UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA … · elektronska gostota, dipol v molekuli, hibridizacija, oblika molekule, karbokation in še in še). Gre za jasnost besed iz besedila

UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA ODDELEK ZA ŽIVILSTVO

Vaje iz organske kemije Zbirka nalog

Helena Abramovič, Milica Kač, Lea Pogačnik,

Darja Rudan-Tasič, Nataša Šegatin

Ljubljana, 2006

Recenzenta: prof. dr. Darko Dolenc, dipl. ing.

dr. Ana Gregorčič, dipl. ing. Izdajatelj: Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo Tisk: Pleško d. o. o. Rožna dolina, Cesta IV/32-34 Ljubljana Naklada: 500 izvodov © Avtorji in Biotehniška fakulteta (2006) Vse pravice pridržane. Ponatis (grafični, elektronski ali mehanski, vključno z razmnoževanjem, snemanjem ali prenosom v baze podatkov) celote ali posameznega dela ni dovoljen brez pisnega soglasja nosilcev avtorskih pravic.

CIP – Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 547(075.8)(076.2) VAJE iz organske kemije : zbirka nalog / Helena Abramovič ... [et al.]. - Ljubljana: Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo, 2006 ISBN 961-6333-49-6 ISBN 978-961-6333-49-8 1. Abramovič, Helena 230059008

Abramovič H. in sod. Vaje iz organske kemije - Zbirka nalog. Ljubljana, BF, Oddelek za živilstvo, 2006

KAZALO Uvod 1 Solventna ekstrakcija 9 Bromiranje organskih spojin v vodni raztopini 19 Alkoholi 28 Aldehidi in ketoni 44 Karboksilne kisline in njihovi derivati 54 Sinteza aspirina 71 Lipidi 73 Aminokisline 84 Ogljikovi hidrati 91 Kvantitativno določanje vitamina C 95 Splošne in kombinirane naloge 97


1

UVOD Namen Zbirke nalog iz organske kemije Podobno kot prvi del zbirke nalog (Abramovič in sod., Vaje iz splošne kemije, Zbirka nalog, Biotehniška fakulteta, Ljubljana, 2004 in 2. izdaja 2006) je tudi drugi del nastal predvsem zaradi potrebe študentov različnih smeri študija na Biotehniški fakulteti, ki se srečujejo z osnovami predmeta kemija tudi v okviru praktičnih vaj pri kurzih Katedre za kemijo na Oddelku za živilstvo. Posebno potem, ko se je prvi del zbirke dobro »prijel«, so večkrat izrazili željo, da potrebujejo nekaj podobnega kot pri splošni kemiji tudi pri organski kemiji. Avtorice smo bile nad idejo manj navdušene, saj so naloge za ta del vaj manj računske in zahtevajo večkrat opisni, če že ne ravno esejski odgovor. Rešena naloga ima torej precej manj smisla kot pri nalogah pri splošni kemiji, ki so skoraj praviloma računske. Odločile smo se za način, ob katerem bo, kot upamo, volk sit in koza cela. Za vsako vajo smo zbrale nekaj nalog in vprašanj, ki so bile preizkušene na kolokvijih. Vsaj nekatere od računskih nalog so rešene, pri vprašanjih, oz. pri nalogah, ki zahtevajo odgovore v nekaj stavkih, pa napotki za rešitve podajajo predvsem namige: opozarjajo na dejstva, ki jih je treba upoštevati pri reševanju ali pa opominjajo na ključne besede v odgovoru. Pri nekaterih nalogah odgovor na vprašanje ni nujno en sam, to so naloge in vprašanja, o katerih ste se praviloma na široko pogovarjali na seminarjih in pri praktičnih vajah, zato jih končni preizkus znanja največkrat ne zajema. Miselna telovadba o takih vprašanjih pa vam zelo olajša reševanje ostalih, konkretnejših nalog, saj vam na kratek in zgoščen način prikliče v spomin dejstva, ki jih morate upoštevati pri reševanju le-teh. Študij snovi je najprej jasnost izražanja, nato razumevanje in šele nato znanje Kemija je menda po nekaterih javnomnenjskih raziskavah najbolj osovražen predmet že v osnovni šoli in ta neljubi sloves si potem v srednji šoli in pri nadaljevanju študija samo še utrjuje. Izjema so, kot hočemo trdno upati, vsaj študentje kemije, kemijske tehnologije in biokemije, za tiste pa, ki so se odločili za živilstvo, biotehnologijo, biokemijo, biologijo, kmetijstvo in druge podobne študije, ki večinoma potekajo na Biotehniški fakulteti, pa je seveda tisti grozni »ne bodi ga treba« na začetku študija. Kolikor bolj postaja predmet samo tisto, kar je pač nujno treba opraviti, preden se lahko zares posvetim tistemu, kar me zanima, toliko teže je pristati na osnovno resnico: »V nadaljevanju študija lahko uporabim samo tisto, kar zares znam, znam pa samo tisto, kar razumem, ne tudi tisto, o čemer vem le nekaj ključnih besed!« Do znanja pa lahko pridemo samo po dveh stopnicah, ki ju nikakor ne moremo obiti. Na prvi moramo jasno uvideti, o čem se sploh pogovarjamo, kaj je to, s čimer se naloga ukvarja in v zvezi s tem si moramo pojasniti vse izraze, pojave in koncepte, o katerih nimamo vsaj za silo jasnih predstav (nekaj kamnov spotike v organski – in ne samo organski – kemiji: dvojna vez, asimetrični ogljikov atom, optična aktivnost, izomerija, molekulska formula, elektronski oblak, elektronska gostota, dipol v molekuli, hibridizacija, oblika molekule, karbokation in še in še). Gre za jasnost besed iz besedila vprašanja ali naloge: dokler si besed ne razjasnimo, se naloge ni vredno lotiti.

2

Ko smo dosegli jasnost glede besed, iz katerih je vprašanje sestavljeno, se zadržimo še na drugi stopnici, ki pomeni razumevanje definicij in kratkih stavkov, ki grobo pojasnjujejo uporabljene besede in besedne zveze. Na tem mestu je nujno jasno opredeliti razliko med priročnim leksikonom in učbenikom. Leksikoni in priročniki (naj spomnimo vsaj na tri s področja kemije oz. naravoslovja, ki so po obsegu in zahtevnosti primerni za tu opisovani nivo: Kemija –Tematski leksikoni, Duden, Učila, Tržič 2004; Leksikon kemije, Helicon Publishing, Mladinska knjiga 2001 in Schröter in sod., Kemija Splošni priročnik, Tehniška založba Slovenije, 1993) so zelo uporabni za hitro osvežitev znanja; z njimi si prikličemo v spomin definicijo ali formulo, ki jo potrebujemo pri reševanju naloge, namreč definicijo ali formulo, ki smo jo že poznali, pa se je v tem trenutku ne moremo spomniti. Če pa smo v zvezi z nekim pojmom, pojavom, zakonitostjo, o kateri naloga govori, popolnoma nepopisan list, moramo začeti z učbenikom, saj ta ponudi tudi razlago, ne le povzetka! Torej vsaj prej citirani priročnik, ali pa učbenik, četudi gimnazijski! Tako dosežemo glede teksta naloge najprej jasnost (ne bomo npr. zamešali stopnje disociacije in konstante disociacije), jasnosti izraza pa sledi razumevanje vsebine naloge (npr. miselna povezava konstante disociacije s konstanto ravnotežja ipd.) Ko smo glede besedila vprašanja ali naloge pridobili potrebno jasnost in potrebno razumevanje, je pravilen odgovor verjetno samo še vprašanje časa in manjšega logičnega napora ob podpori kalkulatorja, če moramo še kaj izračunati. Tu naj ne bo odveč opozorilo, da preverimo delovanje tistih funkcijskih tipk na kalkulatorju, s katerimi nismo posebno domači. (Pri nekaterih modelih obsega npr. potenciranje števila 10 s poljubnim pozitivnim ali negativnim številom vnašanje števila 10, pri drugih pa sprehod po tipkah 1 in 0 pomeni avtomatično množenje rezultata z vrednostjo 10 in seveda napačen rezultat! Izposojanje računalnikov tik pred opravljanjem testa je lahko nevarno!) Po prvi stopnici, ki je JASNOST IZRAZA in po drugi, ki se ji reče RAZUMEVANJE, smo po smiselni formulaciji in izračunu rezultata končno prišli do tistega, kar po pravici in ne le po oceni imenujemo ZNANJE. Samo tako in nič prej! Vse ostalo so nadomestki za izračun nalog, ki so neuporabni, kakor hitro je naloga postavljena le malo drugače. In ker je namen predmeta kemija razumevanje snovi in ne pravilna rešitev določenega števila nalog, je vsak nadaljnji komentar na dlani in tako nepotreben. Ime in formula ter kemijska reakcija in enačba Razpoznavni znak kemikov je, da jim je vsakršna, še tako »šlampasta« formula boljša od še tako popolnega sistematskega imena. No, vsa resnica je nekako tale: žargonska šifra 6-APA, ki je popularna okrajšava za generično ime 6-aminopenicilanska kislina, je tisto, kar mimogrede izmenjamo na hodniku v vprašanju: »Je zadnja šarža 6-APE O.K.?« V laboratorju je seveda na vidnem mestu strukturna formula, da se lahko nazorno pogovarjamo o reakcijah, ki potekajo, torej:

Gotovo pa nikjer in nikoli, razen na posebno zahtevo, ne govorimo o [2S-(2α,5α,6β)]-6-amino-3,3-dimetil-7-okso-4-tia-1-azabiciklo[3.2.0]heptan-2-karboksilni kislini, kar je po enem izmed


3

nomenklaturnih sistemov popolno sistematično ime za to spojino (citirano po že omenjenem kemijskem priročniku). Iz tega, da je razpoznavni znak kemikov formula, bi lahko sklepali, da je razpoznavni znak ne-kemikov in po sili kemikov vsaj averzija, če že ne kar strah in skoraj gnus pred vsakršnim ponazarjanjem materije s formulami. Tisti, ki ste v kemiji samo obiskovalci za kratek čas, boste morali verjeti: brez formul, ki so v takšni ali drugačni obliki simboli za materijo in brez enačb, ki ponazarjajo snovne spremembe v kemiji, ne gre in ne bo šlo, celo na izpitu ne, pri resnem ukvarjanju s kemijo pa sploh ne. Kemijska formula je simbolični zapis, ki praktično in enoznačno predstavi molekulo in sicer v idealnem primeru atome v njej in povezave med njimi. Vse predstavitve niso enako točne (= pravilne) in enako natančne (= precizne). Razlogi za take nepopolnosti in nedoslednosti so različni. Pri nekaterih snoveh morda ne vemo za vse podrobnosti, ki bi jih lahko s formulo predstavili (ne poznamo v vseh podrobnostih oblike molekule ali pa ne vseh povezav med atomi). Za nas pa so v tem trenutku bolj zanimivi tisti drugi primeri, ko nekaterih dejstev, ki so za tiste, ki vedo, o čem teče beseda, sama po sebi jasna, ne prikažemo v vseh podrobnostih, saj bi zameglila celotno sliko in jo po nepotrebnem naredila nepregledno. Po takem premisleku je več kot logično, da izpustimo npr. podroben prikaz tistega dela molekule, ki se v reakciji, o kateri govorimo, ne spreminja. Lepo po vrsti: Iz podatkov o elementni sestavi čiste snovi lahko izračunamo množinsko razmerje med posameznimi elementi v tej snovi, ki ga lahko povzamemo v zapisu AxByCz. Temu zapisu pravimo empirična formula (lahko tudi bruto formula ali zbirna formula) snovi. Velike črke A, B, C so simboli za elemente (atome), indeksi pa se nanašajo na simbol za element pred indeksom in pomenijo število atomov elementa, ki jih formula vključuje. Empirična formula snovi, kot jo izračunamo iz podatkov elementne analize, ni nujno enaka molekulski formuli, a koeficienti v molekulski formuli so praviloma majhni celoštevilčni večkratniki vrednosti x, y, in z. Pri organskih spojinah je na mestu A vedno ogljik, na mestu B vodik, na mestu C kisik, slede drugi heteroatomi (dušik, žveplo, fosfor, halogeni). Primeri: CH4 (metan) C2H6O (etanol ali aceton) P2O5 (fosforjev pentoksid, molekulska formula je P4O10) CH2O (vsi monosaharidi) CH (etin) Empirična formula za molekulo vsebuje podatke o elementni sestavi snovi, poleg tega pa tudi informacijo o tem, koliko atomov sestavlja molekulo (x + y + z ali njihov večkratnik). Ta morebitni večkratnik določimo iz podatkov o koligativnih lastnostih snovi. Tako se zavemo, da predstavlja formula CH2O vse monosaharide, torej trioze (C3H6O3), tetroze (C4H8O4), pentoze (C5H10O5), heksoze (C6H12O6) itd. Naslednja stopnja je prikazovanje povezav med atomi. Tu je raznovrstnost zapisov v marsičem prilagojena potrebam, za katere posamezne zapise uporabljamo: tisto, o čemer ravno govorimo, posebej poudarimo, tisto, kar za vidik, za katerega ravno gre, ni bistveno, izpustimo, da ne manjša preglednosti zapisa. Črta med atomoma pomeni kovalentno vez (skupni elektronski par), črta ob atomu ali dve piki ob atomu samski (tj. nevezni) elektronski par. Simbol C za atom ogljika in H za atom vodika v

4

formulah organskih spojin pogosto izpuščamo in se držimo dogovora, da pomeni vsako prazno oglišče v formuli in vsak nepopisan konec vezi v formuli atom ogljika, pri čemer so na vse od njegovih (štirih!) nenarisanih vezi vezani atomi vodika. Heteroatome seveda dosledno pišemo. Oznaki + in – pomenita ionsko vez, oznaki δ+ in δ– delni pozitivni in delni negativni naboj (pomik veznega elektronskega para proti bolj elektronegativnemu atomu v kemijski vezi). Naj ne bo odveč še enkrat poudariti: ne pišemo vedno vsega! Vsak atom kisika ima dva nevezna elektronska para (števnik dva je pri dvojini odveč in je lepa ilustracija povedanega!), pa se zato v vsaki formuli ob vsakem atomu kisika še ne pojavljajo po štiri pike! Pri metilni skupini ―CH3 tudi posebej napišemo samo prosto vez na ogljikovem atomu, s čimer hočemo poudariti, da gre za skupino, ki je del večje molekule, okoli atoma ogljika pa so seveda štiri vezi (razporejene v oglišča tetraedra), le da so tri (do treh atomov vodika) same po sebi umevne in jih ne pišemo, tako da dosežemo večjo preglednost. Zapis •CH3 pa nasprotno pomeni metilni radikal, reaktivno zvrst s samskim elektronom (ta ni niti v neveznem niti v veznem elektronskem paru).


