledem k hořlavosti používaných materiálů. Závěr: Ověřili jsem si jednu z vlastností plexiskla, a to možnost jeho depolymerizace a polymerizace. Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R7
PŘÍPRAVA A VLASTNOSTI NYLONU
15
Princip: Známé polyamidy jsou především syntetická vlákna – nylon a silon. Chemickým složením je nylon polyhexamethylenadipamid, který vzniká polykondenzací hexamethylendiaminu s kyselinou adipovou. V průběhu pokusu připravíme nylon a ověříme si některé jeho vlastnosti. Chemikálie: hexamethylendiamin H2N(CH2)6NH2: R 21/22-34-37; S (1/2-)22-26-36/37/39-45 chlorid kyseliny adipové chloroform CHCl3: R 22-38-40-48/20/22; S (2-)36/37 ethanol C2H5OH nebo aceton (CH3)2CO: R 11; S (2-)7-16 nebo R 11; S (2-)9-16-23-33 Pomůcky: zkumavka, vysoká kádinka, kuželové baňky, tyčinka, pinzeta, kádinky Pracovní postup: 1. Hexamethylendiamin rozpustíme ve vodě. 2. Chlorid kyseliny adipové rozpustíme v chloroformu. 3. Ve vysoké kádince převrstvíme roztok chloridu kyseliny adipové vodným roztokem hexamethylendiaminu. 4. Na rozhraní fází se vytvoří film, který zachytíme pinzetou a vytáhneme nad hladinu v kádince jako souvislé syntetické vlákno. 5. Uchytíme jej na tyčince nebo zkumavce a souvisle navíjíme. 6. Tvorba vlákna pokračuje do vyčerpání reaktantů v obou fázích (tzv. mezifázová polykondenzace). Pro kontinuální tvorbu vlákna se oba roztoky plynule přivádějí k fázovému rozhraní, např. z dělicích nálevek. 7. Získané navinuté vlákno promyjeme v ethanolu nebo v acetonu a pak ve vodě. Tím se zbaví nezreagovaných zbytků výchozích látek. Kvalita vlákna je dána kvalitou použitých sloučenin i organického rozpouštědla. Obrázek:
Aparatura mezifázové kondenzace 1 – vodný roztok hexamethylendiaminu 2 – chloroformový roztok chloridu kyseliny adipové 3 – detail tažení vlákna tvořeného v mezivrstvě
Rovnice: Průběh reakce kyseliny adipové s diaminem vyjadřuje rovnice: n HOOC(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2 [CO(CH2)4CONH(CH2)6NH]n + 2n H2O kyselina adipová
hexamethylendiamin
Nylon 6 6
Poznámky: Chlorid kyseliny adipové, pokud není k dispozici jako chemikálie, je třeba syntetizovat předem.
Reakce probíhá na rozhraní dvou fází, které představují dvě nemísitelné kapaliny. Reakce není vratná a probíhá za laboratorní teploty. Pro demonstraci vzniku vlákna vystačíme s uvedenými látkami a technikou provedení. Závěr: Polykondenzací hexamethylendiaminu s kyselinou adipovou jsme připravili nylon. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch chloroform: narkotické a karcinogenní účinky aceton: narkotické účinky, postihuje centrální nervovou soustavu R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 21/22-34-37: zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány R 22-38-40-48/20/22: zdraví škodlivý při požití; dráždí kůži; možné nebezpečí nevratných účinků; zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním S (1/2-)22-26-36/37/39-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte prach; při zasažení oči okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření S (2-)9-16-23-33: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal na dobře větraném místě; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření; nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S (2-)36/37: (uchovávejte mimo dosah dětí); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R8
PŘÍPRAVA A VLASTNOSTI SILONU
5 5
a) ! b)
