Organizace praktika. Bezpečnost a ochrana zdraví při práci v praktiku Obecné zásady první pomoci v chemické laboratoři

Organizace praktika Praktikum z organické chemie probíhá pod záštitou Ústavu chemie a technologie ochrany životního prostředí v laboratořích organické chemie – 2033, 2034 a 2035. Studenti prezenčního studia absolvují minimálně 10 úloh v průběhu zimního semestru příslušného akademického roku dle studijního plánu (2. ročník). Praktikum pro studenty kombinovaného studia je organizováno blokově v období zápočtového a/nebo zkouškového období dle studijního plánu (studenti absolvují 6 vybraných úloh, viz Úlohy pro kombinované studium). Nahrazení úloh je možné provést během semestru v jiné skupině po domluvě s příslušnými vyučujícími nebo v posledním týdnu semestru, který je vyhrazen pro náhrady úloh v laboratořích org. chemie. Po absolvování posledního praktika je studentovi předán výpis se seznamem rozbitého skla, který student zaplatí na podatelně FCH VUT v Brně (platí se 40 % z ceny skla). Bezpečnost práce Absolvování školení o bezpečnosti práce (1. týden v zimním semestru) v laboratořích organické chemie je nezbytné pro připuštění studentů k vypracování úloh v praktiku. Pro studenty kombinovaného studia je školení o bezpečnosti provedeno na začátku blokové výuky. Aktuální a podrobné informace o bezpečnosti a ochraně zdraví naleznete v následujících dokumentech: • Bezpečnost a ochrana zdraví při práci v praktiku • Obecné zásady první pomoci v chemické laboratoři

Provedení úloh Studenti jsou povinni se dostavit včas na začátek praktika podle rozvrhu. Pozdní příchody s výjimkou předchozí domluvy se neomlouvají. Po vstupu do laboratoře studenti zkontrolují vybavení laboratorního stolu dle přiloženého seznamu a nahlásí vyučujícímu nesrovnalosti, rozbité sklo nebo závady na přístrojích (nenahlášené rozbité sklo zjištěné po kontrole na konci paraktika bude připsáno k úhradě). Na začátku praktika bude vyučujícím provedena kontrola přípravy studenta z postupu prováděné úlohy. V průběhu praktika bude student přezkoušen a hodnocen ze základních laboratorních postupů a technik (např. zahřívání a chlazení, filtrace, dekantace, srážení, krystalizace, odpařování, destilace, adsorpce, extrakce, sušení) a teoretických znalostí o reakcích a principech vztahujících se k úloze, příp. bezpečnostních pravidel při práci v laboratoři nebo klasifikace nebezpečnosti používaných chemických látek. (V případě nedodržení bezpečnostních předpisů při práci je student bezodkladně vyloučen z praktika!) Po skončení práce odevzdá student připravené preparáty a hotový protokol vedoucímu cvičení. Provede úklid a předá vybavení laboratorního stolu. Protokoly Návody k jednotlivým úlohám a formuláře protokolů lze najít na stránkách Praktika z organické chemie na internetové adrese: http://www.fch.vutbr.cz/ictep/

© 2005-2007 Ústav chemie a technologie ochrany životního prostředí, Fakulta chemická, VUT v Brně

Student před vstupem do laboratoře: • pečlivě prostuduje Návod k úloze. • vyhledá v literatuře reakce v úloze se vyskytující a příbuzné, prostuduje si jejich možné

mechanismy. Mechanismus týkající se prováděné reakce v úloze pak uvede v protokolu v části Mechanismus reakce. • se seznámí s teoretickými aspekty metod laboratorní techniky související s úlohou. • vyplní v protokolu tabulku s Fyzikálně-chemickými vlastnostmi sloučenin a tabulku Klasifikace a nebezpečnost chemických látek (R- a S-věty, výstražné symboly), se kterými budou studenti ve cvičení pracovat, mechanismus prováděné reakce a spočítané navážky jednotlivých chemikálií, které budou používat (v části Výpočty). Student během praktika: • vyplní část Pozorování, kde uvede odchylky v postupu od návodu a pozorované změny (zabarvení

reakční směsi, vývoj plynu apod.), množství a fyzikálně-chemickou charakteristiku získaných produktů (teplota tání, index lomu, destilační rozpětí, množství apod.). • na konci cvičení student zhodnotí svou práci v části Závěr. Uvede dosažené výtěžky připravovaných látek včetně jejich fyzikálně-chemických charakteristik a zdůvodní odchylky od tabelovaných hodnot. Student odevzdá vyplněný protokol svému vyučujícímu před odchodem z praktika. Pokud tak neučiní úloha mu nebude uznána. Student odevzdá protokol vyučujícímu i v případě, že z časových důvodů nestihne dokončit úlohu (je akceptováno pouze nedokonalé vysušení produktů). V tomto případě student nevyplní část Závěr a doplní ji v následujícím cvičení po doměření příslušných fyzikálních charakteristik. Podmínky udělení zápočtu • • • • •