5

Urejena in neurejena enačba kemijske reakcije Kemija je znanost, ki govori o snovi in njenih spremembah, smo slišali že pri prvi uri kemije. Kmalu potem, ko smo se vsaj za silo seznanili s formulami, ki ponazarjajo spojine, smo nam ob enačbah pri matematiki začele greniti življenje tudi kemijske enačbe, s katerimi ponazarjamo kemijske reakcije. Te druge (namreč kemijske) so v primerjavi s prvimi v nekaterih pogledih nedosledne! Pri matematiki velja, da sta leva in desna stran enačbe enaki in povezuje jo enačaj! Za kemijsko enačbo pa velja: snovi na eni strani enačbe reagirajo in pri tem nastanejo snovi na drugi strani enačbe. Obeh strani enačbe zato v kemiji ne povezuje enačaj, ampak različne puščice. Te povedo marsikaj o tipu reakcije, o smeri, v katero reakcija poteka, nikakor pa ne pomenijo, da sta leva in desna stran enačbe enaki! Na puščico pogosto napišemo še pogoje, pri katerih reakcija poteka ali pa druge opombe in podatke, ki okoliščine reakcije natančneje opisujejo. Stavek: "V (urejeni) kemijski enačbi je število atomov vsakega posameznega elementa na eni strani enačbe enako številu atomov tega istega elementa na drugi strani enačbe," so nam takrat, ko smo se učili osnov kemijskega računstva, tolikokrat ponovili, da se nam zdi neizpodbitna resnica. Beseda 'urejena' ni slučajno v oklepaju, saj jo pogosto, včasih zaradi naglice, včasih zaradi želje, da bi bila trditev kar najbolj nazorna in enostavna, izpuščamo. Ob tem pa ne smemo pozabiti, da so kemijske enačbe le ponazoritev kemijske reakcije. Ponazoriti pa jo hočemo seveda na način, ki je najbolj primeren za vidik reakcije, ki ga ravnokar obravnavamo. Kadar zapisa ne bomo uporabili v stehiometričnem računu, se lahko odrečemo celo tako pomembni informaciji kot je molsko razmerje. Zanima nas pač samo dejstvo, da iz snovi A nastane snov B, ne pa tudi, koliko snovi A reagira in koliko snovi B nastane. V zvezi s tem so v okviru vaj iz organske kemije (Skripta: Cveto Klofutar, Andrej Šmalc, Darja Rudan-Tasič, Laboratorijske vaje iz kemije, Biotehniška fakulteta, Ljubljana 1998) posebno nazorne enačbe, ki ponazarjajo adicijske in substitucijske reakcije bromiranja organskih spojin (Vaja: 'Bromiranje organskih spojin', omenjena skripta str. 170) in enačbe, ki spremljajo opis nastanka osazonov iz ogljikovih hidratov (Vaja: 'Ogljikovi hidrati' v istih skriptah.). Omeniti velja še, da zaradi nazornosti pogosto eksplicitno napišemo le tisti del reakcije, ki nas posebej zanima, npr. oksidacijo v eni vrstici in redukcijo v drugi vrstici, čeprav ponazarjata ločeni delni reakciji dela istočasno potekajočega procesa (redoks reakcija!). V okviru omenjenih vaj so v tem smislu posebno nazorne reakcije za vajo: 'Kvantitativna določitev etanola', kjer je reakcija oksidacije oksidacija etanola v ocetno kislino in reakcija redukcije redukcija dikromatnega(VI) iona (Cr2O7

2–) v kromov(III) ion (Cr3+). Podobno velja za reakcije reducirajočih sladkorjev (Tollensova reakcija in Thronerjeva reakcija) v vaji 'Ogljikovi hidrati'. Če se vam zdi, da je napisano nelogično ali pomanjkljivo, boste včasih nejasnosti enostavno razrešili, če si boste odgovorili na preprosto vprašanje: "Kaj pri reakciji zares vidimo?" Vaje so namreč pogosto sestavljene tako, da se jih da preprosto opisati (sprememba barve, nastanek oborine ipd.) Neurejena reakcija se torej osredotoča na bistveno: na to kar vidimo, na to kar ponazarja splošno zakonitost (npr. splošno znano reakcijo estrenja, ki jo ponazarjamo na posebnem primeru) in niso, vsaj praviloma ne, namenjene računanju. Ponazoritve kemijskih reakcij so pogosto, posebno pri osnovnih kurzih, omejene na glavne reakcije, s čimer pa seveda ni rečeno, v manjši meri ne nastane tudi kakšna druga spojina. Ob glavnem produktu lahko nastajajo tudi stranski, ker pa so ti za razumevanje splošnih zakonitosti, ki jih spoznavamo v okviru vaj, manj pomembni, jih preprosto odmislimo. V primeru, da boste reakcijam, ki jih tu predstavljamo tako zelo poenostavljeno, pogledali malo bolj pod kožo, boste

6

videli, da smo marsikaj zelo oklestili, oziroma, da velja samo za zelo specifičen primer, ki smo si ga pač ogledali pri vajah. Še nekaj pomislekov Različni pomeni ene in iste besede (primer derivata) Na začetku uvoda je bilo na dolgo in široko razloženo, kako si moramo, preden se posvetimo določeni nalogi, razjasniti pomen besed, ki jih besedilo naloge uporablja. Naj na tem mestu zato izpostavimo le še možno zamenjavo, ki lahko povzroči precej glavobola: površna in nedosledna uporaba besede 'derivat'. 'Derivat' (izpeljanka) pomeni (tudi po nekaterih leksikonih!) spojino izpeljano (nastalo) iz druge. Pravilno! Pri tem pa naj opozorimo vsaj na dejstvo, da nikakor ni nujno, da gre za zelo običajno reakcijo ali celo za metodo pridobivanja te spojine. Pogosto uporabljamo izraz 'derivat' tudi za bolj kompleksno spojino, ki smo jo samo predstavili ali uvedli tako, da smo nekatere dele preprostejše formule za spojino, ki predstavlja 'osnovo tega derivata', zamenjali z drugimi funkcionalnimi skupinami. Pri tem sploh ne mislimo na kemijske reakcije, v katerih je snov zares nastala. V tem smislu je etanol lahko derivat etana (vodikov atom smo (v mislih) nadomestili s hidroksilno skupino), vode (vodikov atom smo (v mislih) nadomestili z etilno skupino) ali sladkorja (potekla je reakcija alkoholnega vrenja). Snov A je v kemijski reakciji nastala, smo jo s tem že pridobili? Bodite pozorni! Dejstvo, da je snov nastala, še ne pomeni, da smo jo izolirali iz reakcijske mešanice. Pogosto pomaga, če si v mislih obnovite dogajanje v laboratoriju in ovrednotite tiso, kar se je dogajalo! Preden začnete, še enkrat ponovite poglavje o kemijskem ravnotežju, brez tega boste pri mnogih računskih nalogah brez pravega orodja! Naloge v 'organskem delu' so pogosto samo nadgradnja tistih iz 'splošne kemije'. Enako velja za izračune pri titracijah! V prvem delu so bile povratne titracije bele vrane, če so se sploh pojavljale, pri organskih reakcijah so prej pravilo kot izjema! Organske reakcije so pogosto tako počasne, da so same po sebi neprimerne za volumetrične določitve, reakcija s prebitkom reagenta in retitracija prebitka je nekaj, kar se ponuja samo po sebi. Poskusite si osmisliti tudi izbiro topil, pa odvisnost topnosti od pH in še bi lahko naštevali! Obseg reakcij, ki jih lahko izvedete na vajah, je zelo omejen. Omejeni smo časovno, saj lahko delamo le tiste reakcije, ki potečejo dovolj hitro, omejeni smo pri izbiri kemikalij, nekatere so prenevarne, druge preveč smrdijo, tretje so predrage, omejeni smo pri opazovanju reakcij, niso vse tako nazorne, da reakcijska mešanica spremeni barvo ali pa nekatere sestavine agregatno stanje. Delate pač tisto, kar naj bi vam največ povedalo in bi se dalo najlepše ovrednotiti, to pa niso vedno najbolj splošno razširjene niti za vaše izbrano področje najbolj pomembne reakcije! Da pa ne bo pomote: po najboljših močeh smo izbrali tisto, kar naj bi vam pomagalo razumeti osnove kemije in bi vam omogočilo lažje in boljše nadaljevanje študija pri predmetih, ki so z vašo osnovno usmeritvijo bolj sorodni!


7

Pripombe recenzentov Rokopis sta prijazno recenzirala kolegica s Kmetijskega inštituta Slovenije dr. Ana Gregorčič in kolega s Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani prof. dr. Darko Dolenc. Hvaležno in z veseljem smo vključile njune popravke in upoštevale njune predloge. Žal pa nismo mogle ugoditi tistemu najbolj tehtnemu pomisleku, da zajemajo v tej knjigi zbrana vprašanja in naloge samo posamezne zelo izbrane in okleščene vidike organske kemije. Gotovo bi bilo lepo, če bi lahko vključile več. Gotovo obsegajo skripta nekatere podrobnosti, ki so v primerjavi s povsem izpuščenimi poglavji manj pomembne, a izhajale smo predvsem iz praktičnega dela v laboratoriju, kot ga spoznavate pri vajah. Podrobnosti so hkrati slabost in moč teh skript. Vsaj v nekaterih vidikih naj bi dale slutiti tisto pravo delo v kemijskem laboratoriju in tista realna vprašanja, s katerimi se srečujemo. Najprej in predvsem so pomoč za smiselno spremljanje praktičnih vaj, če pa bodo vzbujala še radovednost, so več kot dosegla namen. Še enkrat hvala recenzentom, veliko uspeha na kolokviju in še več zabave pri študiju! Avtorice

8


9

SOLVENTNA EKSTRAKCIJA 1. Katere lastnosti topil in katere lastnosti ločevane snovi upoštevamo, ko izbiramo pogoje

ekstrakcije? Utemeljite odgovor v nekaj stavkih!

Ključne besede: polarnost, medsebojno mešanje, reaktivnost, porazdelitveni koeficient, gostota

2. Napišite, katera lastnost snovi je bistvena za tehniko solventne ekstrakcije in kako se

različne snovi na osnovi te lastnosti porazdelijo med dve topili pri ekstrakciji! Utemeljite odgovor!

Ključne besede: polarnost, podobno se dobro topi v podobnem.

3. S katero steklovino izvajamo solventno ekstrakcijo v laboratoriju?

Odgovor: V laboratoriju izvajamo solventno ekstrakcijo z lijem ločnikom. 4. Katero topilo v liju ločniku je zgoraj in katero spodaj in zakaj?

Ključna beseda: gostota

5. Zakaj izvajamo zaporedno (večkratno) ekstrakcijo in kako jo izvajamo?

Ključna beseda: večja učinkovitost 6. Vodno raztopino snovi od a) do d) ekstrahirate s heksanom. Kje je večina topljenca po

ekstrakciji? Utemeljite odgovore! a) natrijev acetat b) toluen (metilbenzen, v vodi topen le v sledovih) c) natrijev klorid d) fenol Odgovor: a) voda; b) heksan; c) voda; d) heksan

fenol OH

7. V vodi sta raztopljeni polarna snov A in nepolarna snov B. Napišite, katera snov, A ali B,

bi se v večji meri ekstrahirala iz vodne raztopine in katero topilo bi izbrali za ekstrakcijo. Utemeljite odgovor!

Solventna ekstrakcija

10

Odgovor: Za ekstrakcijo bi izbrali nepolarno topilo, ki ne reagira z A, B ali vodo in se ne meša z vodo, ima gostoto različno od vode in čim večji KD za nepolarno snov B in čim manjši za snov A. Pričakujemo, da se nepolarna snov B v večji meri ekstrahira v nepolarno topilo.

8. a) Kako je definiran porazdelitveni koeficient?

b) Od česa je odvisen? c) Kaj nam pove podatek, da je porazdelitveni koeficient neke snovi 5,0 in kaj podatek, da je porazdelitveni koeficient neke druge snovi 0,5?

Odg.: a) Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Solventna ekstrakcija, KD = [Aorg]/[Avoda]; b) narava obeh topil, narava topljenca, temperatura; c) Ko se pri postopku solventne ekstrakcije, tj. porazdeljevanju snovi med vodno in organsko fazo, vzpostavi ravnotežje, je pri prvi snovi ravnotežna koncentracija snovi v organski fazi 5-krat večja kot v vodni; pri drugi snovi pa je ravnotežna koncentracija v vodni fazi 2-krat večja kot v organski.

9. Razložite pojem porazdelitvenega koeficienta benzojske kisline za sistem topil voda-CCl4!

Pojasnite razliko med enkratno in večkratno solventno ekstrakcijo ter razložite, kdaj je večkratna ekstrakcija smiselna!

Odg.: Porazdeljevanje benzojske kisline med vodo in CCl4 je ravnotežni proces. Vsak ravnotežni proces lahko zapišemo s kemijsko enačbo in konstanto kemijskega ravnotežja, ki jo v primeru ekstrakcije imenujemo porazdelitveni koeficient, DK :

(aq)56 COOHHC )(CCl56 4COOHHC

46 5 (CCl )

6 5 (aq)

C H COOH

C H COOHDK =

Vrednosti DK so za ionske snovi majhne (npr. DK (soli)<<<1), elektrolitov ne moremo porazdeliti v nepolarno topilo niti z enkratno niti z večkratno ekstrakcijo. Za polarne organske snovi kot so benzojska kislina in fenoli je velikostni razred DK med 5 in 10; to so snovi, pri katerih je smiselna večkratna ekstrakcija. Nepolarne snovi pa imajo relativno velik DK (npr. jod ~ 50); te snovi kvantitativno prehajajo v nepolarno topilo že pri enkratni ekstrakciji in večkratna ekstrakcija pogosto ni smiselna.