Princip: Silon je polyamidové vlákno, československý patent. Chemicky je silon polykaprolaktam [CO(CH2)5NH]n, který vzniká rozevřením kaprolaktamového cyklu. ε - Kaprolaktam se získává z oximu cyklohexanonu Beckmannovým přesmykem, prováděným v oleu. V průběhu pokusu připravíme silon a ověříme si některé jeho vlastnosti. Chemikálie: kaprolaktam: R 20/22-36/37/38; S (2) sodík Na: R 14/15-34; S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení) silonová vlákna Pomůcky: velké zkumavky, tyčinka, kahan, zápalky, držák na zkumavky, ochranné pomůcky Pracovní postup: a) 1. Je-li k dispozici monomer, kaprolaktam, lze provést alkalickou polymerizaci za vzniku polykaprolaktamu - silonu. 2. Několik gramů monomeru nasypeme do velké zkumavky a přidáme sodík velikosti hrášku. 3. Velmi opatrně zahříváme. 4. Pracujeme s brýlemi nebo štítem. 5. Monomer se sodíkem roztaví a z taveniny tyčinkou vytahujeme syntetické vlákno. b) 1. Vzorek silonu roztavíme ve zkumavce. 2. Z viskózní hmoty vytahujeme tyčinkou vlákno. Poznámky: Patent na přípravu silonu byl udělen profesoru Otto Wichterlemu a spolupracovníkům. Později byl tentýž autor se svým kolektivem vynálezcem kontaktních čoček. Pozor na degradaci látky teplem, intenzitu zahřívání k tavení vláken je třeba si vyzkoušet. Podobně jako silonové vlákno lze zkoumat nylonové vlákno. Závěr: Polymerací kaprolaktamu jsme připravili polyamid silon. R, S – věty: R 14/15-34: prudce reaguje s vodou za uvolňování extrémně hořlavých plynů; způsobuje poleptání R 20/22-36/37/38: zdraví škodlivý při vdechování a při požití; dráždí oči, dýchací orgány a kůži S (1/2-)5-8-43-45 (mimo bezpečné balení): (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); uchovávejte pod … (příslušnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); uchovávejte obal suchý; v případě požáru použijete … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení, pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení) S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R9
VLASTNOSTI TERYLENU
10
Princip: Mezi významné polyestery patří terylen – známé syntetické polyesterové vlákno, které je kadeřavé. Chemicky představuje polyethylenglykoltereftalát. Vzniká kondenzací kyseliny tereftalové s ethylenglykolem. V pokusu ověříme některé vlastnosti terylenu. Chemikálie: terylen HOCH2CH2[OCO-C6H4-COOCH2CH2]nOH nebo tkanina s obsahem terylenu Pomůcky: velká zkumavka, tyčinka, kahan, zápalky, držák na zkumavky Pracovní postup: 1. Kadeřené terylenové vlákno nebo vzorek této tkaniny tavíme ve zkumavce. 2. Tyčinkou z viskózního roztoku opět vytahujeme vlákno. 3. Vlákno navíjíme na tenkou skleněnou tyčinku a necháme vychladnout. Pozorování: Na vzduchu vlákno tuhne a zůstává rovné (nit). Je-li navíjeno na tenkou tyčinku, vytvářenými závity zůstane po vychladnutí zkadeřené. Poznámky: Polyester terylenu se vyrábí katalyzovanou reesterifikací methylesteru kyseliny tereftalové ethylenglykolem. Zprvu vzniklý ethylenglykoltereftalát dává následnou polykondenzací polyethylenglykoltereftalát: HOCH2CH2[OCO-C6H4-COO CH2CH2]n OH. Kvalita nového vlákna závisí na použitém vzorku obsahujícím terylen (pokud není k dispozici vzorek čistého terylenu). Závěr: Vlákno terylenu je lineární, je-li však navíjeno, vytvářenými závity zůstává zkadeřené. Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R 10
DŮKAZ TEPELNÉ NESTÁLOSTI SYNTETICKÝCH VLÁKEN
5