Zvládnutí základních laboratorních technik a postupů Hodnocení minimálně v 70 % úloh lepší než F Odevzdání a řádné doplnění všech údajů v protokolech Dostatečná kvalita preparátů a výtěžků Absolvování zápočtového testu(ů) na 50 % a více, popř. ústní pohovor


Příjmení a jméno:

ročník:

Úloha č. 1: 2-Nitrofenol a 4-nitrofenol Datum práce: Poznámky:

skupina: Strana: 1/2

Hodnocení: A B C D E F

Vyučující:

Reakční schéma: OH

OH

OH 40% HNO3 < 10°C

NO2

+ NO2

Návod: Pro vznik nitrosních plynů je nutno pracovat v digestoři! Při práci s fenolem a nirofenoly je nutno pracovat v rukavicích! Do trojhrdlé baňky o objemu 250 ml, opatřené mechanickým míchadlem, přikapávací nálevkou a teploměrem, se umístí 0,26 mol 40 % kyseliny dusičné a za intenzivního míchání a chlazení ledem, se velmi pomalu přikapává 0,11 mol fenolu zkapalněného 2 ml vody. Teplota reakční směsi nesmí překročit 10 °C. Po přidání fenolu se pokračuje v míchání ještě 30 minut za laboratorní teploty. Pak se přidá 50 ml vody, důkladně se promíchá, po ustálení se odlije vodná vrstva a promytí směsi produktů stejným způsobem se zopakuje ještě čtyřikrát. o-Nitrofenol se oddělí destilací s vodní parou a překrystaluje z 50 % ethanolu. K horkému zbytku v destilační baňce se přidá aktivní uhlí a za horka zfiltruje. Po ochlazení vykrystaluje z filtrátu p-nitrofenol, který se odsaje a promyje studenou vodou. Rekrystalizuje se z 2 % kyseliny chlorovodíkové s přídavkem aktivního uhlí. Stanoví se teploty tání a výtěžek obou nitrofenolů. Porovná se s tabelovanými hodnotami. Výtěžek se uvede podle hmotnosti a také podle výtěžnosti tj. g (%). Nízkou výtěžnost nutno zdůvodnit! Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název

Sum. vzorec

Mr

Fyzikální vlastnosti Tt [°C] Tv [°C] ρ20 [g/cm3]

nD20

Navážky (výtěžky) m [g] V [cm3]

fenol o-nitrofenol p-nitrofenol

Klasifikace a nebezpečnost chemických látek: Látka

Klasifikace, nebezpečné vlastnosti

fenol o-nitrofenol p-nitrofenol



ročník:

Úloha č. 1: 2-nitrofenol a 4-nitrofenol


K úvaze: 1. 2. 3. 4. 5.

Proč musíme při nitraci fenolu udržovat teplotu reakční směsi do 10 °C? Proč se používá pouze 40 % kyselina dusičná? Proč těká s vodní parou o-nitrofenol a ne p-nitrofenol? Dala by se použít na rozdělení obou nitrofenolů jiná metoda? Jaká? Jaký bude přibližně vzájemný poměr obou nitrofenolů?

Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:

Úloha č. 2: Ethylbromid Datum práce: Poznámky:



Vyučující:

Reakční schéma: C2H5OH + KBr

H2SO4 Δ

C2H5Br + H2O

Návod: Do baňky o obsahu 500 ml se předloží 55 ml koncentrované kyseliny sírové a pak se opatrně za stálého míchání a chlazení proudem vody přidává po částech 0,60 mol ethanolu. Horká směs se zvenčí dochladí studenou vodou na teplotu místnosti, přidá se 40 g ledu a potom 0,42 mol bromidu draselného. Směs se opatrně destiluje ze síťky za použití kahanu tak, aby nepřekypěla do chladiče. Předloha destilační aparatury se naplní do poloviny vodou s ledovou tříští a alonž se upraví přepojením gumové hadičky tak, aby vývod zasahoval těsně pod hladinu vody v předloze. Předlohu ještě chladíme zevně ledem. Reakce je skončena, jakmile ustane přechod olejovitých kapiček do předlohy. Vzhledem k tomu, že kapaliny v předloze přibývá, je nutné dávat pozor, aby se kapalina při podtlaku nedostala chladičem do horké destilační baňky, což se může stát při přerušení zahřívání. Nástavec alonže musí stále zasahovat těsně pod hladinu kapaliny v baňce. Ethylbromid tvořící spodní vrstvu se oddělí od vody v dělící nálevce a v suché baničce vysuší bezvodým chloridem vápenatým. Vysušený surový produkt se předestiluje z vodní lázně do suché předlohy chlazené zevně ledem. Použije se aparatura s NZ 14 zábrusy. Stanoví se výtěžek a změří index lomu. Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název ethanol KBr ethylbromid

Sum. vzorec

Mr


nD20




ethanol KBr Ethylbromid

K úvaze: 1. 2. 3. 4. 5.

Proč se při přípravě ethylbromidu přidává do reakční baňky led? Jaké vedlejší produkty mohou vznikat při přípravě ethybromidu? Jakým mechanismem reakce probíhá a proč? Proč je při přípravě ethylbromidu nutná přítomnost kyseliny sírové? Proč se ethylbromid jímá pod hladinu vody obsahující ledovou tříšť?



Úloha č. 2: Ethylbromid

ročník:


Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:


Úloha č. 2: terc-Butylchlorid Datum práce: Poznámky:

Reakční schéma:


Vyučující:

OH C CH3 H3C CH3

+

Cl C CH3 H3C CH3

HCl

+

H2O

Návod: V dělící nálevce o objemu 250 ml se 30 minut protřepává směs 0,5 mol terciárního butanolu se 1,5 mol koncentrované kyseliny chlorovodíkové. Spodní vodná vrstva se potom oddělí, horní se promývá 10 % roztokem hydrogenuhličitanu sodného do neutrální reakce. Surový produkt se vysuší pevným chloridem vápenatým a předestiluje se. Stanoví se výtěžek a změří se index lomu. Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název Sum. vzorec terc-butanol HCl terc-butylchlorid

Mr


nD20




terc-butanol HCl terc-butylchlorid

K úvaze: 1. Jakým mechanismem tato reakce probíhá a proč? 2. Jaké by mohly vznikat vedlejší produkty? 3. Jak jinak by se dal nazvat terciární butylchlorid?



Úloha č. 2: terc-Butylchlorid

ročník:


Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:


Úloha č. 3: Ethyl-acetát Datum práce: Poznámky:


Vyučující:

Reakční schéma: O H3C

OH

+

OH

H2SO4 140°C

O H3C

O

+

H2O

Návod: Do baňky o obsahu 100 ml se nalije 0,1 mol ethanolu a 6 ml koncentrované kyseliny sírové. Baňka se ponoří do olejové lázně a opatří se sestupným chladičem. Lázeň se vyhřeje kahanem na 140 °C. Z dělicí nálevky se potom přes Claisenův nástavec přidá jednorázově 5 ml esterifikační směsi složené z 0,9 mol ethanolu a 1 mol kyseliny octové. Zbytek směsi se přidává tak rychle, jak rychle destiluje vznikající ester. Během celé operace se udržuje teplota olejové lázně na 140 °C. Získaný destilát obsahuje malé množství nezreagovaného ethanolu, kyseliny octové a vody. Surový ester se protřepe několikrát s 15 % roztokem uhličitanu sodného, až se již neuvolňuje oxid uhličitý. Pak následuje protřepání produktu s 10 ml přefiltrovaného nasyceného roztoku chloridu vápenatého a vysušení bezvodým chloridem vápenatým. Surový produkt se předestiluje za použití aparatury s NZ 14 zábrusy, stanoví se výtěžek a změří index lomu. Porovná se s tabelovanými hodnotami. Výtěžek se uvede podle hmotnosti a také výtěžnosti tj. g (%). Nízkou výtěžnost nutno zdůvodnit! Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název Sum. vzorec octová kyselina ethanol ethyl-acetát