10. Zmes vsebuje toluen (metilbenzen), fenol in benzojsko kislino. Kako bi jih ločili z

ekstrakcijo? Na voljo imate vodo, kloroform, natrijev hidrogenkarbonat in natrijev hidroksid.

Odg.: Zmes toluena, fenola in benzojske kisline raztopimo v kloroformu. Prvič to raztopino treh topljencev v kloroformu ekstrahiramo z vodno raztopino natrijevega hidrogenkarbonata. Benzojska kislina reagira z vodno raztopino natrijevega hidrogenkarbonata, nastaja njena natrijeva sol in prehaja v vodno fazo. Drugič ekstahiramo


11

preostalo raztopino kloroforma, v kateri sta še toluen in fenol, z vodno raztopino natrijevega hidroksida. Fenol reagira s to bazo in kot natrijev fenolat prehaja v vodno fazo. V raztopini kloroforma ostane toluen. Iz obeh vodnih raztopin, tako natrijevega benzoata in natrijevega karbonata kot natrijevega fenolata in natrijevega hidroksida izločimo organsko spojino tako, da bazični raztopini nevtraliziramo, pri tem spet nastaneta v prvi raztopini benzojska kislina in v drugi fenol, ki ju lahko izoliramo z ekstrakcijo iz vodne faze s kloroformom.

toluen CH3

11. Kako bi s pomočjo ekstrakcije ločili salicilno (2-hidroksibenzojsko) kislino iz vodne

raztopine, v kateri je še nekaj 1,3-dimetilbenzena in benzil alkohola! Na voljo imate vodo, dietileter in natrijev hidroksid.

Pomoč: Z vodno raztopino natrijevega hidroksida reagira le salicilna kislina.

CH3

CH3

CH2OH

1,3-dimetilbenzen (m-ksilen) benzil alkohol salicila kislina: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije, vaja Sinteza aspirina.

12. Razmislite o ekstrakciji snovi A, B in C iz vode v neko nepolarno topilo:

OH sladkor Br2

A B C a) Katera izmed navedenih snovi ima največji porazdelitveni koeficient? b) Katera izmed navedenih snovi ima najmanjši porazdelitveni koeficient? c) Katere izmed navedenih snovi imajo porazdelitveni koeficient večji od 1? Rezultat: a) C; b) B; c) A, C

13. Benzojsko kislino ekstrahiramo iz vodne raztopine s pomočjo CCl4. Po enkratni ekstrakciji

iz 50 mL vodne raztopine benzojske kisline (začetna koncentracija 0,020 3dmmol −⋅ ) z 10 mL CCl4 preostane v vodni fazi še 0,00048 mol benzojske kisline. Izračunajte porazdelitveni koeficient za omenjeni sistem?

Rešitev: Pred ekstrakcijo je v vodni fazi 0,0010 mol benzojske kisline, pri ekstrakciji pa se ta množina benzojske kisline porazdeli med vodno fazo, kjer je je še 0,00048 mol in organsko fazo, kjer je je (0,0010 – 0,00048) mol. Volumna vode faze (50 mL) in CCl4 (10 mL) se


12

med eksatrakcijo ne spremenita. Porazdelitveni koeficient lahko izračunamo po enačbi (2) ali (9) v Laboratorijskih vajah stran 154. Prvi način:

[ ] mol/L052,0L010,0mol00052,0COOHHC )(CCl56 4

==

[ ] mol/L0096,0L050,0mol00048,0COOHHC (aq)56 ==

46 5 (CCl )

6 5 (aq)

C H COOH 0,052 mol/L 5,40,0096 mol/LC H COOHDK

= = =

Drugi način:

aVVK

Vx

n

aqorgD

aqn

+=

V zgornji enačbi je a množina benzojske kisline pred ekstrakcijo (0,0010 mol), 1x množina benzojske kisline v vodni fazi po ekstrakciji, ( 1x = 0,00048 mol), Vaq in Vorg sta volumna vodne in organske faze (Vaq = 0,050 mL; Vorg = 0,010 mL) ter n = 1 (enkratna ekstrakcija).

( ) 4,500048,010

00048,00010,050)(

1

1 =⋅

−⋅=

−=

mLmL

xVxaV

Korg

aqD

Rezultat: 5,4

14. Raztopino benzojske kisline ekstrahiramo s tetraklorometanom (KD = 5,0 pri sobni

temperaturi). V prvem poskusu ekstrahiramo 100 mL 2100,1 −× molarne raztopine benzojske kisline dvakrat zaporedoma, vsakič uporabimo po 25 mL tetraklorometana; v drugem poskusu pa 100 mL 2100,1 −× molarne raztopine ekstrahiramo enkrat s 50 mL tetraklorometana. Z računom pokažite, da ostane v prvem primeru manj benzojske kisline v vodni fazi!

Rešitev:

mol100,2mol100,1mL100mL250,5

mL100 4322

2−− ×=⋅⋅

+⋅

=

+= a

VVKV

xaqorgD

aq

mol109,2mol100,1mL100mL500,5

mL100 431

−− ×=⋅⋅

+⋅

=

+= a

VVKV

xaqorgD

aq

Rezultat: 0,20 mmol < 0,29 mmol

15. Katera izmed obeh ekstrakcij benzojske kisline iz 50 mL vodne raztopine je učinkovitejša:

enkratna ekstrakcija z 10 mL CCl4 ali 2-kratna ekstrakcija s po 5,0 mL CCl4.


13

Porazdelitveni koeficient benzojske kisline pri 250C je 5,0. Začetna koncentracija benzojske kisline je 0,020 3dmmol −⋅ .

Odg.: x1 = 6,6 × 10-4 mol; x2 = 4,4 × 10-4 mol; učinkovitejša je 2-kratna ekstrakcija s po 5 mL CCl4.

16. Kakšen volumen n-heksana bi uporabili pri enkratni ekstrakciji 40,0 mL vodne raztopine

snovi Z s koncentracijo 0,020 mol/L, če je porazdelitveni koeficient 6,25 in če želimo, da je končna koncentracija snovi Z v vodni raztopini 1,0×10-3 mol/L?

Rezultat: 0,12 L

17. Kolikokrat bi morali ekstrahirati 100 mL vodne raztopine benzojske kisline s koncentracijo

0,028 mol/L s po 20 mL tetraklorometana, da bi bila koncentracija benzojske kisline v vodni fazi manjša od 10-4 mol/L? Porazdelitveni koeficient za opisano ekstrakcijo je 5,0. (Najelegantneje boste računu kos z logaritmiranjem enačbe, ki opisuje večkratno ekstrakcijo z enakimi volumni topila.)

aVVK

Vx

n

aqorgD

aqn

+=

mol108,2mL100mL200,5

mL100mol101 35 −− ×⋅

+⋅

=⋅n

Za izračun potrebujemo kalkulator s funkcijo n-ti koren ali si pomagamo z logaritmiranjem enačbe:

+⋅

⋅=

⋅⋅

−

−

mL100mL200,5mL100log

mol108,2mol101log 3

5n

1,8301,0447,2

=−−

=n

Rezultat: Po devetkratni ekstrakciji bi bila koncentracija kisline manjša od 10-4 mol/L.

18. Vodno raztopino benzojske kisline (0,025 mol/L) ekstrahiramo s tetraklorometanom. Po

osemkratni ekstrakciji 100 mL vodne raztopine s po 10 mL tetraklorometana se koncentracija benzojske kisline v vodni fazi zmanjša na 1,0 × 10-3 mol/L. Kakšna bi bila koncentracija benzojske kisline v vodni fazi po petkratni ekstrakciji 200 mL izhodne vodne raztopine s po 20 mL tetraklorometana?

Rezultat: 3,3 × 10-3 mol/L

19. 100 cm3 vodne raztopine vsebuje 2,00 g snovi A in 2,00 g snovi B. Porazdelitveni

koeficient snovi A je 0,100 in snovi B 10,0. 100,0 cm3 vodne raztopine ekstrahiramo štirikrat s 25,0 cm3 dietil etra. Izračunaj koliko snovi A in koliko snovi B ostane v vodni fazi in koliko se je porazdeli v organsko fazo!


14

Pomoč: Kaj dobimo, če množino neke snovi (običajna oznaka n, pri ekstrakciji pa a, nx ) množimo z njeno molsko maso (M)?

MaVVK

VMx

n

aqorgD

aqn ⋅

+=⋅

Odg.: V vodni fazi ostane 1,81 g snovi A in 0,013 g snovi B; v organsko fazo se porazdeli 0,19 g snovi A in 1,99 g snovi B.

20. Kolikšen delež topljenca ekstrahiramo iz 100 mL 0,010 3dmmol −⋅ vodne raztopine

benzojske kisline po petkratni ekstrakciji s po 5,0 mL organskega topila, če je porazdelitveni koeficient 5,0? Pomoč: Pri natančnem poslušanju besede delež, ugotovite, da ta beseda pomeni del celote. V primeru ekstrakcije je celota celokupna količina ločevane snovi, podana bodisi kot množina (a), ali masa, ( Ma ⋅ ). Del pa je bodisi tista količina ločevane snovi, ki ostane v vodni fazi ( nx ali Mxn ⋅ ), bodisi tista količina ločevane snovi, ki preide v organsko fazo ( ( )nxa − ali ( ) Mxa n ⋅− ), odvisno od vprašanja v posamezni nalogi.

V tej nalogi nas zanima tisti delež, ki preide v organsko fazo: ax

axa nn −=

−

1

33,01000,50,5

100 5

=

+⋅

=

+=

n

aqorgD

aqn

VVKV

ax

Rezultat: V organsko fazo preide 67 % benzojske kisline.

21. Koliko % spojine ekstrahiramo iz 30 mL vodne faze v 10 mL organske faze pri enkratni

ekstrakciji, če je porazdelitveni koeficient 12,5?

Rezultat: 81 %

22. 200 mL vodne raztopine benzojske kisline ekstrahiramo trikrat, vsakokrat uporabimo

25 mL tetraklorometana. V vodni fazi preostane 21 % začetne količine kisline. Izračunajte porazdelitveni koeficient benzojske kisline v sistemu voda/tetraklorometan pri sobni temperaturi.

Rezultat: K = 5,5

23. Kolikšen je najmanjši porazdelitveni koeficient, ki zagotovi 99 % ekstrakcijo topljenca iz

vodne v organsko fazo, če ekstrahiramo 50,0 mL vodne faze dvakrat s po 25 mL benzena?

Rezultat: 18


15

*24. 40,0 mL vodne raztopine snovi Z ekstrahiramo petkrat s po 10,0 mL benzena. Porazdelitveni koeficient je 5,31. Kolikšno relativno napako naredimo, če predpostavimo, da je ekstrakcija iz vodne v organsko fazo kvantitativna?

Pomoč: Ekstrakcija je kvantitativna, kadar vsa snov Z preide iz vodne v organsko fazo.

Vprašajmo se raje, kolikšen delež snovi Z bo ostal v vodni fazi po ekstrakciji, ker je to hkrati tudi relativna napaka, po kateri sprašuje naloga.

Rezultat: 1,5 %

25. Oglejte si praktičen del vaje Solventna ekstrakcija. S poskusom želimo določili

porazdelitveni koeficient benzojske kisline za topili voda, tetraklorometan pri 25 ºC. a) Katero analizno tehniko smo izbrali za določanje koncentracije benzojske kisline v vodni fazi? b) Katera lastnost topljenca nam to analizno tehniko omogoča? c) Za titrant smo uporabili vodno raztopino natrijevega hidroksida. Zakaj smo morali raztopino natrijevega hidroksida standardizirati? Kaj je standardizacija? Ali je postopek standardizacije v vaji zadovoljiv in zakaj? d) Kateri indikator smo uporabili pri današnji vaji in zakaj smo izbrali prav ta indikator? e) Napišite enačbo kemijske reakcije pri titraciji! f) Kolikšna bo poraba reagenta pri standardizaciji v primerjavi s tisto po enkratni ekstrakciji! g) Kolikšna bo poraba reagenta pri dvakratni ekstrakciji v primerjavi s tisto po enkratni ekstrakciji! Odgovor: a) Kislinsko-bazna ali nevtralizacijska titracija; b) Snov, ki jo ločujemo, je karboksilna kislina; c) Baze so higroskopne in reagirajo z ogljikovim dioksidom iz zraka, zato s tehtanjem ne moremo pripraviti raztopin, ki jim poznamo točno koncentracijo baze. Raztopine baz pred uporabo standardiziramo, tj. določimo jim točno koncentracijo. Postopek standardizacije je predpisan. Eden izmed standardov za določanje koncentracije baz je tudi benzojska kislina, ki ima pri določanju koncentracije baze v vodni raztopini le to slabost, da je precej slabo topna v vodi; d) fenolftalein (titracija šibke kisline z močno bazo); f) standardizacija: večja poraba; g) dvakratna ekstrakcija: manjša poraba. e.

COOH + Na+ + OH- COO- + Na+ + H2O

26. 70 cm3 vodne raztopine benzojske kisline (c = 0,020 3dmmol −⋅ ) ekstrahiramo s 15 cm3

topila CCl4. Iz lija ločnika odtočimo organsko fazo, vodni fazi pa dodamo indikator in jo titriramo z raztopino NaOH (c = 0,0423 3dmmol −⋅ ). Za nevtralizacijo porabimo 12,8 cm3 raztopine NaOH. a) Katera faza je v liju ločniku spodaj? Utemelji! b) Kateri indikator smo uporabili pri titraciji? c) Ali pride pri titraciji do reakcije nevtralizacije ali do redoks reakcije? d) Kakšni sta koncentraciji benzojske kisline v vodni in organski fazi po ekstrakciji? e) Izračunaj porazdelitveni koeficent benzojske kisline!