Princip: Syntetická vlákna jsou oproti přírodním vláknům pevnější, pružnější, odolnější vůči oděru. Snadno drží tvar, lehce se perou a rychle schnou. Jsou však málo odolná vůči kyselinám a vyšším teplotám. Chemikálie: syntetická vlákna (silon, umělé hedvábí) Pomůcky: alobal, žehlička Pracovní postup: 1. Do přehnutého alobalu vložíme ve dvou vrstvách na sebe kousky syntetických vláken. 2. Alobal přežehlíme žehličkou zapnutou na nejvyšší stupeň. 3. Pozorujeme. Závěr: Syntetická vlákna jsou tepelně nestálá, a proto je nutno je žehlit pouze při nižší teplotě. Literatura: Beneš, P.; Pumpr, V.; Banýr, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník základní školy. Praha: Fortuna, 2000. 72 s. ISBN 80-7168-727-8
R 11
PŘÍPRAVA A VLASTNOSTI NOVOLAKU
15
Princip: Novolak – fenolformaldehydová pryskyřice je jedna ze známých syntetických makromolekulárních látek. Patří mezi termoplasty. Získává se polykondenzací fenolu a formaldehydu v kyselém prostředí. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 fenol C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 formaldehyd (w = 40%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl: R 34-37; S (1/2-)26-45 Pomůcky: velká zkumavka, kádinka, kahan, zátka, kterou prochází delší skleněná trubice, miska, odměrný válec, váhy, kapátko, zátka, chemická lžička, zápalky, trojnožka, azbestová síťka Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky nalijeme 5 cm3 formaldehydu. 2. Přisypeme 3 g fenolu. 3. Přidáme 1 cm3 HCl. 4. Zkumavku uzátkujeme a protřepáváme. 5. Pak zkumavku uzavřeme zátkou, kterou prochází delší skleněná trubice jako vzdušný chladič, a zahříváme na vodní lázni v kádince. 6. Po chvíli se směs ve zkumavce rozdělí na horní vodní a dolní pryskyřičnou vrstvu. 7. Vodu slijeme a pryskyřici, dokud je ještě tekutá, vylijeme na misku. . Pozorování: Po vylití pryskyřice na misku vzniká novolak, který je rozpustný v ethanolu. Při ochlazení novolak tuhne, při zahřívání se opět taví, ale nepřechází do stadia prostorového zesíťování makromolekuly (fenolplastu). Poznámky: Zesíťované makromolekuly lze získat také přidáním např. hexamethylentetraminu, který se zahřátím rozloží na formaldehyd a zásadu. Hmota je známá též pod názvem novolaková pryskyřice. Při práci se žíravinou (HCl) a jedy (fenol a formaldehyd) je třeba dodržovat pravidla bezpečnosti práce a používat ochranné pomůcky (rukavice a brýle). Závěr: Polykondenzací fenolu s formaldehydem jsme připravili fenolformaldehydovou pryskyřici. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina chlorovodíková: dráždivé účinky
při požití: ústa vypláchneme vodou, vypijeme 0,5 l vlažné vody (mléka či suspenze MgO), do pěti minut je možno pokusit se o vyvolání zvracení (později nikoliv) zasažení očí: vyplachujeme nejméně 10 minut vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem formaldehyd: dráždivé účinky R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání R 34-37: způsobuje poleptání; dráždí dýchací orgány S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R 12
PŘÍPRAVA ANILINFORMALDEHYDOVÉ PRYSKYŘICE
15