Mr


nD20




octová kyselina ethanol ethyl-acetát

K úvaze: 1. Proč promýváme surový ester nejprve roztokem uhličitanu sodného, potom nasyceným roztokem chloridu vápenatého? 2. Proč se esterifikační směs musí do reakční baňky přikapávat? 3. Jaký účel má vydestilovávání vzniklého esteru z reakční směsi? 4. Přikapávací nálevka se upravuje tak, aby stonek zasahoval pod hladinu reakční směsi. Z jakého důvodu? © 2005-2007 Ústav chemie a technologie ochrany životního prostředí, Fakulta chemická, VUT v Brně


Úloha č. 3: Ethyl-acetát

ročník:


Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:

Úloha č. 4: Anthranilová kyselina Datum práce: Poznámky:



Vyučující:

Reakční schéma: O 1. Br2, NaOH 2. HCl, AcOH

NH O

COOH + CO2 NH2

Návod: Při práci s bromem je nutno pracovat v digestoři a v rukavicích! V kádince o objemu 150 ml se rozpustí 14 g hydroxidu sodného v 80 ml destilované vody a ochladí se v chladicí lázni z drceného ledu a chloridu sodného na teplotu –5 až 0 °C. Potom se za stálého míchání přikape 3,6 ml bromu a v míchání se pokračuje, dokud se veškerý brom nerozpustí. Mezitím se v kádince o obsahu 150 ml připraví suspenze 10 g ftalimidu v 15 ml destilované vody. Kádinka se suspenzí se vloží do chladící lázně a k suspenzi se opatrně přidává za stálého míchání roztok připraveného bromnanu. Reakční směs se ponechá v chladicí lázni za stálého míchání ještě 20 minut po rozpuštění suspenze ftalimidu. Pak se kádinka z lázně vyjme a v příležitostném míchání se pokračuje ještě hodinu, dokud reakční směs nedosáhne teploty laboratoře. Potom se reakční směs zvolna zahřeje na 80 °C a přidá se 8 g hydroxidu sodného rozpráškovaného v předehřáté třecí misce. Roztok se za horka zfiltruje od nečistot do kádinky minimálního obsahu 500 ml. Po ochlazení se filtrát opatrně zneutralizuje koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou na pH 7. Neutralizace se kontroluje pH papírkem. Kyselina anthranilová se vyloučí z roztoku přidáním 10 ml ledové kyseliny octové za míchání, pak se odsaje, promyje malým množstvím ledové vody a překrystalizuje z vody za použití aktivního uhlí. Změří se teplota tání a stanoví se výtěžek. Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název Sum. vzorec ftalimid brom anthranilová kys.

Mr


nD20




ftalimid brom anthranilová kys.



Úloha č. 4: Anthranilová kyselina

ročník:


K úvaze: 1. Hofmannovu odbourávání amidů podléhají pouze primární amidy karboxylových kyselin. Je odbourávání ftalimidu vyjímkou? 2. Proč se k vyloučení kyseliny anthranilové používá kyselina octová a nikoli chlorovodíková? 3. Jaký plyn se uvolňuje při přípravě kyseliny anthranilové? Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:

Úloha č. 5: Benzoová kyselina a benzylalkohol Datum práce: Poznámky:



Vyučující:

Reakční schéma: O 2

O H

KOH / H2O 100°C

OK

OH

+

Návod: V baňce o objemu 250 ml se připraví roztok 0,22 mol hydroxidu draselného v 60 ml vody, přilije se 0,2 mol benzaldehydu a směs se za občasného protřepání refluxuje 1 hodinu na vzdušné lázni. Poté se směs ochladí na laboratorní teplotu, přilije se tolik vody, aby se vysrážený benzoan draselný právě rozpustil a roztok se přelije do dělicí nálevky. Benzylalkohol se oddělí a pak z vodné vrstvy ještě extrahuje dvakrát 20 ml diethyletheru. Benzylalkohol a etherové extrakty se spojí, vysuší bezvodým síranem sodným a ether se oddestiluje na rotační vakuové odparce. Podle časových možností se surový benzylalkohol předestiluje, nebo pouze zváží a změří se index lomu. Vodná fáze po extrakci benzylalkoholu se za míchání vlije do směsi 30 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové, 30 ml vody a asi 50 g ledu. Po roztátí ledu se odsaje produkt, promyje malým množstvím studené vody a z filtračního koláče se voda důkladně vymačká. Podle časových možností se surová kyselina překrystaluje z vody (asi 150–200 ml) nebo se pouze usuší, zváží a změří se teplota tání. Stanoví se výtěžky obou produktů. Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název Sum. vzorec benzaldehyd KOH benzoová kys. benzylalkohol diethylether