16

Rezultat: a) organska faza, večja gostota; b) fenolftalein; c) nevtralizacija; d) [A]voda = 7,73 × 10-3 mol/dm3, [A]org. = 0,057 mol/dm3, e) KD = 7,4

27. Ekstrahirali smo 50,0 cm3 vodne raztopine benzojske kisline s koncentracijo

0,0200 mol/dm3 z 10 cm3 tetraklorometana. Po ekstrakciji nam je ostalo v vodni fazi še 4,6 × 10-4 mol benzojske kisline. S pomočjo naslednjih pomožnih računov izračunajte porazdelitveni koeficient benzojske kisline med vodo in tetraklorometanom pri 25 ˚C: a. Napišite kemijsko enačbo za ravnotežni proces prenosa benzojske kisline iz vode v organsko topilo in obrazec za izračun porazdelitvenega koeficienta b. Izračunajte množino benzojske kisline v vodni fazi pred ekstrakcijo c. Izračunajte koncentracijo benzojske kisline v vodni fazi po ekstrakciji d. Izračunajte množino benzojske kisline v organski fazi po ekstrakciji e. Izračunajte koncentracijo benzojske kisline v organski fazi po ekstrakciji f. Izračunajte porazdelitveni koeficient Rezultat: b) 1,00 × 10-3 mol; c) 9,2 × 10-3 mol/dm3; d) 5,4 × 10-4 mol; e) 5,4 × 10-2 mol/dm3; f) 5,9

28. 50 cm3 vodne raztopine benzojske kisline (c = 0,020 3dmmol −⋅ ) ekstrahiramo s 30 cm3

topila CCl4. Iz lija ločnika odtočimo organsko fazo, vodni fazi pa dodamo indikator in jo titriramo za raztopino NaOH. Porazdelitveni koeficient benzojske kisline je 5,4. a) Kaj je lij ločnik? b) Napiši enačbo reakcije, ki je potekla pri titraciji! c) Kolikšni sta molarna koncentracija benzojske kisline v vodni in v organski fazi po enkratni ekstrakciji? d) Kolikšni je molarna koncentracija benzojske kisline v vodni fazi po trikratni ekstrakciji, če vsakokrat ekstrahiramo s po 10 cm3 organskega topila? e) Primerjaj rezultata c) in d) ter ju komentiraj!

Rezultat: c) [A]voda = 4,7 × 10-3 3dmmol −⋅ , [A]org. = 0,025 3dmmol −⋅ , d) [A]voda = 2,22 × 10-3 mol/dm3; e) Bolj učinkovita je trikratna ekstrakcija, ob enaki porabi topila, ekstrahiramo več topljenca v organsko fazo.

29. a) V eni povedi napišite, kaj je bil namen vaje Solventna ekstrakcija!

b) Na kratko opišite potek izvedbe vaje, pri čemer vsako stopnjo, ki ste jo izvedli, komentirajte (navedite razlog zanjo)! c) Pri navedeni vaji smo morali biti še posebej pozorni pri pomivanju lija ločnika. Opišite postopek pomivanja in za vsako stopnjo navedite razlog! d) V čaši je 50 mL vodne raztopine neznane monoprotične (enoprotonske) kisline. Dodamo 10 mL organskega topila, naredimo ekstrakcijo in s titracijo določimo množino te kisline v vodni in v organski fazi. Za titracijo vodne faze potrebujemo 12,1 mL NaOH (c = 0,0935 mol/L), organska faza pa vsebuje 1,15 × 10-3 mol kisline. Izračunajte porazdelitveni koeficient neznane kisline! Ali je navedena kislina polarna ali nepolarna. Utemeljite! Kakšna je bila koncentracija kisline v vodni raztopini pred ekstrakcijo? Rezultat: d) KD = 0,197, polarna, c = 0,0456 mol/dm3


17

20. V liju ločniku ekstrahirate 50,0 mL vodne raztopine benzojske kisline (konc. 0,0200 mol/L) s 5,0 mL tetraklorometana, odlijete organsko fazo in ponovite ekstrakcijo z enako količino svežega topila. Za titracijo preostale benzojske kisline v vodni fazi potrebujete 8,8 mL 0,0500 molarne raztopine NaOH. Izračunajte porazdelitveni koeficient za opisani sistem! Rezultat: 5,1

31. Kako smo v primeru ekstrakcije benzojske kisline iz vode v tetraklorometan pokazali, da je

dvakratna ekstrakcija s polovično količino topila učinkovitejša od enkratne ekstrakcije s celotno količino topila?

32. Iz 250 mL bučke, v kateri je raztopljeno 0,215 g benzojske kisline, odpipetirate 50,0 mL

raztopine v lij ločnik in ekstrahirate trikrat s po 5,0 mL CCl4. Izračunajte, koliko molov benzojske kisline je ostalo v vodni fazi, če porabite za titracijo kisline po ekstrakciji 0,80 mL 0,050 M raztopine NaOH. Napišite enačbo kemijske reakcije, ki je potekla med titracijo in izračunajte molarno koncentracijo benzojske kisline v vodni fazi po ekstrakciji!

Rezultat: 4,0 × 10-5 mol; 8,0 × 10-4 3dmmol −⋅

*33. Iz 250 mL merilne bučke, v kateri je raztopljeno 0,500 g benzojske kisline, odpipetirate

25,00 mL raztopine v lij ločnik in ekstrahirate dvakrat s po 5,00 mL CCl4. Izračunajte koncentracijo benzojske kisline v organski fazi po ekstrakciji (združimo obe porciji po 5,00 mL), če porabite za nevtralizacijo vodne faze benzojske kisline po ekstrakciji 5,25 mL 0,030 M NaOH!

Odg.: a) 0,0252 3dm/mol ;

*34. Od 250,0 mL vodne raztopine, v kateri je raztopljene 4,40 g butanojske kisline,

odpipetirate 25,0 mL in ta del trikrat ekstrahirate s po 5,00 mL kloroforma (CHCl3) pri 25 ºC. Preostanek butanojske kisline po ekstrakciji v vodni fazi titrirate in porabite 10,75 mL vodne raztopine natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,0301 mol/dm3. Izračunajte porazdelitveni koeficient za ekstrakcijo butanojske kisline iz vode v CHCl3 pri tej temperaturi.

Rezultat: 7,45

*35. V 50 mL vodne faze je raztopljena neznana množina anilina, ki ga ekstrahiramo s 15 mL

organske faze. KD za porazdelitev anilina med organsko in vodno fazo je 10. K 5,0 mL vodne faze po ekstrakciji dodamo 25,0 mL KBrO3 s koncentracijo 0,0200 mol/L, prebitni množini H2SO4 in KBr ter med potekom reakcije dobro mešamo v temi. Ko reakcija bromiranja poteče do konca, dodamo 2 do 3 g KI. Nastali I2 ob močnem mešanju titriramo z Na2S2O3 (c = 0,1000 mol/L). Škrobovica, ki jo dodamo v zadnji fazi titracije, se razbarva po dodatku 15,0 mL Na2S2O3. Izračunajte množino in molarno koncentracijo anilina v 50 mL vodne faze, tj. začetnega vzorca!


18

Naslednje reakcije vam pomagajo pri izračunih:

- reakcija bromiranja:

NH2

Br2

NH2

Br Br

Br

+ 3

anilin Br2 nastaja na naslednji način: BrO3

- + 5 Br- + 6 H+ → 3 Br2 + 3 H2O Prebitni Br2 določimo na naslednji način: Br2 + 2 I- → 2 Br- + I2 I2 + 2 S2O3

2- → 2 I- + S4O62-

(POMOČ: Reakcije so podobne kot pri določanju jodovega števila, glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Lipidi ali vaja Bromiranje organskih spojin v vodni raztopini.) Rezultat: n = 0,010 mol, c = 0,20 mol/dm3


19

BROMIRANJE ORGANSKIH SPOJIN V VODNI RAZTOPINI

1. V reakciji bromiranja nekega alkena z molekulsko formulo C3H6 je nastal ustrezen produkt. Kateri? Kolikšna je masa tega produkta, če je reagiralo 0,010 mol alkena?

Rešitev: Ustrezen alken je propen, ki reagira z bromom v molskem razmerju 1 : 1 : 1, kar pomeni, da pri reakciji 1 mol alkena z 1 mol broma dobimo 1 mol bromiranega ogljikovodika.

BrCHCHBrCHBrCHCHCH 23223 −−→+=− Pri reakciji torej nastane 0,010 mol produkta.

Odg.: Produkt je 1,2-dibromopropan; masa produkta je 2,0 g.

2. Kolikšna je masa produkta, ki nastane v reakciji bromiranja nekega nenasičenga ogljikovodika

z molekulsko formulo C3H6, če je zreagiralo 0,010 mol Br2? Kateri produkt je nastal? Odg.: Produkt je 1,2-dibromopropan; masa produkta je 2,0 g. 3. Koliko g broma potrebujemo, da 1,0 g fenola pretvorimo v 2,4,6-tribromofenol? Napišite

urejeno enačbo reakcije!

Rešitev: Rešitev temelji na urejeni kemijski enačbi (laboratorijske vaje, stran 173), in ustreznem molskem razmerju.

31

2

56

Br

OHHC =n

n

OHHC

OHHCOHHCBr

56

56

56233

Mm

nn ==

Rezultat: 5,1 g broma

4. Pri bromiranju fenola s prebitkom broma je poleg HBr nastalo še 0,11 g bromiranega produkta.

Koliko gramov fenola je reagiralo? Poimenujte produkt! Odg.: Produkt je 2,4,6-tribromofenol; reagiralo je 0,031 g fenola.

5. Pri bromiranju anilina s prebitkom broma nastane poleg HBr še organska bromirana snov.

Katera? Kolikšna je masna koncentracija tega produkta, če smo bromirali 0,010 mol anilina in reakcijo izvedli v 1,0 dm3 raztopine?

Bromiranje organskih spojin v vodni raztopini

20

Odg.: Produkt je 2,4,6-tribromoanilin; njegova masna koncentracija je 3,3 g/dm3. 6. Z neko določeno množino fenola je v 100 g reakcijske mešanice zreagiralo 9,20.10-3 mol

broma. Kolikšen je masni delež glavnega produkta v reakcijski mešanici? Poimenujte produkt!

Odg.: Produkt je 2,4,6-tribromofenol, njegov masni delež je 1,01 %.

7. Napišite reakcije, če naslednje snovi reagirajo s prebitkom broma: a) 4-metilanilin b) 4,5-dikloro-3-metil-2-penten c) 8-hidroksikinolin

Rezultat: a)

NH2H3C Br2 H3C

Br

NH2

Br

+ +2 2 HBr

b, c) Glejte laboratorijske vaje, stran 173.

8. 4-metilfenol reagira s prebitnim bromom. Nastane 2,6-dibromo-4-metilfenol. Iz 78 g 4-metilfenola dobimo 78 g 2,6-dibromo-4-metilfenola. Napišite urejeno enačbo reakcije in zračunajte izkoristek glede na izhodno količino 4-metilfenola!

Rešitev: Bromiranje 4-metilfenola poteče kot bromiranje 4-metilanilina. 1 mol 4-metilfenola zreagira z 2 mol broma, dobimo 1 mol 2,6-dibromo-4-metilfenola in 2 mol HBr. Teoretični (100 %) izkoristek reakcije je maksimalna količina produkta, ki bi lahko nastala pri obravnavani reakciji. Podamo ga največkrat kot maso (v g) ali množino (v mol). Praktični izkoristek pa je tisti delež teoretičnega izkoristka, ki ga pri reakciji izoliramo. V nalogi reagira 78 g 4-metilfenola s prebitnim bromom. Na voljo imamo naslednjo množino ključnega reaktanta:

mol722,0g/mol1392,108

g78

OHHCCH

OHHCCHOHHCCH

463

463

463===

Mm

n

Iz 1 mol 4-metilfenola in prebitka broma dobimo 1 mol 2,6-dibromo-4-metilfenola, iz 0,722 mol pa 0,722 mol 2,6-dibromo-4-metilfenola. Običajno to zapišemo z molskim razmerjem:

11

267

463

OBrHC

OHHCCH =n

n

Pri reakciji lahko dobimo največ 0,722 mol produkta, kar je teoretični izkoristek, ki pa ga pogosto podamo v g:


21

g192g/mol9314,265mol722,0267 OBrHCTEOR.TEOR. =⋅=⋅= Mnm

Praktični izkoristek, η , pa je razmerje ali med dejansko in teoretično največjo možno maso produkta ali razmerje med dejansko in teoretično množino produkta:

%4141,019278

===ggη

Rezultat: 41 %

9. Anilin reagira s prebitnim bromom. Iz 87 g anilina dobimo 87 g produkta. Napišite urejeno

enačbo reakcije in zračunajte teoretični in praktični izkoristek!

Odg.: Teoretični izkoristek je 0,31 kg, praktični pa 28 %. 10. 2-penten reagira z bromom, nastane 2,3-dibromopentan. Napišite enačbo reakcije ter

izračunajte molski in masni delež elementarnega broma v reakcijski zmesi pred bromiranjem in po njem, če reagirajo 3,0 moli 2-pentena in 2,0 mola broma tako, da preostane 1,0 mol broma!

Rešitev: Reakcijska zmes pred reakcijo vsebuje 3,0 mole 2-pentena in 2,0 mola broma:

40,0mol0,3mol0,2

mol0,2PRED,Br2 =

+=x

%60g/mol70,134mol0,3g/mol159,808mol0,2

100g/mol159,8mol0,2PRED,Br2 =

⋅+⋅⋅⋅

=w

Enačba kemijske reakcije:

H3C

HH

CH2CH3

H3C CH2CH3C

Br

H

C

H

Br

Br2+

Sledimo urejeni enačbi kemijske reakcije: 1 mol broma zreagira z 1 molom 2-pentena in dobimo 1 mol 2,3-dibromopentana. Po reakciji preostane 1,0 mol broma, torej zreagira 1,0 mol broma. Po reakciji je v reakcijski zmesi 1,0 mol 2,3-dibromopentana, 1,0 mol broma (podatek v nalogi), ter še 2,0 mol 2-pentena.