Princip: Anilinformaldehydová pryskyřice je jedna ze známých syntetických makromolekulárních látek. Patří mezi aminoplasty. Získává se polykondenzací anilinu s formaldehydem. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 anilin C6H5NH2: R 20/21/22-40-48/23/24/25-50; S (1/2-)28-36/37-45-61 formaldehyd HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 kyselina octová (ledová) CH3COOH: R 10-35; S (1/2-)23-26-45 Pomůcky: velká zkumavka, kádinka, kahan, zápalky, zátka, odměrný válec, kapátko, držák na zkumavky Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky připravíme směs formaldehydu s anilinem v hmotnostním poměru 1:3 (asi do poloviny objemu zkumavky) a protřepeme. 2. Po delší době se ve zkumavce oddělí dvě vrstvy. 3. Horní vrstvu odlijeme a dolní vrstvu třikrát dekantujeme 5 cm3 ethanolu. 4. Po dekantaci do dolní vrstvy přilijeme 1 cm3 kyseliny octové. 5. Směs mírně zahříváme. 6. Ještě roztavenou pryskyřici vlijeme tenkým proudem do studené vody v kádince. Poznámky: Při pokusech s formaldehydem a anilinem pracujeme v dobře větratelném prostoru a dodržujme pokyny pro práci s jedy. Závěr: Polykondenzací anilinu s formaldehydem jsme připravili anilinformaldehydovou pryskyřici. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch kyselina octová: dráždivé a leptavé účinky
při požití: vypláchneme ústa vodou či mlékem, do 5 minut vypijeme 0,5 l vlažné vody nebo sodovky a vyvoláme zvracení zasažení očí: 15-30 minut vyplachujeme vodou, nepokoušíme se o neutralizaci potřísnění kůže: oplachujeme vodou po dobu 30-120 minut nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch anilin: toxický
formaldehyd: dráždivé účinky R, S – věty: R 10-35: hořlavý; způsobuje těžké poleptání R 11: vysoce hořlavý R 20/21/22-40-48/23/24/25-50: zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití; možné nebezpečí nevratných účinků; toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním; vysoce toxický pro vodní organismy R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží S (1/2-)23-26-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)28-36/37-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (jeli možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R 13
PŘÍPRAVA MOČOVINOFORMALDEHYDOVÉ PRYSKYŘICE
30
Princip: Močovinoformaldehydová pryskyřice je jedna ze známých syntetických makromolekulárních látek. Patří mezi aminoplasty. Získává se polykondenzací močoviny s formaldehydem v zásaditém prostředí. Chemikálie: močovina (NH2)2CO formaldehyd HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 koncentrovaný roztok amoniaku NH3: R 34-50; S (1/2-)26-36/37/39-45-61 Pomůcky: velká zkumavka, kádinka, kahan, vodní lázeň, delší skleněná trubice, plechová deska nebo kelímek, zátka, zápalky, váhy, chemická lžička, odměrný válec, kapátko, trojnožka, azbestová síťka, stojan s příslušenstvím, nálevka, filtrační papír, nůžky, držák na zkumavky Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky nasypeme 2 g močoviny. 2. Přilijeme 15 cm3 formaldehydu a 2 cm3 amoniaku. 3. Zkumavku uzavřeme zátkou, kterou prochází delší skleněná trubice jako vzdušný chladič, a zahříváme na vodní lázni. Je-li reakce pomalá, přidáme ještě roztok amoniaku. 4. Vzniklou sraženinu oddělíme filtrací a vysušíme. 5. Její tepelnou stálost vyzkoušíme zahřátím vzorku sraženiny na plechové desce nebo v kelímku. 6. Stejně zahřejeme také vzorek původní močoviny a chování obou látek při zahřívání porovnáme. Pozorování: Zahříváním roztok postupně houstne. Poznámky: Kondenzací močoviny a formaldehydu vzniká zprvu mono- a dimethylmočovina, až postupně vznikne lineární polymer: HO-CH2NH-CO-NH-CH2NH-CO-NH-n CH2OH Zahřátím na 130-160 °C se vytvrdí na prostorově zesíťovanou strukturu, termoset, podobně jako u fenoplastu. Další aminoplasty lze získávat kondenzací formaldehydu s thiomočovinou nebo s melaminem, který je chemicky 2,4,6-triamino-1,3,5-triazin. Pryskyřice se nazývá melaminová. Závěr: Polykondenzací močoviny s formaldehydem jsme připravili močovinoformaldehydovou pryskyřici. Bezpečnost práce: formaldehyd: dráždivé účinky amoniak: dráždivé účinky, leptá sliznice, možnost oslepnutí R, S – věty: R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 34-50: způsobuje poleptání; vysoce toxický pro vodní organismy S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při
zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)26-36/37/39-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R 14
PŘÍPRAVA ALKYDOVÝCH PRYSKYŘIC
25
Princip: Polyestery tvoří významnou skupinu syntetických makromolekulárních látek. Mezi polyestery se síťovou strukturou patří alkydové pryskyřice a jejich kopolymery, např. se styrenem. Alkydové pryskyřice vznikají reakcí vícesytných karboxylových kyselin s vícesytnými alkoholy. Chemikálie: glycerol CH2OHCHOHCH2OH ethylenglykol CH2OHCH2OH: R 22; S (2) kyselina adipová HOOC(CH2)4COOH: R 36; S (2) anhydrid kyseliny ftalové anhydrid kyseliny maleinové styren CH2=CHC6H5: R 10-20-36/38; S (2-)23 Pomůcky: velké zkumavky, kahan, hodinová skla, zápalky, držák na zkumavky, váhy, chemická lžička, pipety Pracovní postup: a) 1. Ve velké zkumavce opatrně zahříváme směs připravenou z 5 g kyseliny adipové a 3 cm3 glycerolu. 2. Hmotu necháme vychladnout a ze zkumavky ji uvolníme jejím rozbitím. b) 1. Ve velké zkumavce opatrně zahříváme směs 5 g maleinanhydridu a 3 cm3 ethylenglykolu. c) 1. Ve velké zkumavce opatrně zahříváme 5 g anhydridu kyseliny ftalové a 3 cm3 glycerolu. 2. Vzniká tzv. glyptalová pryskyřice. d) 1. Do velké zkumavky dáme směs pro přípravu alkydové pryskyřice (viz pokus a-c). 2. Směs po dobu asi 5 minut zahříváme a pak ji necháme vychladnout. 3. Přidáme k ní 2 cm3 styrenu a opět zahříváme, až do vzniku viskózní hmoty. 4. Vzniklý kopolymer alkydové pryskyřice se styrenem po zchladnutí uvolníme rozbitím zkumavky. Pozorování: a) Při mírném zahřívání se nejprve vytvoří čirá hmota, odpovídající lineární struktuře alkydu. Dalším zahříváním reagují skupiny -OH lineárních řetězců s dalšími molekulami kyseliny adipové a vznikne prostorová struktura pryskyřice. b) Nejprve vzniká lineární polymer s dvojnou vazbou v řetězci. Na dvojných vazbách pak vznikají příčné spoje trojrozměrné struktury pryskyřice. d) Po rozbití zkumavky se na vzduchu vysycháním pryskyřice vytvrzuje. Poznámky: a) Kyselina adipová HOOC(CH2)4COOH reaguje s glycerolem (1,2,3propantriolem), CH2OHCHOHCH2OH, za vzniku esteru až polyesteru.
b) Anhydrid kyseliny maleinové (HOOCCH=CHCOOH) reaguje s ethylenglykolem (1,2-ethandiolem) za vzniku lineárního polymeru: HOCH2CH2[OCOCH=CHCOOCH2CH2]nOH c) Anhydrid kyseliny ftalové (HOOCC6H4COOH) reaguje s glycerolem (1,2,3propantriolem), CH2OHCHOHCH2OH, za vzniku esteru až polyesteru. Modifikovaná glyptalová pryskyřice se získá tím způsobem, že se k přidávanému glycerolu přimísí 0,5 cm3 oleje. Další postup přípravy je shodný s přípravou glyptalové pryskyřice. Pro přípravu kopolymeru použijeme styren z depolymerizace. Při použití čistého styrenu je třeba odstranit inhibitor polymerizace. Závěr: Reakcí vícesytné karboxylové kyseliny s vícesytným alkoholem jsme připravili alkydovou pryskyřici. Následnou reakcí pryskyřice se styrenem vzniká její kopolymer. Bezpečnost práce: glycerol: vstřebává se kůží ethylenglykol: dráždí pokožku, narkotické účinky