Mr


nD20




benzaldehyd KOH benzoová kys. benzylalkohol diethylether



ročník:

Úloha č. 5: Benzoová kyselina a benzylalkohol


K úvaze: 1. Jakým mechanismem reakce probíhá? 2. Která z dalších běžných sušicích činidel by bylo možno použít namísto síranu sodného, a která jsou v tomto případě nevhodná? 3. Porovnejte sílu kyseliny benzoové s kyselinou octovou a několika substitučními deriváty kyseliny benzoové, vysvětlete rozdíly. 4. Kyselinu benzoovou je možno čistit také sublimací. Jaký je princip této metody? Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:


Úloha č. 6: 2-Chlorbenzoová kyselina Datum práce: Poznámky:


Vyučující:

Reakční schéma: COOH NH2

COOH

NaNO2, HCl 0 - 5°C

COOH

Cu2Cl2, HCl

N N Cl

Cl

Návod: Nejprve se připraví roztok diazoniové soli. V kádince se smísí 0,05 mol kyseliny anthranilové se 14 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové a roztok se rozmíchá. Pak se přidá 40 g ledu. Jakmile klesne teplota pod 3 °C, začne se přikapávat ochlazený roztok 0,05 mol dusitanu sodného v 10 ml destilované vody. Směs se neustále míchá a teplota se udržuje v rozmezí 0 až 5 °C. Konec reakce se indikuje jodidoškrobovým papírkem. Potom se připraví roztok 0,1 mol chloridu měďného v 30 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové. Roztok se ochladí na teplotu 0 °C a pomalu za intenzivního míchání se opatrně přilije k roztoku diazoniové soli v kádince o objemu 800 ml. Reakce probíhá velmi intenzivně a směs silně pění. Reakční směs se pak nechá stát 1 hodinu za občasného promíchání. Vyloučená kyselina 2-chlorbenzoová se odsaje, promyje malým množstvím studené vody a překrystaluje se ze směsi voda-ethanol v poměru 2 : 1 za přídavku aktivního uhlí. Stanoví se výtěžek a změří teplota tání. Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název anthranilová kys. dusitan sodný chlorid meďný 2-chlorbenzoová kys.

Sum. vzorec

Mr


nD20




anthranilová kys. dusitan sodný chlorid mědný 2-chlorbenzoová kys.



Úloha č. 6: 2-Chlorbenzoová kyselina

ročník:


K úvaze: 1. 2. 3. 4.

Proč musíme při přípravě diazoniové soli udržovat teplotu v rozmezí 0 až 5 °C? Do jaké skupiny reakcí byste přípravu kyseliny 2-chlorbenzoové zařadili? Co je principem indikace konce reakce jodidoškrobovým papírkem? Jaký plyn se uvolňuje při přípravě kyseliny 2-chlorbenzoové?

Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:

Úloha č. 7: terc-Butylalkohol a jiné terciární alkoholy Datum práce: Poznámky:



Vyučující:

Reakční schéma: R(Ar) X + Mg

R(Ar)MgX

+

ether (bezvodý) O

H3C

CH3

R(Ar)MgX

ether (bezvodý) ~35°C

CH3 (Ar)R OMgX CH3

HCl / H2O 0 - 5°C

CH3 OH + Mg(OH)X R(Ar) CH3

Návod: Práce v digestoři! Alkylmagnesiumhalogenid (použijeme methyl-, ethyl- resp. fenylhalogenid) Reakce se provádí v trojhrdlé baňce o objemu 125 ml s přikapávací nálevkou, zpětným chladičem a míchadlem, které je otáčeno elektromagnetickou míchačkou. Celá aparatura je uzavřena proti vnikání vzdušné vlhkosti chlorkalciovými uzávěry. Do baňky umístíme 0,125 molu hořčíkových hoblin a 13 ml suchého etheru. Za míchání přidáme asi 1 ml z celkového množství 0,125 mol alkylhalogenidu. Začátek reakce se pozná podle vzniku slabého zákalu a zahřívání reakční směsi. Jestliže reakce nenastane, přidá se do baňky krystalek jodu nebo několik kapek bromu. Po naběhnutí reakce se přidává za míchání roztok zbylého alkylhalogenidu ve 60 ml suchého etheru takovou rychlostí, aby ether mírně vřel. Je-li reakce příliš prudká, chladí se baňka zevně studenou vodou. Po přidání celého množství alkylhalogenidu se směs míchá a zahřívá k mírnému varu až do úplného zreagování hořčíku. terc-butylalkohol, terc-pentylalkohol resp. 2-fenylpropan-2-ol Do etherového roztoku Grignardova činidla se přikape 0,1 mol acetonu ve stejném objemu bezvodého etheru. Po přidání acetonu se obsah baňky zahřívá k mírnému varu za míchání přibližně 45 minut. Ochlazená reakční směs se hydrolyzuje nalitím do 25 g drceného ledu a po jeho roztání se přilije ke směsi tolik 10 % vodného roztoku kys. chlorovodíkové, až se sraženina rozpustí. Etherová vrstva se oddělí v dělicí nálevce, vodná vrstva se extrahujeme třikrát 20 ml etheru. Spojené etherové extrakty a vrstva se promyjí nasyceným roztokem hydrogenuhličitanu sodného a 20 ml vody. Po vysušení síranem sodným se oddestiluje nejdřív ether a zbytek se destiluje za sníženého tlaku, nebo na běžné destilační aparatuře. Stanoví se výtěžek, změří se index lomu.



ročník:

Úloha č. 7: terc-Butylalkohol a jiné terciární alkoholy


Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název Sum. vzorec Methyljodid Ethylbromid Brombenzen Aceton terc-butylalkohol terc-pentylalkohol 2-fenylpropan-2-ol

Mr


nD20




methyljodid ethylbromid brombenzen aceton terc-butylalkohol terc-pentylalkohol 2-fenylpropan-2-ol

K úvaze: 1. 2. 3. 4.

Jak je možné připravit absolutní (bezvodý) ether? Reakce Grignardova činidla s jinými karbonylovými sloučeninami. Proč je nutné při reakci používat absolutní ether? Co by se stalo, jestliže by se do reakčního prostředí dostala voda před započetím a jestliže po skončení reakce? 5. Dalo by se na přípravu Grignardova činidla použít jiné rozpouštědlo než diethylether? Které?



ročník:

Úloha č. 7: terc-Butylalkohol a jiné terciární alkoholy


Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:


Úloha č.8: Acetanilid Datum práce: Poznámky:


Vyučující:

Reakční schéma:

O

NH2

O +

H3C

Δ

HN

CH3

OH

+ H2O

O

NH2

O +

H3C

O O

Δ CH3

HN

CH3

O +

H3C

OH

Návod: Směs 10 g anilinu a 15 g ledové kyseliny octové nebo 11 g acetanhydridu (při slévání výchozích látek je nutné pracovat v digestoři!) se zahřívá na síťce v kulaté baňce objemu 50 ml, spojené se vzdušným zpětným chladičem, do mírného varu. Jakmile vyňatý vzorek reakční směsi tuhne po vychladnutí v krystalickou hmotu, což se stane asi po 1 hodině varu, vlije se vše asi do 125 ml studené vody, vyloučené krystaly se odsají a překrystalizují z horké vody. Acetanilid se při rozpouštění ve vodě zpravidla roztaví na více či méně tmavě zbarvený olej. Tehdy přidáváme po částech tolik vody, až se za varu téměř vše rozpustí. V malém zbytku nerozpuštěného oleje zůstanou nahromaděna malá množství temně zbarvených nečistot, které způsobují, že produkt je po vykrystalování zbarven. Chceme-li získat produkt bílý, odstraníme onen zbytek nerozpuštěného acetanilidu filtrací přes mokrý filtr. Rozpustíme-li vše, je výtěžek větší a jakost produktu je prakticky stejná, ale produkt není sněhobílý. Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název

Sum. vzorec

Mr


nD20


anilin acetanhydrid octová kyselina acetanilid



anilin acetanhydrid octová kyselina acetanilid



Úloha č.8: Acetanilid

ročník:


K úvaze: 1. Z jakých dalších derivátů kyseliny octové lze připravit její amidy? 2. Podobně se dá z 4-aminofenolu připravit důležité léčivo paracetamol. Vysvětlete, proč probíhá acetylace přednostně na dusíku? Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:


Úloha č.9: Oranž II Datum práce: Poznámky:


Vyučující:

Reakční schéma: NH2

SO3H

N N Cl 1. Na2CO3 2. NaNO2, HCl 0 - 5°C SO3H HO

N N Cl OH +

1. NaOH 2. NaCl

N HO3S

N

SO3H

Návod: Ve 125 ml kuželové baňce se rozpustí 4,8 g kyseliny sulfanilové v 50 ml 2,5 % uhličitanu sodného (1,3 g uhličitanu v 50 ml vody) za varu. Roztok se ochladí pod proudem vody a přidá se 1,9 g dusitanu sodného, míchá se do rozpuštění. Potom se roztok vlévá do kádinky, ve které je předloženo 25 g drceného ledu a 5 ml konc. kyseliny chlorovodíkové. Diazoniová sůl se vyloučí jako bílé krystalky. Ve 400 ml kádince se rozpustí 3,6 g 2-naftolu ve 20 ml studeného 10 %ního hydroxidu sodného, a do tohoto roztoku se přidává suspenze diazoniové soli. Vzniklá suspenze se míchá a po 5–10 minutách se zahřeje k rozpuštění. Přidá se 10 g chloridu sodného, který se opět zahřátím rozpustí. Roztok se dá do chladící směsi a nechá se stát. Vyloučené krystaly se odsají a na filtru promyjí nasyceným roztokem chloridu sodného. Surový produkt obsahuje asi 20 % soli. Přesráží se rozpuštěním v minimálním objemu vody za varu, zfiltruje se a ochladí na 80 °C. K tomuto roztoku se přidá 100 ml ethanolu a ponechá se zchladnout v ledové lázni. Vyloučené krystalky se odsají a suší. 4-[(2-Hydroxy-1naftyl)diazenyl]benzensulfonová kyselina se zváží, stanoví se teplota tání a porovná se s tabelovanými hodnotami. Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název Sum. vzorec sulfanilová kys. dusitan sodný 2-naftol oranž II

Mr


nD20




ročník:

Úloha č.9: Oranž II




sulfanilová kys. dusitan sodný 2-naftol oranž II

K úvaze: 1. 2. 3. 4. 5.

Proč se při přípravě diazoniové soli reakční směs chladí? Proč diazoniové soli reagují s fenoly a aromatickými aminy? Jaké další izomery lze při těchto reakcích očekávat? Do jaké skupiny reakcí byste kopulaci zařadili? Proč provádíme kopulaci v alkalickém prostředí?

Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:


Úloha č. 10: Sulfanilová kyselina Datum práce: Poznámky:


Vyučující:


NH2

NH2.H2SO4

H2SO4

180 - 190°C - H2O SO3H

Návod: V kulaté baňce se přilévá do 50 g koncentrované kyseliny sírové za důkladného třepání pozvolna 20 g čerstvě destilovaného anilinu (při slévání výchozích látek je nutné pracovat v digestoři!). Baňka se pak zahřívá v elektrickém topném hnízdě (THS) na 180 – 190 °C asi 2 hodiny. Reakční směs se nechá poněkud vychladnout a pak se vlije za míchání do asi 300 ml studené vody. Vyloučí se krystalická kyselina sulfanilová. Krystaly se odsají, promyjí vodou a překrystalizují z vody. Je-li roztok tmavý, odbarví se povařením s malým množstvím aktivního uhlí a proces krystalizace se opakuje. Změří se teplota tání 4-aminobenzensulfonové kyseliny a porovná se s tabelovanými údaji. Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název

Sum. vzorec

Mr


nD20


anilin ortanilová kys. metanilová kys. sulfanilová kys.



anilin ortanilová kys. metanilová kys. sulfanilová kys.

K úvaze: 1. Jaká sulfonační činidla lze ještě pro tento účel použít? 2. Je možno podobným způsobem připravit také 4-nitroanilin? 3. Jaký produkt vznikne při reakci N,N-dimethylanilinu s nadbytkem kyseliny sírové?