25,0mol 1,0mol0,1mol0,2

mol0,1PO,Br2 =

++=x


22

%30g/mol942,229mol1,0g/mol70,134mol0,2g/mol159,808mol0,1

100g/mol159,8mol0,1PO,Br2 =

⋅+⋅+⋅⋅⋅

=w

Tabela: Tabelirani podatki pretvarjanja reaktantov v produkte ter njihove molske mase količina 323 CHCHCHCHCH = 2Br 323 CHCHBrCHCHBrCH − molska masa, M/g/mol

70,134

159,808

229,942

začetna množina, mol/0n

3,0

2,0

0,0

množina snovi, ki zreagira

mol/.zreagn

-1,0

-1,0

+1,0

množina snovi po reakciji,

mol/POn

2,0

1,0

1,0

Rezultati: 0,40; 60 %; 0,25; 30 %

11. a) Kaj je bil namen vaje Bromiranje organskih spojin?

b) Zakaj bromiranja ne izvajamo direktno z uporabo raztopine Br2? c) Katere reagente potrebujemo za pridobivanje Br2? d) Kako določamo prebitni brom? e) Napiši urejeno kemijsko enačbo reakcije, ki poteče med benzojsko kislino in Br2!

Odg.: a) opazovati elektrofilno aromatsko substitucijo; z bromiranjem določiti koncentracijo anilina ali fenola v vodni raztopini; b) Vodna raztopina Br2 je nestabilna, izhlapevanje; c) BrO3

-, Br- v H+; d) k Br2 dodamo prebitek I-, dobimo I2 in Br-, I2 določimo s S2O32-; e)

Karboksilna skupina usmerja na meta položaj z deaktivacijo. Produkt je 3-bromobenzojska kislina; reakcija poteče z bromom v prisotnosti katalizatorja, npr. FeBr3, pri višji temperaturi in po daljšem času.

12. Količino fenola v vzorcu določamo z uporabo sistema bromid – bromat(V). Vzorcu 10,0 cm3

dodamo 10,0 cm3 raztopine kalijevega bromata(V) s koncentracijo 0,0400 mol/dm3, 0,5 g kalijevega bromida in 2,5 cm3 žveplove(IV) kisline s koncentracijo 3 mol/dm3. Po 10 minutah dodamo 3 g kalijevega jodida. Jod, ki se sprosti zaradi prebitnega broma, titriramo z raztopino natrijevega tiosulfata s koncentracijo 0,0455 mol/dm3 in porabimo 10,50 cm3 titranta.

a.) Koliko mg fenola vsebuje 100,0 cm3 vzorca? b.) Kateri indikator bi uporabili in kakšen je barvni preskok? c.) Izračunajte molarno in masno koncentracijo raztopine fenola!

d.) Napišite reakcije, ki potekajo pri tej analizi.

Rešitev: Titracija je analizni postopek, ki temelji na kvantitativni in hitri reakciji med snovjo, ki jo analiziramo in snovjo, ki jo uporabimo za reagent. Za marsikatero snov sicer lahko izberemo reakcijo, ki poteče kvantitativno, vendar ta ni dovolj hitra za direktno titriranje. V takih primerih izvedemo postopek povratne titracije ali retitracije. Pri tem analiznem postopku


23

dodamo opazovani snovi znano prebitno množino reagenta, in po končani reakciji z opazovano snovjo ugotavljamo kolikšna množina reagenta je ostala nezreagirana. Iz razlike izračunamo množino reagenta, ki je zreagirala z opazovano snovjo. Na tak način določamo tudi količine nekaterih organskih spojin v vodnih raztopinah. Z elementarnim bromom kvantitativno zreagirajo nenasičenimi oglikovodiki (alkeni in alkini) ter nekatere aromatske spojine, pri katerih ugodno poteče elektrofilna substitucija (fenol, anilin). Vodna raztopina elementarnega broma ni stabilna, zato brom sintetiziramo z reakcijo bromid - bromat(V):

OH3Br3H6Br5BrO 223 +→++ +−− V skriptah si preberite razlago, da poteče ta reakcija kvantitativno, kadar dodamo velik prebitek bromidnih in vodikovih ionov. Naloga opiše pogoje, pri katerih se bromat kvantitativno pretvori v brom, z naštevanjem: v reakcijsko zmes damo 0,5 g kalijevega bromida in 2,5 cm3 žveplove(IV) kisline s koncentracijo 3 mol/dm3. V reakcijski zmesi nastane naslednja množina broma:

13

3

2

BrO

Br =−n

n ⇒ mmol20,1mol/dm0400,0dm0100,033 33

BrOBrOBr 332=⋅⋅=⋅⋅= −

−− cVn

Brom zreagira s fenolom kvantitativno v 10 minutah. V nalogi ta dva podatka razberemo iz stavkov: ''Količino fenola v vzorcu...'', ''Vzorcu 10,0 cm3 dodamo...'' in '' Po 10 minutah dodamo...''. Po tem času imamo v reakcijski zmesi dve novi spojini, produkt bromiranja fenola, 2,4,6-tribromofenol in vodikov bromid. Ne smemo pa pozabiti, da poteka analizni postopek tako, da je del broma ostal nezreagiran, ker smo bromat(V) dodali v prebitku glede na fenol. Naš namen je določiti, koliko broma je zreagiralo s fenolom. To lahko določimo tako, da ugotovimo, koliko broma je ostalo nezreagiranega. Brom pretvorimo z dodatkom kalijevega jodida v bromid, pri tem nastane jod, ki ga kvantitativno titrimetrično določimo z vodno raztopino natrijevega tiosulfata. Indikator za to titracijo je škrobovica, ki tvori z jodom vijoličen kompleks. Ta se, ko jod stitriramo; razbarva. Reakciji opišemo z naslednjima enačbama in pripadajočima molskima razmerjema:

−− +→+ Br2IIBr 22 −−− +→+ 2

642322 OSI2OS2I

22 IBr nn = in 2

232

2

SI

−

= Onn

Množina broma, ki v reakciji s fenolom ni reagirala:

mmol2400,02

mol/dm0455,0dm01050,02

33OSOS

Br

232

232

2=

⋅=

⋅=

−− cVn

Koliko broma je zreagiralo s fenolom, fenol,Br2

n ?

mmol96,0mmol240,0mmol20,1fenol,Br2=−=n


24

Koliko fenola je bilo v 10 mL raztopine, ki smo jo analizirali? Vedeti moramo, da 1 mol fenola reagira s 3 mol broma:

mmol32,03mmol96,0

31

2Brfenol === nn

Zdaj lahko odgovorimo na vprašanji c) in a):

33fenol mol/dm032,0

cm0,10mmol32,0

==c

33fenolfenolfenol g/dm3,0g/mol1124,94mol/dm032,0 =⋅=⋅= Mcγ

g30,0dm100,0g/dm3,0 33

aqfenol,fenol100mL v fenol =⋅=⋅= Vm γ Rezultat: a) 0,30 g; b) škrobovica, iz vijolične v brezbarvno ; c) c = 0,0320 mol/dm3; γ = 3,02 g/dm3; d) Glejte laboratorijske vaje, stran 170.

13. a) Opišite titrimetrično določanje fenola z bromiranjem! Napišite enačbe glavnih reakcij, ki pri

tem potekajo! b) Zakaj pri določanju fenola ni mogoče uporabiti direktne titracije z bromatom(V)?

Pomoč: a) skripta; b) hitrost bromiranja fenola 14. Kako bi določili količino bromata(V) v vodni raztopini? Napišite enačbe reakcij, ki pri tem

potekajo! Pomoč: Ena od možnosti je opisana v vaji bromiranje: iz bromata(V) ob prebitku bromidnih ionov in v močno kislem nastane brom, iz le-tega z jodidnimi ioni bromid, pri tem nastane jod in jod, ki ga titritate z raztopino natrijevega tiosulfata, enačbe kemijskih reakcij: skripta

15. Koliko g topljenca vsebuje 25,00 mL vodne raztopine natrijevega tiosulfata z gostoto 1,058 g/mL, ki kvantitativno reagira z 0,3807 g joda. Kolikšen je masni delež natrijevega tiosulfata v raztopini?

Rezultat: 0,4743 g; 1,793 %

16. Kako standardiziramo raztopino natrijevega tiosulfata? Napišite urejeni enačbi reakcij, ki pri

tem potekata, ter opišite, kako ste določili ekvivalentno točko!

17. Fenol reagira s prebitnim bromom. Napišite urejeno enačbo reakcije in poimenujte glavni

produkt! Koliko g kalijevega bromata(V) sprosti ekvivalentno količino broma za reakcijo 1,00 mmol fenola? Napišite urejeno bromid/bromatno reakcijo.

Pomoč: Iz urejenih kemijskih reakcij fenola z bromom in bromata(V) z bromidnimi ioni v kislem v brom razberemo naslednji dve molski razmerji:


25

13

3

2

BrO

Br =−n

n in

13

OHHC

Br

56

2 =n

n

mmol00,1

3KBrO =n Rezultat: 0,167 g

18. 50 g mešanice 2-pentena in fenola v masnem razmerju 2:1 bromiramo. Koliko g KBrO3 sprosti

iz raztopine, ki vsebuje zadostno količino bromidnega iona, dovolj broma za kvantitativni potek gornje reakcije? Napišite enačbe reakcij, ki potekajo!

Pomoč: Za izračun potrebujete naslednja molska razmerja: za reakcijo pretvorbe bromata(V) v brom, ter za reakciji fenola z bromom in 2-pentena z bromom. Množini fenola in 2-pentena izračunate iz podatkov v prvem stavku naloge: maso mešanice razdelimo na tretjine, en del je fenol in 2 dela pa 2-penten:

g5031

OHHC 56⋅=m in g50

32

105HC ⋅=m

Rezultat: 56 g

19. Pri določanju koncentracije anilina odpipetiramo v erlenmajerico 25,0 mL vzorca, dodamo 25,0 mL 0,0200 molarne raztopine KBrO3, 0,5 g KBr in 2,5 mL 3 molarne žveplove(VI) kisline. Po desetih minutah jodometrično določimo prebitni brom, ki ga je v bromiranem vzorcu še 0,50 mmol. a) Izračunajte maso anilina v 250 mL vzorca b) Napišite urejene enačbe, ki ponazarjajo: bromiranje anilina, bromat-bromidno reakcijo in jodometrično določanje broma.

Rezultat: 0,31 g

20. Bromatometrično določamo količino fenola v vzorcu. Vzorcu dodamo 25,0 mL 0,0200

molarne raztopine kalijevega bromata(V), 0,5 g kalijevega bromida in 2,5 mL 3 molarne žveplove(VI) kisline. Po 10 minutah dodamo 3 g kalijevega jodida. Jod, ki se sprosti zaradi prebitnega broma, titriramo z 0,04995 molarno raztopino natrijevega tiosulfata in porabimo 10,5 mL titranta. a) Koliko mg fenola vsebuje vzorec? b) Kateri indikator bi uporabili in kakšen je barvni preskok? c) Zakaj vzorca ne moremo titrirati direktno z bromatom? d) Kako bi vplivalo na rezultat, če bi namesto 0,5 g KBr dodali 1 g KBr?

Rezultat: a) 39 mg

21. Iz 250 mL merilne bučke smo odpipetirali 50 mL vzorca in v njem z uporabo sistema bromid

– bromat(V) določili vsebnost anilina: vzorcu smo dodali 10 mL raztopine kalijevega


26

bromata(V) s koncentracijo 0,0500 mol/dm3 ter prebitek kalijevega bromida in kisline tako, da je bromat-bromidna reakcija potekla kvantitativno. Prebitek broma smo določili z dodatkom kalijevega jodida ter nastali jod analizirali s titracijo z raztopino natrijevega tiosulfata s koncentracijo 0,0452 mol/dm3 ter porabili 16,6 mL titranta. Izračunajte, koliko mg anilina je v odpipetiranem delu vzorca in koliko v merilni bučki ter napišite reakcije, ki potekajo pri analizi!

Odg.: V odpipetiranem vzorcu je 35 mg, v merilni bučki pa 0,17 g anilina.

22. Iz 250 mL merilne bučke smo odpipetirali 50 mL vzorca in v njem z uporabo sistema

bromat(V) – bromid določili vsebnost p-kloroanilina: vzorcu smo dodali 25 mL 0,0200 M raztopine kalijevega bromata(V) ter prebitek kalijevega bromida in kisline tako, da je bromat-bromidna reakcija potekla kvantitativno. Prebitek broma smo določili z dodatkom kalijevega jodida ter nastali jod analizirali s titracijo z raztopino natrijevega tiosulfata. Porabili smo 7,51 × 10-4 mol titranta. Izračunajte, koliko mg p-kloroanilina je v odpipetiranem delu vzorca in koliko v merilni bučki ter napišite reakcije, ki potekajo pri analizi! (p-kloroanilin imenujemo tudi 4-kloroanilin.)

Rezultat: V vzorcu je 72 mg, v merilni bučki pa 0,36 g anilina.

23. 1,000 g nečistega fenola zatehtamo v 250 mL merilno bučo in razredčimo do oznake. Ko se

ves trden vzorec raztopi, določimo količino fenola z uporabo sistema bromat(V) – bromid: v erlenmajerico odpipetiramo 10 mL vzorca, dodamo 25 mL 0,025 M raztopine kalijevega bromata(V) ter prebitek kalijevega bromida in kisline. Za določitev prebitka broma porabimo 12,5 mL 0,100 M raztopine natrijevega tiosulfata. Kolikšen masni delež nečistoč vsebuje vzorec fenola? (Predpostavite, da nečistoče ne reagirajo z bromom.)

Rezultat: 2,0 %

24. Kako določamo količino snovi z direktno bromatometrično titracijo? Napišite enačbe reakcij,

ki pri tem potekajo! *25 . 25,0 mL vodne raztopine 8-aminokinolina odpipetiramo v erlenmajerico in raztopini dodamo

0,7 g KBr in 6 mL 1,5 3dmmol −⋅ H2SO4 ter indikator metilrdeče. Za titracijo do ekvivalentne točke porabimo 12,0 mL 0,0200 3dmmol −⋅ raztopine kalijevega bromata(V), KBrO3. a) Napišite enačbi kemijskih reakcij, ki sta potekli med titracijo. b) Izračunajte koncentracijo 8-aminokinolina v 3dmmol −⋅ !