při požití: podáme kávu, aktivní uhlí R, S – věty: R 10-20-36/38: hořlavý; zdraví škodlivý při vdechování; dráždí oči a kůži R 22: zdraví škodlivý při požití R 36: dráždí oči S (2): (uchovávejte mimo dosah dětí) S (2-)23: (uchovávejte mimo dosah dětí); nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce, dovozce a distributor) Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
R 15
PŘÍPRAVA A VLASTNOSTI BAKELITU
20
Princip: Bakelit - fenolformaldehydová pryskyřice je jedna z nejstarších syntetických makromolekulárních látek. Patří mezi termosety. Získává se polykondenzací fenolu a formaldehydu v zásaditém prostředí. Chemikálie: ethanol C2H5OH: R 11; S (2-)7-16 fenol C6H5OH: R 24/25-34; S (1/2-)28-45 formaldehyd (w = 40%) HCHO: R 23/24/25-34-40-43; S (1/2-)26-36/37/39-45-51 koncentrovaný roztok amoniaku NH3: R 34-50; S (1/2-)26-36/37/39-45-61 saze nebo organické barvivo Pomůcky: velká zkumavka, kádinka, kahan, zátka, kterou prochází delší skleněná trubice, odměrný válec, váhy, chemická lžička, kapátko, zátka, kahan, zápalky, trojnožka, azbestová síťka, miska, zkumavka, držák na zkumavky Pracovní postup: 1. Do velké zkumavky nalijme 5 cm3 roztoku formaldehydu. 2. Přisypeme 3 g fenolu. 3. Přidáme 1 cm3 koncentrovaného roztoku NH3. 4. Zkumavku uzátkujeme a protřepáváme. 5. Poté zkumavku uzavřeme zátkou, kterou prochází delší skleněná trubice jako vzdušný chladič, a zahříváme na vodní lázni v kádince. 6. Po chvíli se směs ve zkumavce rozdělí na horní vodní a dolní pryskyřičnou vrstvu. 7. Vodu slijeme a pryskyřici, dokud je ještě tekutá, vylijeme na misku. 8. Rozdělíme ji na dvě části. 9. Do první přidáme saze (nebo organické barvivo) a zahříváme ji v čisté zkumavce, až vznikne tvrdá, již netavitelná hmota (150 °C). Po vychladnutí zkumavku rozbijeme. 10. Druhou část pryskyřice smísíme s ethanolem. Pozorování: Po rozbití zkumavky se uvolní bakelit (v případě přidání sazí černý). Pryskyřice se v ethanolu rozpouští. Poznámky: Při práci se žíravinou (NH3) a jedy (fenol a formaldehyd) je třeba dodržovat pravidla bezpečnosti práce a používat ochranné pomůcky (rukavice a brýle). Bakelit je v ethanolu nerozpustný. Závěr: Polykondenzací fenolu a formaldehydu v zásaditém prostředí jsme připravili bakelit. Bezpečnost práce: ethanol: bezbarvá kapalina alkoholického zápachu a chuti, rychle se vstřebává žaludeční sliznicí do krve, působí na centrální nervový systém, poškozuje cévy, srdce a játra
při požití: vypijeme 0,5 l vlažné vody (slané vody, sodovky), vyvoláme zvracení a poté podáme černou kávu zasažení očí: vypláchneme vodou potřísnění kůže: opláchneme vodou a mýdlem nadýchání: vyvedeme postiženého na čerstvý vzduch
amoniak: dráždivé účinky, leptá sliznice, možnost oslepnutí formaldehyd: dráždivé účinky fenol: leptavé účinky na pokožku
při požití: snažíme se vyvolat zvracení, podáme aktivní uhlí potřísnění kůže: omyjeme ethanolem nebo glycerinem, vodou a mýdlem R, S – věty: R 11: vysoce hořlavý R 23/24/25-34-40-43: toxický při vdechování, styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání; možné nebezpečí nevratných účinků; může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R 24/25-34: toxický při styku s kůží a při požití; způsobuje poleptání R 34-50: způsobuje poleptání; vysoce toxický pro vodní organismy S (1/2-)26-36/37/39-45-51: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); používejte pouze v dobře