Úloha č. 10: Sulfanilová kyselina

ročník:


Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:


Úloha č. 11: 1-Brombutan Datum práce: Poznámky:


Vyučující:

Reakční schéma: H2SO4 CH3 CH2 CH2 CH2 OH + HBr reflux, 2-3h

CH3 CH2 CH2 CH2 Br + H2O

Návod: Z důvodu uvolňování plynného bromovodíku je nutno pracovat v digestoři! V digestoři se připraví za protřepávání směs 50 g 48 % kyseliny bromovodíkové a 15 g koncentrované kyseliny sírové. Kyseliny sírová se opatrně přidává do kyseliny bromovodíkové. Při této operaci se uvolní malé množství plynného bromovodíku. Do připravené směsi se přilije 0,243 mol butylalkoholu a pak opět za protřepávání 7 ml koncentrované kyseliny sírové. Přidají se varné kamínky a směs se pozvolna zahřívá pod zpětným chladičem 2–3 hodiny. Plyny odcházející z chladiče se zavádí pomocí obrácené nálevky do kádinky s vodou. Po ukončení refluxu se nechá reakční směs zchladnout, zpětný chladič se zamění za sestupný a opatrně se destiluje. Konec destilace se pozná podle toho, že již nepřechází olejovité kapky alkylbromidu. Destilát se přenese do dělící nálevky, oddělí se vodní vrstva, alkylbromid se promyje nejprve 15 ml vody, 5 % roztokem hydrogenuhličitanu sodného a opět vodou. Po oddělení vodné vrstvy se vysuší produkt bezvodým chloridem vápenatým. Surový produkt se destiluje, odebírá se frakce v rozmezí 5 °C kolem tabelované teploty varu alkylbromidu. Čistota se kontroluje pomocí indexu lomu. Jestliže je produkt čistý, stanoví se výtěžek a alkylbromid adjustuje. V případě nečistého produktu se opakuje destilace. Destiluje se pomalu s použitím deflegmátoru, případně malé kolonky. Produkt se skladuje v tmavé lahvi a nejlépe i ve tmě. Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název bromovodíková kys. n-butanol n-butylbromid

Fyzikální vlastnosti Sum. vzorec

Mr

Tt [°C]

Tv [°C]

ρ20 [g/cm3]

nD20




bromovodíková kys. n-butanol n-butylbromid



Úloha č. 11: 1-Brombutan

ročník:


K úvaze: 1. Které plyny odcházejí z horní části chladiče? 2. Proč k promývání surového produktu používáme roztok hydrogenuhličitanu sodného? 3. Jaké vedlejší produkty mohou vzniknout? Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:



ročník:


Úloha č. 12: N-Fenylanthranilová kyselina Datum práce: Poznámky:


Vyučující:


Cl

K2CO3, CuO reflux, 2h

+ CO2H

CO2H NH

Návod: V baňce, která obsahuje 4,0 g o-chlorbenzoové kyseliny, 15 g anilinu, 4,0 g bezvodého uhličitanu draselného a 0,1 g oxidu měďnatého se provádí reflux po dobu 2 hodin. Potom se přebytek anilinu oddestiluje s vodní parou, ke zbytku v baňce se přidá aktivní uhlí, povaří se 15 minut a zfiltruje se. Filtrát se okyselí kyselinou chlorovodíkovou (1:2) na kongočerveň. Vyloučená sraženina se odsaje a promyje studenou vodou. Produkt se překrystaluje tak, že se nejprve za varu rozpustí v ethanolu a pak se přikapává voda, až do počínajícího zákalu. Po ochlazení se vyloučí krystalky. Získá se produkt bílé až šedé barvy s teplotou tání asi 183 °C. Zváží se, stanoví se teplota tání a vypočítá se výtěžek.

Fyzikálně chemické vlastnosti: Látka Název

Fyzikální vlastnosti Sum. vzorec

Mr

Tt [°C]

Tv [°C]

ρ20 [g/cm3]

nD20


anilin 2-chlorbenzoová kys. N-fenylanthranilová kys.



anilin 2-chlorbenzoová kys. N-fenylanthranilová kys.

K úvaze: 1. Co je to kongočerveň? 2. O jaký typ reakce se jedná? 3. Bylo by možné získat stejný produkt také reakcí kyseliny anthranilové s chlorbenzen?



Úloha č. 12: N-Fenylanthranilová kyselina

ročník:


Mechanismus reakce:

Výpočty:

Pozorování:

Závěr:


Organizace praktika. Bezpečnost a ochrana zdraví při práci v praktiku Obecné zásady první pomoci v chemické laboratoři

Recommend Documents