Pomoč: Pri titraciji potekata vzporedno nastanek broma po bromat(V) – bromidni reakciji in bromiranje 8-aminokinolina.


27

N N

Br

Br+ + 2 HBr

5,7-dibromo-8-aminokinolin

NH2 NH2

Br22

Molski razmerji:

13

3

2

BrO

Br =−n

n ⇒ −− ⋅⋅=

332 BrOBrOBr 3 cVn in 2892892

289

2NHCNHCBr

Br 212 Vcn

nn

NHC⋅⋅=⇒=

Rezultat: 0,0144 3dmmol −⋅

*26. Vzorcu, ki vsebuje 0,10 g fenola, smo dodali toliko bromovice, da je fenol kvantitativno

zreagiral v 2,4,6-tribromofenol in reakcijsko zmes razredčili na 50,0 mL. Teh 50,0 mL vodne raztopine smo ekstrahirali trikrat z 10,0 mL tetraklorometana. Koliko molov in koliko g bromiranega produkta je ostalo v vodni fazi, če je porazdelitveni koeficient 7,5? Napišite enačbo reakcije bromiranja fenola!

Rezultat: 6,8 × 10-5 mol; 0,022 g

Alkoholi

28

ALKOHOLI 1. Določite, kateri alkohol je primarni, kateri sekundarni in kateri terciarni ter napišite, pri

katerih kemijskih reakcijah te vrste alkoholov različno reagirajo: 4-kloro-4-metilheksan-1-ol, pentan-3-ol, p-bromobenzil alkohol (= 4-bromofenilmetanol), 3,3-dimetilpentan-2-ol, 4-amino-2-metilpentan-2-ol, 3-fenil-2-metilbutan-2-ol.

Odg.: Primarni, sekundarni in terciarni alkoholi različno reagirajo z Lucasovim reagentom (substitucija hidroksilne skupine). Razlike so tudi pri reakciji s kromovim(VI) oksidom oz. dikromatom v kislem, tj. pri oksidaciji; primarne alkohole lahko oksidiramo v aldehide in karboksilne kisline, sekundarne v ketone, terciarnih pri teh pogojih ne moremo oksidirati.

Primarna:

CH2C CH2 CH2 OH

Cl

CH3 CH2

CH3

Br CH2OH

4-kloro-4-metilheksan-1-ol

4-bromofenilmetanol

Sekundarna:

CH3 CH2 C CH

CH3

CH3

CH3

OH

CH3 CH2 CH CH3

OH

CH2

3,3-dimetilpentan-2-ol

pentan-3-ol

Terciarna: CH3 CH3

OH

CH3C6H5 CH C

NH2

CH3CH2CH CH3

OH

CH3

C

3-fenil-2metilbutan-2-ol

4-amino-2-metilpentan-2-ol

Opomba: praktična uporaba Lucasovega reagenta kot reagenta za razlikovanje med alkoholi je omejena na vodotopne alkohole. Benzilni alkoholi (4-bromofenilmetanol) reagirajo z Lucasovim reagentom podobno kot terciarni alkoholi!

2. Napišite strukturne formule naslednjih alkoholov: etanol, propan-1-ol, 2-metilpropan-1-ol, 2-metilpropan-2-ol, 3,3-dimetilbutan-2-ol. Uredite jih v skupine glede na njihove reakcije in tipe produktov, ki nastanejo s kalijevim dikromatom(VI) v kislem mediju in poimenujte skupine teh spojin!


29

Odg.: Primarni alkoholi (etanol, propan-1-ol in 2-metilpropan-1-ol) se oksidirajo v aldehide in karboksilne kisline, sekundarni (3,3-dimetilbutan-2-ol) v ketone, terciarni (2-metilpropan-2-ol) s tem reagentom pri sobni temperaturi ne reagirajo.

3. Napišite reagente in enačbe tistih kemijskih reakcij, ki ste jih spoznali pri kemijskih vajah in s katerimi bi lahko propan-2-ol pretvorili v:

a) 2-kloropropan b) aceton (propanon). 4. Napišite enačbi kemijskih reakcij, ki ponazarjata pretvorbo etanola v:

- etanal in etanojsko kislino - etil acetat. 5. V eni epruveti imate 2-metilpentan-2-ol in v drugi 3-metilpentan-2-ol. Napišite enačbe

kemijskih reakcij, ki ste jih spoznali pri vajah, in s katerimi bi določili, kateri alkohol je v kateri epruveti!

6. Razložite princip kvantitativnega kolorimetričnega določanja etanola, ki ste ga spoznali pri

kemijskih vajah! 7. Spektrofotometrično določamo koncentracijo etanola. Upoštevajte, da je barva, ki jo

merimo, posledica redukcije dikromatnega(VI) iona v Cr3+ in razložite, kako bi vplival na rezultat dodatek metanola v vzorec! Napišite tudi enačbe reakcij, ki ilustrirajo vaš odgovor!

8. Napišite primer oksidacije primarnega in sekundarnega alkohola ter poimenujte splošna

produkta, ki pri tem nastaneta! Zakaj v vprašanju niso omenjeni terciarni alkoholi? 9. Opišite dva testa, s katerima bi terciarni alkohol ločili od primarnega in od sekundarnega

alkohola ter odgovor ponazorite z enačbami reakcij, ki pri tem potekajo! 10. Pri kemijskih vajah ste poskušali oksidirati tri različne alkohole propan-1-ol, propan-2-ol in

2-metilpropan-2-ol. Kateri od omenjenih alkoholov se ni oksidiral?

Odg.: Ni se oksidiral 2-metilpropan-2-ol. 11. V kaj se pretvori propan-2-ol (napišite racionalno formulo in poimenujte produkt) ob

dodatku ustreznega oksidanta?

Odg.: Produkt je propanon (aceton).

O

CH3 C CH3

Alkoholi

30

12. Spojina z molekulsko formulo C3H8O reagira z Lucasovim reagentom, vendar šele po nekaj minutah. V katero skupino organskih spojin spada? Napišite njeno polstrukturno formulo in jo poimenujte!

13. Napišite reakcijo 2-metil-propan-2-ola z Lucasovim reagentom ter pojasnite značilnost in

praktični pomen te reakcije!

Odg.: Ugotavljamo vrsto alkohola glede na njegovo reaktivnost ; terciarni > sekundarni > primarni

2ZnCl3 3 3 3 2(CH ) C OH + HCl (CH ) C Cl + H O− → −

14. Kateri halogenoalkan ste na vaji pripravili iz 2-metilpropan-2-ola (ime in racionalna

formula)?

Odg.: 2-kloro-2-metilpropan

15. V kaj se pretvori butan-2-ol (napišite racionalno formulo in poimenujte produkt) ob

dodatku Lucasovega reagenta (klorovodikova kislina v navzočnosti cinkovega klorida)?

Odg.: Produkt je 2-klorobutan.

16. Napišite in imenujte vse možne izomere alkanola s splošno formulo 4 10C H O ter izpišite

(tudi kemijska enačba!), kako se spreminja reaktivnost teh izomerov pri reakcijah z: a) Lucasovim reagentom b) 3 2 4CrO /H SO

Odg:

Primarni alkohol 3 2 2CH CH CH OH

butan-1-ol ali n-butanol 3 2 2(CH ) CHCH OH

izobutanol ali 2-metilpropan-1-ol

Sekundarni alkohol 3 2 3CH CHOHCH CH butan-2-ol ali sek-butanol

Cl

CH3 CH CH3CH2

CH3 C Cl

CH3

CH3


31

Terciarni alkohol 3 3(CH ) COH 2-metilpropan-2-ol

ali terc-butanol

a), b) Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: Vaja Alkoholi.

17. Napišite dve različni spojini iz iste skupine organskih spojin z molekulsko formulo

C5H12O. Ena izmed spojin reagira z Lucasovim reagentom in ne reagira s kromovim(VI) oksidom v prisotnosti žveplove(VI) kisline; druga pa reagira s kromovim(VI) oksidom v prisotnosti žveplove(VI) kisline, ne reagira pa z Lucasovim reagentom pri sobni temperaturi! Za vsako spojino napišite enačbo kemijske reakcije, ki potečejo!

Ključne besede: terciarni alkohol: 2-metilbutan-2-ol (poteče reakcija z Lucasovim reagentom) in primarni alkohol: pentan-1-ol, 3-metilbutan-1-ol ali 2-metilbutan-1-ol (poteče oksidacija)

18. Napišite strukturne formule:

a) poljubnega primarnega alkohola b) poljubnega sekundarnega alkohola c) poljubnega terciarnega alkohola d) S katerimi izmed navedenih alkoholov bi potekla reakcija z Lucasovim reagentom? Napišite reakcije! e) S katerimi izmed navedenih alkoholov bi potekla reakcija s CrO3? Napišite reakcije!

Odg.: d) b, c; e) a, b

19.

CH2

CH2

CH3

C OHCH3

CH2OH

OH

O

CH3

CH3

CH2OHCH

CH3 CH3CH

OH

a) b) c) d) e)

a) Kateri izmed navedenih molekul so primarni, kateri sekundarni in kateri terciarni alkoholi?

b) Kateri izmed navedenih molekul so monohidroksi in kateri polihidroksi alkoholi? c) Pri katerih izmed navedenih alkoholov bi dobili pozitiven rezultat, če bi izvedli

Lucasov test? Za vsako navedite, kako hitro bi potekla reakcija (hitro, počasi)? Napišite reakcijo, ki poteče najhitreje!

d) Kateri izmed navedenih alkoholov ne bi reagirali z raztopino CrO3 v H2SO4? Odgovor utemeljite!

e) Opišite kemijski princip delovanja nekdanje naprave za ugotavljanje vinjenosti pri voznikih (balonček)! Napišite tudi kemijsko reakcijo!

Alkoholi

32

Rezultat: a) primarni: a, d, sekundarni: b, e, terciarni: a; b) monohidroksi: b, d, e; c) a: hitro, b: počasi, e: počasi; d) vsi bi vsaj deloma reagirali, spojina a) le na mestu primarne -OH skupine; e) alkohol (etanol) + Cr6+ → aldehid, kislina (etanal, etanojska kislina) +Cr3+; Cr3+ je zeleno obarvan. Čimveč je prisotnega alkohola, tem več kromovih ionov Cr6+ se reducira in nastaja več Cr3+, ki je zeleno obarvan, kar pomeni bolj intenzivno obarvanje.

20. V vzorcu imate enega od naslednjih alkoholov: pentan-1-ol, pentan-2-ol, 2-metilpentan-2-

ol. Preiskovani vzorec alkohola reagira z Lucasovim reagentom, v vodi ni topen in ob dodatku raztopine CrO3 v H2SO4 se medij obarva zeleno. Kateri alkohol je v preiskovanem vzorcu?

Odg.: V preiskovanem vzorcu je pentan-2-ol.

21. V vzorcu imate enega od naslednjih alkoholov: 2-metilpropan-2-ol, etanol, pentan-1-ol.

Preiskovani vzorec alkohola je topen v vodi, ob dodatku raztopine CrO3 v H2SO4 se medij obarva zeleno, ne reagira z Lucasovim reagentom. Kateri alkohol je v preiskovanem vzorcu? Odg.: V preiskovanem vzorcu je etanol.

22. Napišite enačbi reakcij, ki ponazarjata intramolekularno in intermolekularno dehidracijo

etanola ter poimenujte oba produkta! 23. Koliko različnih etrov lahko teoretično dobimo iz zmesi metanola, etanola in propan-1-ola? 24. Napišite polstrukturni formuli in poimenujte produkta a) intermolekularne in b)

intramolekularne dehidracije propan-1-ola!

Odg.: a) dipropil eter b) propen

25. Iz katerega alkohola nastane pri dehidraciji

a) but-2-en, b) dimetil eter

Odg.: a) butan-2-ol, b) metanol

O CH2 CH2 CH3CH2CH3 CH2CH2CHCH3


33

26. Napišite možne glavne produkte, ki lahko nastanejo pri učinkovanju koncentrirane žveplove(VI) kisline na zmes 2-metil-propan-2-ola in etanola pri 140 °C!

Odg.: 3 2 2 3CH CH O CH CH− − − − dietil eter

3 3 2 3(CH ) C O CH CH− − − etil terc-butil eter

3 2 2(CH ) C CH= 2-metil-propen ali izobuten 27. Na propan-2-ol učinkujete s koncentrirano žveplovo(VI) kislino pri 160 °C. Napišite vse

možne reakcijske produkte in navedite njihova imena!

Odg.: 3 2 3 2(CH ) CH O CH(CH )− − diizopropil eter 3 2CH CH=CH− propen 28. Poimenujte produkte in napišite enačbe reakcij, ki ponazarjajo

a) intermolekularno dehidracijo etanola, b) intramolekularno dehidracijo etanola, c) esterifikacijo etanola in benzojske kisline, d) raztapljanje natrija v metanolu!

29. Napišite urejeno enačbo reakcije, ki ponazarja jodoformsko reakcijo! 30. Kateri alkohol je v vodi bolj topen:

a) butan-1-ol ali glicerol, b) butan-1-ol ali heksan-1-ol, c) butan-1-ol ali pentan-1,2,3-triol?

Odg.: a) glicerol; b) butan-1-ol; c) pentan-1,2,3-triol

31. Katera spojina ima višje vrelišče:

a) propan-1-ol ali pentan-1-ol, b) propan-1-ol ali propan-1,2-diol, c) propan-1-ol ali butan

Odg.: a) pentan-1-ol; b) propan-1,2-diol; c) propan-1-ol

32. Napišite reakciji, ki ponazarjata raztapljanje fenola v bazah in anilina v kislinah! Kako

imenujemo spojino, ki se tvori pri raztapljanju fenola v natrijevem hidroksidu oz. pri raztapljanju anilina v solni kislini?