větraných prostorách S (1/2-)26-36/37/39-45-61: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc; používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít; v případu úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení); zabraňte uvolnění do životního prostředí, viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S (1/2-)28-45: (uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí); při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce, dovozce a distributor); v případě úrazu, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S (2-)7-16: (uchovávejte mimo dosah dětí); uchovávejte obal těsně uzavřený; uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení – zákaz kouření Literatura: Čtrnáctová, H.; Halbych, J.; Hudeček, J. aj. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektrum, 2000. 296 s. ISBN 80-7175-071-9
IDENTIFIKACE POLYMERŮ POMOCÍ ZKOUŠEK V PLAMENI
R 16
15
Princip: Zkoušky v plameni slouží k orientačnímu určení polymerů. Při zahřívání v nesvítivém plameni kahanu sledujeme chování zkoumané látky a porovnáváme s údaji v tabulce. Chemikálie: vzorky plastů: PTFE, PVC, PAD, fenolformaldehydová pryskyřice, močovinoformaldehydová pryskyřice, PE, PP, PS, PMMK, PET, PES, silikon, PU Pomůcky: chemické kleště, kahan, zápalky Pracovní postup: 1. Vzorky plastů uchopíme chemickými kleštěmi. 2. Vložíme je do nesvítivého plamene kahanu a zahříváme. 3. Sledujeme chování plastů. 4. Porovnáme je s údaji v tabulce. Tabulka: Plamenové zkoušky polymerů:
Název polymeru
Hořlavost
Zbarvení plamene
Zápach rozkladných produktů
Změny materiálu
Nehoří
Žlutozelené
Nakyslý
Měknutí, tvorba bublinek, zprůsvitnění, pomalé uhelnatění na povrchu
Hoří jen v plameni
Žluté, spodní okraj plamene se zeleným páskem
Po chlorovodíku, produkty karcinogenní
Taje, tmavne, odkapává
Polyamid PAD
Hoří jen v plameni
Modré se žlutým hrotem
Po spálené vlně, rohovině
Fenolformaldehydové pryskyřice
Hoří jen v plameni
Žluté, hnědý dým
Fenolový
Močovinoformaldehydové pryskyřice
Hoří jen v plameni
Polyethylen PE
Hoří i po vytažení z plamene
Polytetrafluorethylen PTFE
Polyvinylchlorid PVC
Světle žluté se zelenavěmodrým hrotem Modré se žlutobílým hrotem
Taje, tmavne, odkapává, z taveniny lze vytáhnout vlákno Nabobtnává, tvoří se puchýře
Štiplavý po formaldehydu a amoniaku
Nabobtnává a uhelnatí
Po parafínové svíčce
Měkne, odkapá
Polypropylen PP
Hoří i po vytažení z plamene
Žluté, na spodní části modré
Po parafínové svíčce, mírně nakysle
Polystyren PS
Hoří i po vytažení z plamene
Oranžový, čadivý plamen
Nasládlý, květinový
Polymethylmethakrylát PMMK
Hoří i po vytažení z plamene
Modrý s bílým hrotem, prská
Silně kysele nasládlý, květinový
Polyethylenglykoltereftalát PES, PET
Hoří i po vytažení z plamene
Oranžový, čadivý plamen
Nasládlý zápach po glykolu nebo cukrové vatě
Silikon
Hoří i po vytažení z plamene
Polyuretan PU
Hoří i po vytažení z plamene
Bílý svítivý plamen s bílým kouřem Žluté, na spodní části modré, oranžový plamen
Měkne, odkapává, z taveniny lze vytáhnout vlákno Měkne, tvoří bublinky, z taveniny lze vytáhnout vlákno Měkne, nabobtnává, hnědne Měkne, odkapává, z taveniny lze vytáhnout vlákno
Nevýrazný
Mění se v bílý tuhý popel SiO2
Kyselý po myšině
Měkne, tvoří bublinky, tmavne
Pozorování: viz tabulka Závěr: Pomocí zkoušek v plameni jsme dokazali konkrétní vzorky polymerů. Literatura: Absolínová, H. Organická chemie – cvičení. Brno: MZLU v Brně. ISBN 80-7157-573-9