33. Napišite strukturni formuli naslednjih spojin:

a) p-nitrofenol b) 2-klorofenol

Alkoholi

34

34. Poimenujte naslednji spojini:

a) b)

Odg.: a) 2-bromo-3-etilfenol; b) 4-etil-2-metilfenol

35. Zakaj so fenoli topni v bazah? Odgovor ustrezno utemeljite in ponazorite z enačbo

kemijske reakcije!

Pomoč: Bistveno za topnost fenola v vodnih raztopinah baz (hidroksidov, ne vsakršnih baz) je dejstvo, da so fenoli dovolj kisli, da reagirajo z vodno raztopino hidroksida, alkoholi pa niso. Razlog za večjo kislost fenolov pa je resonančna stabilizacija iona 6 5C H O− .

36. Pri dehidraciji propan-1-ola z žveplovo(VI) kislino je nastalo 2,24 L propena pri normalnih

pogojih in 100 g dipropil etra. Koliko g propan-1-ola je zreagiralo? Napišite tudi obe reakciji!

Rešitev:

2 4

2

H SO ,3 2 2 3 2H OCH CH CH OH CH CH CH-

∆− → = 2 4

2

H SO ,Δ3 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 3H OCH CH CH OH HO CH CH CH CH CH CH O CH CH CH-− + − → − −

alkohol alken 1

2, 24L 0,100 mol22,4L mol

n n −= = =⋅

eter

alkohol eter 1eter

100g2 2 2 1,96mol102g mol

mn n

M −= ⋅ = ⋅ = ⋅ =⋅

V obeh kemijskih reakcijah se je torej porabilo skupaj 2,06 molov alkohola.

1alkohol alkohol alkohol 2,06mol 60,1g mol 124gm n M −= ⋅ = ⋅ ⋅ =

Odg.: Zreagiralo je 124 g propan-1-ola.

37. Pripravljeno imate vodno raztopino glicerola. 1,00 dm3 te raztopine vsebuje 1,00 mol

topljenca. Kolikšna je masa topila v 0,500 dm3 raztopine, če je gostota raztopine 1,50 g/cm3?

OHBr

CH3CH2

OH

CH3

CH3CH2


35

Rezultat: 704 g 38. Kolikšen je masni delež topljenca v vodni raztopini propan-1,2-diola, če je v 700 g topila

2,0 mol topljenca. Rezultat: 18 % 39. Vzorec, ki vsebuje butan-1-ol, kvantitativno oksidiramo v butanojsko kislino. Za titracijo

nastale kisline porabimo 30 mL 0,100 M KOH. Koliko g butan-1-ola je vseboval vzorec pred oksidacijo?

Rezultat: 0,22 g

40. Vino ( ρ =1,0 g/mL), ki vsebuje 9,8 masnih odstotkov etanola, se skisa, pri čemer se etanol

kvantitativno pretvori v ocetno kislino. Koliko kg in koliko molov kisline nastane v 1,0 L kisa?

Rezultat: 0,13 kg; 2,1 mol

41. Iz etanola smo pripravili 80,0 g etanala. Koliko g etanola smo potrebovali za sintezo, če je

izkoristek reakcije 80,0 %?

Rezultat: 105 g 42. Etanol oksidirate s KMnO4 v žveplenokislem mediju. Koliko etanola morate uporabiti, da

dobite 1,5 kg raztopine etanala z utežnim deležem topljenca 7,5 %? Napišite tudi kemijsko enačbo reakcije!

Rezultat: 118 g

- 2+

3 2 4 3 25 H CH OH 4 MnO 12 H 5 CH COOH 4 Mn 11H OC ++ + → + + 43. Koliko mL vodika pri normalnih pogojih se razvije pri reakciji 16 g metanola s prebitno

količino natrija? Napišite urejeno enačbo reakcije in poimenujte produkt!

Rezultat: 5,6 L 44. Metanol reagira z natrijem.

a) Napišite urejeno enačbo reakcije ter poimenujte produkt! b) Koliko mL vodika se sprosti pri temperaturi 27 oC in pri tlaku 1,3×105 Pa, če reagira 0,30 mola alkohola?

Rezultat: 2,9 L

Alkoholi

36

45. 23 g etanola reagira z vodikovim bromidom. Napišite urejeno enačbo kemijske reakcije ter izračunajte, kakšni množini reagentov bi morali zmešati, da bi bila reagenta v stehiometričnem razmerju! Kateri vrsti reakcij pripada omenjena reakcija?

Rezultat: 46 g etanola; 81 g HBr

46. Koliko g bromoetana nastane pri reakciji 23,0 g etanola z 81,0 g vodikovega bromida?

Napišite reakcijo!

Rezultat: 54,5 g 47. Pri redukciji etanala z vodikom v prisotnosti Pt kot katalizatorja nastane ustrezni alkohol.

Napišite enačbo reakcije in izračunajte, koliko molov alkohola in koliko g alkohola nastane iz 10 g vzorca, v katerem je 90 % etanala!

Rezultat: 0,20 mol; 9,4 g

48. Izopropanol reagira s kovinskim natrijem.

a) Napišite urejeno kemijsko enačbo reakcije in imenujte produkt! b) Izračunajte volumen vodika, ki se sprosti pri normalnih pogojih, če reagira 0,70 mola alkohola! Odg.: a) 3 2 3 2 22 (CH ) CH OH 2 Na 2 (CH ) CH ONa H− + → − + natrijev izopropoksid

b) 7,8 L 49. Pri esterifikaciji etanola z ocetno kislino dobimo 150 g etil acetata. Koliko g 80,0 %

etanola in koliko koncentrirane (100 %) ocetne kisline reagira? Napišite urejeno enačbo reakcije!

Rezultat: 98 g 80 % etanola; 102 g kisline

50. Pri esterifikaciji benzojske kisline z metanolom dobimo 70,0 g estra. Izračunajte, koliko

gramov 100 % metanola in koliko gramov 55,0 % benzojske kisline reagira ter napišite reakcijo!

Rezultat: 16,5 g metanola; 114 g 55 % kisline

51. Fenol je zelo šibka organska kislina s konstanto disociacije 1,05×10-10. Izračunajte pH in

stopnjo disociacije za raztopino s koncentracijo 0,100 mol/dm3! Rezultat: 5,49; =α 0,0032 %


37

52. 0,1 g fenola raztopimo v 2 mL vode in raztopini previdno dodamo 2 mL koncentrirane dušikove(V) kisline. Raztopino previdno segrejemo do vrelišča, ohladimo in ohlajeni zmesi dodamo 5 mL hladne vode. S kemijsko enačbo pokažite nastanek produkta, ki po daljšem času kristalizira iz raztopine. Napišite tudi ime produkta in izračunajte, koliko mg produkta bi natehtali, če bi bil izkoristek reakcije 100 %!

Rezultat: 243 mg

53. 1,0 g fenola raztopite v 20 mL vode in raztopini po kapljicah dodajate bromovico, dokler se

brom razbarva. Čez čas izpade bela oborina, ki jo odfiltrirate, posušite in stehtate. S kemijsko enačbo pokažite nastanek produkta in napišite njegovo ime! Izračunajte, koliko g produkta bi natehtali, če bi bil izkoristek reakcije 95 %!

Rezultat: 3,3 g

++ Br23Br

Br

Br

3 HBr

2,4,6-tribromofenol

OH OH

54. Pri kolorimetrični določitvi koncentracije etanola na osnovi reakcije med etanolom in

K2Cr2O7 v dušikovi(V) kislini smo določili vrednost za absorbanco 0,245. Naklon premice, ki podaja odvisnot absorbance od koncentracije etanola, je 0,0035 dm3/g. Kolikšni sta masna in molarna koncentracija etanola v raztopini?

Rešitev:

-33 -1

0 245 70 g dm0 0035 dm g

AA kk

γ γ= ⋅ ⇒ = = = ⋅⋅

,,

-3-3

-1etanol

70 dm 1,5 mol dm46g mol

gcMγ ⋅

= = = ⋅⋅

55. Pri kolorimetričnem določanju koncentracije etanola v vodni raztopini na osnovi oksidacije

etanola s kalijevim dikromatom(VI) v raztopini dušikove(V) kisline ste za umeritveno krivuljo dobili naslednje podatke:

γ

[g⋅dm-3] A

20 0,075 40 0,135 60 0,210 80 0,300

Alkoholi

38

Napišite enačbo kemijske reakcije! Določite masno koncentracijo etanola v vodni

raztopini, za katero ste po enakem postopku kot standardnim raztopinam, določili absorbanco 0,250. Kakšen je masni delež etanola v raztopini, če je gostota raztopine 1,034 g/cm3?

Rešitev: 2 3

3 2 2 7 3 23 CH CH OH 2 Cr O 16 H 3 CH COOH 4 Cr 11H O− + ++ + → + +

0 20 40 60 80

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

A

γ / g.dm-3

;A k kγ= ⋅ =3,62×10-3 dm3⋅g-1

-33 3 -1

0 250 69g dm3 62 10 dm g

Ak

γ−

= = = ⋅× ⋅

,,

-3 3

raztopina raztopina raztopina 1,034g cm 1000cm 1034gm Vρ= ⋅ = ⋅ ⋅ =

etanol

raztopina

69g100 100 6,7 %1034g

mw

m= ⋅ = ⋅ =

Odg.: Masna koncentracija etanola v raztopini je 69 g⋅dm-3, masni delež etanola je 6,7 %. 56. Pri kolorimetričnem določanju koncentracije etanola v vodni raztopini na osnovi oksidacije

etanola s kalijevim dikromatom(VI) v raztopini dušikove(V) kisline ste za umeritveno krivuljo dobili naslednje podatke:

c

[mol⋅dm-3] A

0,40 0,075 0,80 0,135


39

1,20 0,210 1,60 0,300

Narišite umeritveno krivuljo! Napišite enačbo kemijske reakcije! Določite molarno

koncentracijo etanola v vodni raztopini, za katero ste po enakem postopku kot standardnim raztopinam določili absorbanco 0,150. Kakšen je masni delež etanola v raztopini, če je gostota raztopine 1,034 g/cm3? Rešitev:

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

A

c / mol.dm-3

;A k c k= ⋅ = 0,181 dm3⋅mol-1

-33 1

0 150 0 83mol dm0 181 dm mol

Ack −

= = = ⋅⋅

, ,,

-3 3

raztopina raztopina raztopina 1,034g cm 1000cm 1034gm Vρ= ⋅ = ⋅ ⋅ =

1

etanol etanol etanol

raztopina raztopina

0,83mol 46 mol100 100 100 3,7 %1034g

m n M gwm m

−⋅ ⋅ ⋅ ⋅= ⋅ = ⋅ = ⋅ =

Odg.: Molarna koncentracija etanola v raztopini je 0,83 mol⋅dm-3, masni delež etanola je 3,7 %.

57. K 1,0 cm3 raztopine propan-1-ola smo dodali prebitek kalijevega dikromata(VI) v dušikovi(V) kislini ter po končani reakciji vsebino v merilni bučki razredčili na 100 cm3. Koncentracijo alkohola smo določili kolorimetrično, absorbanca vzorca je 0,064 Umeritveno krivuljo smo pripravili iz standardnih raztopin alkohola tako, da smo po 1 cm3 raztopine propan-1-ola z znano koncetracijo dodali prebitek kalijevega dikromata v dušikovi(V) kislini ter po končani reakciji razredčili na 100 cm3 in izmerili absorbanco. Naklon premice je 0,161 dm3/mol. Izračunajte molarno koncentracijo in masni delež propan-1-ola v raztopini! Gostota raztopine je 0,997 g⋅cm-3.

Alkoholi

40

Rezultat: 0,40 mol/dm3; 2,4 %

Dodatne naloge 58.* Napišite potek reakcij, formule in imena reaktantov ter produktov, če reagira

cikloheksanol: a) s kalijevim permanganatom (kalijev manganat(VII)) v alkalnem b) s koncentrirano žveplovo(VI) kislino pri 180 0C

c) s prebitkom vodikovega bromida d) Razmislite, ali je reaktivnost cikloheksanola bolj podobna reaktivnosti heksan-1-ola ali

heksan-2-ola in utemeljite odgovor!

OH

cikloheksanol

Pomoč: Cikloheksanol je sekundarni alkohol; a) oksidacija v keton; b) nastanek alkena (dehidracija); c) substitucija; d) reaktivnost podobna heksan-2-olu (sekundarni alkohol)

59.* Kako bi reagirala dušikova(V) kislina s propan-2-olom, s fenolom in z etanojsko kislino?

Odg.: Dušikova(V) kislina tvori s propan-2-olom ester 2-propil nitrat. S fenolom poteka

aromatska elektrofilna substitucija, pri kateri nastane 2- ali 4-nitrofenol, po daljšem času in s koncentrirano kislino pa pikrinska kislina (2,4,6-trinitrofenol). Dušikova(V) kislina z etanojsko kislino ne reagira.

60.* Napišite dve različni spojini z molekulsko formulo C4H10O, ki ob prisotnosti koncentrirane

žveplove(VI) kisline pri višji temperaturi reagirata tako, da se odcepi voda in nastaneta produkta naslednje sestave: prvi produkt 85,6 % C in 14,4 % H ter drugi produkt 73,8 % C, 13,9 % H in 12,3 % O. Napišite obe reakciji dehidracije za eno izmed spojin in imena produktov!

Pomoč: Spojini lahko izberete med butan-1-olom, butan-2-olom ali 2-metilpropan-2-olom; gre za produkta intramolekularne ali intermolekulatne odcepitve vode npr. za butan-1-ol sta but-1-en in dibutil eter.

61.* Napišite dve različni spojini iz iste skupine organskih spojin z naslednjo procentno sestavo:

64,86 % ogljika, 13,52 % vodika in 21,62 % kislika, ki tvorita alken z intramolekularno reakcijo in eter z intermolekularno reakcijo odcepitve vode. Napišite strukturni formuli obeh spojin in enačbi kemijskih reakcij za eno spojino!

Pomoč: Spojini sta butan-1-ol in butan-2-ol.


41

*62. Pri reakciji 95 g etanola z 200 g žveplove(VI) kisline pri 160 ºC nastane spojina, ki je pri sobni temperaturi plin. Nastalo spojino bromiramo s 40 g broma, pri čemer dobimo 28 g produkta. Napišite enačbo reakcije ter izračunajte praktični in teoretični izkoristek!

Odg.: Iz etanola se odcepi voda, dobimo eten in po bromiranju 1,2-dibromoetan. Teoretični izkoristek je 47 g, praktični pa 60 %.

*63. Pri reakciji butan-2-ola z žveplovo(VI) kislino pri višji temperaturi smo dobili 20 dm3

plina pri 25 °C in 1,00×105 Pa. Napišite reakcijo! Katera produkta sta možna in kateri produkt je bolj verjeten? Koliko g bolj verjetnega produkta nastane, če ga je v zmesi produktov 80 %? (R = 8,314 J⋅ K-1⋅mol-1)

Odg.: Nastaneta lahko dva produkta, t.j. but-1-en in but-2-en; z večjim izkoristkom nastane bolj razvejeni but-2-en in sicer 36 g.

*64. Pri kolorimetrični analizi raztopin, ki ste jih pripravili iz standardnih raztopin etanola in kisle raztopine K2Cr2O7, dobite naslednje rezultate:

γ [g/dm3] 20 60 100 150

A 0,065 0,206 0,305 0,472

a) Napišite kemijsko reakcijo, ki poteče! b) Narišite graf absorbance v odvisnosti od koncentracije alkohola! c) Določite sorazmernostni koeficient (naklon) umeritvene krivulje! d) Kakšno absorbanco bi izmerili, če bi pripravili vzorec etanola s koncentracijo 2,6 mol/dm3? (Metanol = 46 g/mol) e) Kakšna je masna koncentracija vzorca, kateremu izmerite absorbanco 0,234? Koliko etanola (masa) je v 1,0 dm3 take raztopine? f) Narišite graf prepustnosti (T) v odvisnosti od koncentracije etanola! Rezultat: c) k = 3,15 × 10-3 dm3/g = 0,145 dm3/mol; d) A = 0,377; e) γ = 74 g/dm3, m = 74 g

*65. Po kolorimetrični analizi raztopin, ki ste jih pripravili iz standardnih raztopin etanola in kisle raztopine K2Cr2O7, ste pripravili umeritveno krivuljo, pri kateri ste na absciso (x–os) nanašali masno koncentracijo alkohola (v g/dm3), na ordinatno os (y–os) pa absorbanco. Naklon umeritvene krivulje je 3,18×10-3 dm3⋅g-1. a) Napišite enačbo kemijske reakcije, ki poteče pri analizi! b) Kako sta definirani prepustnost (T) in absorbanca (A)? Kako sta povezani? c) Kakšna je vloga slepega vzorca, ki ga analiziramo s kolorimetrom pred vsako meritvijo vzorca? d) Kakšna je izmerjena absorbanca, če analizirani vzorec ni vseboval alkohola in če smo pred analizo kolorimeter umerili s slepim vzorcem? e) Vzorec etanola pripravimo tako, da raztopimo 21 g etanola v toliko vode, da je končni volumen raztopine 100 mL, odvzamemo 1,00 mL te raztopine in jo razredčimo z vodo do skupnega volumna 3,00 mL. Kakšno absorbanco bi izmerili, če bi dobljeni vzorec

Alkoholi

42

analizirali na enak način kot standardne vzorce, s katerimi smo pripravili umeritveno krivuljo? f) Kolikšni sta masna in molarna koncentracija vzorca, kateremu izmerimo absorbanco 0,35? (Metanol= 46 g/mol) Rezultat: b) T = I/I0, A = - log T; d) A = 0; e) A = 0,22; f) γ = 110 g/dm3, c = 2,39 mol/dm3

*66. Po kolorimetrični analizi raztopin, ki jih pripravimo iz standardnih raztopin etanola in kisle raztopine K2Cr2O7, dobimo naslednje rezultate:

γ [g/dm3] 0 20 60 100 150

A 0,084 0,149 0,290 0,389 0,556

a) Narišite graf odvisnosti absorbance od koncentracije alkohola! b) Napišite, kaj je pri omenjeni umeritveni krivulji spornega in zakaj je po vsej verjetnosti prišlo do napak. Kako bi jih odpravili? c) Kakšno absorbanco bi izmerili, če bi pripravili vzorec etanola s koncentracijo 2,6 mol/dm3? d) Kakšna je masna koncentracija vzorca, kateremu izmerite absorbanco 0,234? Kolikšna masa etanola je raztopljena v 1,00 dm3 take raztopine? e) Narišite graf prepustnosti (T) v odvisnosti od koncentracije etanola! Rezultat: b) Umeritvena krivulja ne gre skozi izhodišče. Kolorimeter ni bil umerjen s slepim vzorcem. c) 0,460; d) γ = 47 g/dm3, m = 47 g

*67. Po kolorimetrični analizi raztopin, ki ste jih pripravili iz standardnih raztopin etanola in

kisle raztopine K2Cr2O7, ste pripravili umeritveno krivuljo, pri kateri ste na absciso (x–os) nanašali molarno koncentracijo alkohola (v mol/dm3), na ordinatno os (y–os) pa absorbanco. Naklon umeritvene krivulje je 0,146 dm3⋅mol-1. a) Narišite umeritveni krivulji, ki prikazujeta absorbanco v odvisnosti od molarne koncentracije (na koncentracijskem območju med 0 in 1,5 mol/L) in prepustnost v odvisnosti od masne koncentracije na enakem koncentracijskem območju! b) Kakšni sta izmerjeni absorbanca in prepustnost, če analizirani vzorec ni vseboval alkohola in če smo pred analizo kolorimeter umerili s slepim vzorcem? Kakšna bi bila izmerjena absorbanca takega vzorca, če bi pred analizo kolorimeter umerili z destilirano vodo? (večja, manjša, enaka) Utemeljite! c) Vzorec neznanega alkohola pripravimo, tako da raztopimo 21 g alkohola (Malkohol = 60,1 g/mol) v toliko vode, da je končni volumen raztopine 100 mL, odvzamemo 1,00 mL te raztopine in jo razredčimo z vodo do skupnega volumna 3,00 mL. Kakšno absorbanco bi izmerili, če bi dobljen vzorec analizirali na enak način kot standardne vzorce, s katerimi smo pripravili umeritveno krivuljo? d) Kakšni sta masna in molarna koncentracija vzorca, kateremu izmerimo absorbanco 0,035? e) Vzorcu neznanega alkohola, ki smo ga analizirali po zgoraj navedenem postopku, dodamo Lucasov reagent in raztopina pomotni. Napišite strukturno formulo navedenega alkohola in reakciji, ki sta potekli pri navedenih analizah (oksidacija in Lucasova reakcija)!


43

Rezultat: b) A = 0, T = 1, A = - log T; c) A = 0,17; d) γ = 14 g/dm3, c = 0,24 mol/dm3; e) propan-2-ol

Aldehidi in ketoni

44

ALDEHIDI IN KETONI 1. Napišite polstrukturni formuli metanola in formaldehida (metanala)! 2. Poimenujte naslednji spojini:

a) b)

Odg.: a) feniletanal; b) 5-metilheptan-3-on 3. Napišite strukturni formuli naslednjih spojin:

a) 4-hidroksi-2-metilpentanal; b) 2,4-dimetilpentan-3-on.

Odg.: a) b)

4. Ponazorite s splošno formulo keto-enolno tavtomerijo!

Pomoč: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Aldehidi in ketoni. 5. Katera izmed naslednjih spojin bo reagirala s Tollensovim reagentom? Ali lahko oksidacijo

teh organskih snovi izvedemo tudi s kakšnim drugim reagentom? Katerim? a) 4-hidroksi-2-metilpentanal b) 2,4-dimetilpentan-3-on c) feniletanal d) 5-metilheptan-3-on

Pomoč: O oksidacijah aldehidov in ketonov si preberite v Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Aldehidi in ketoni.

Odg.: Regirala bosta aldehida: feniletanal in 4-hidroksi-2-metilpentanal.

O

C HCH3

OH

CH2CH CH

CH3

CH3

O

C

CH3 CH3

CH3CH CH

O

C HCH2

O

C

CH3

CH2 CH2CH

CH3

CH2 CH3


45

6. Katere produkte dobimo pri redukciji 4-hidroksi-2-metilpentanala in 2,4-dimetil-3-pentanona?

Odg.: a) 4-hidroksi-2-metilpentan-1-ol; b) 2,4-dimetilpentan-3-ol. 7. Naslednji spojini sta oksidacijska produkta dveh alkoholov. Katerih? Naštejte tri oksidante,

ki jih lahko uporabite za oksidacijo alkoholov! a) formaldehid b) aceton

Odg.: a) metanol; b) propan-2-ol; Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Alkoholi. 8. Ali poteče reakcija pentan-3-ona z raztopino Tollensovega reagenta? V primeru

pozitivnega odgovora napišite strukturno formulo in trivialno ime produkta! Odg.: Reakcija oksidacije pentan-3-ona ob dodatku Tollensovega reagenta ne poteče. 9. Kolikšno maso produkta dobimo pri oksidaciji 20 g 2-metilpropanala v kislem? Napišite

strukturno formulo in ime produkta! Pomoč: Račun temelji na zapisu urejene enačbe kemijske reakcije in ustreznega molskega

razmerja.

Odg.: Dobimo 24 g 2-metilpropanojske kisline.

10. Napišite ime produkta in izračunajte maso produkta, ki ga dobimo pri oksidaciji 1,10 mmol

3,4-dimetilheksanala v kislem? Odg.: Dobimo 0,141 g 3,4-dimetilheksanojske kisline. 11. Pri oksidaciji neke snovi dobimo 2-etilheksanal? Napišite ime in strukturno formulo te

snovi! Odg.: 2-etilheksanal je oksidacijski produkt 2-etilheksan-1-ola.

CH2

CH3

CH2CH2 CH2CH3

OH

CH2CH

CH3

CH3

CH OH

O

C

Aldehidi in ketoni

46

12. Napišite, kateri alkohol bi uporabili za pripravo naslednjih ketonov: a) dietil keton, b) metil propil keton, c) etil propil keton? Odg.: a) pentan-3-ol, b) pentan-2-ol, c) heksan-3-ol 13. Napišite strukturno formulo in ime produkta redukcije acetona! Odg.: propan-2-ol

14. Imate dva vzorca, v enem je aldehid in v drugem keton. Kako boste ugotovili, v katerem je

aldehid in v katerem pa keton? (opisno, brez enačb reakcij)

Odg.: Ob dodatku Tollensovega reagenta se v primeru, če je v vzorcu aldehid, pojavi srebrovo zrcalo, v primeru ketona pa ne.

15. Koliko gramov etanala potrebujete za pripravo 100 g etanojske kisline? Rezultat: 73,4 g. 16. Koliko gramov in koliko molekul etanojske kisline lahko nastane, če oksidirate 100 g

etanala? Rezultat: 136 g, 1,37×1024 molekul. 17. Koliko g metanola moramo oksidirati, da dobimo 1,0 kg 2,0 % raztopine metanala?

Rezultat: 21 g 18. Po oksidaciji 50 g propanala izoliramo 60 g ustrezne karboksilne kisline. Izračunjte

izkoristek reakcije! [ ] COOHCHCHCHOCHCH 23

oksidant23 →

Račun: Iz urejene enačbe kemijske reakcije je razvidno, da iz 1 mol propanala nastane 1 mol propanojske kisline ali povedano z drugimi besedami, snovi reagirata v molskem razmerju 1 : 1. Na voljo imamo 50 g propanala:

mol861,0g/mol0794,58g50

OHC

OHCOHC

63

63

63===

Mm

n

g 63,8 g/mol078,74861,026363 OHCOHC =⋅== nn

OH

CH3 C CH3


47

V idealnih pogojih, ko bi reakcija in izolacija kisline potekli kvantitativno, bi dobili največ 0,861 mol propanojske kisline, kar je 63,8 g. V laboratoriju je priprava snovi povezana z izgubami. Tako smo pri oksidaciji dobili le 60 g produkta ali 0,810 mol. Odstopanje praktične izvedbe sinteze od idealne podamo s praktičnim izkoristkom reakcije η . Le-ta je definiran kot razmerje ali med dejansko in teoretično maso produkta ali razmerje med dejansko in teoretično množino produkta.

%94g8,63

g60mol861,0mol810,0dejanska ====

teoretičnann

η

Rezultat: 94 %

19. Koliko g etanala je bilo v reakcijski zmesi, da je pri oksidaciji nastalo 100 g etanojske

kisline, če je izkoristek reakcije 60,0 %?

teoretičnammdejanska=η

ggmm 7,166

60100100dejanska =⋅

==ηteoretična

Za nadaljnji račun potrebujete urejeno enačbo kemijske reakcije in ustrezno molsko razmerje. Rezultat: 122 g

20. Napišite tri reakcije, ki ponazarjajo adicije na karbonilno skupino ter poimenujte reaktante

in produkte!

Pomoč: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Aldehidi in ketoni. 21. Napišite reakcije, ki ponazarjajo pretvorbe acetaldehida v hemiacetal, acetal in aldol! 22. Napišite enačbo reakcije, ki ponazarja adicijo alkoholov na aldehide in poimenujte

produkte! 23. S pomočjo urejenih kemijskih enačb pokažite, kako iz etanala nastane

a) aldol b) kislina c) acetal d) alkohol Navedite tudi ustrezne reaktante in reakcijske pogoje!

Odgovor: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Aldehidi in ketoni.

Aldehidi in ketoni

48

24. Določena množina formaldehida v 10 cm3 vodne raztopine adira 1,1 mmol natrijevega hidrogensulfita (natrijevega hidrogensulfata(IV)). Kolikšna je masna koncentracija aldehida (g/dm3) v tej vodni raztopini?

Rezultat: 3,3 g/dm3. 25. Kolikšna množina NaHSO3 zreagira z acetaldehidom, ki je raztopljen v 4,00 g raztopine z

masnim deležem 9,20 %? Rezultat: 0,00835 mol 26. 0,063 g nekega aldehida adira 0,0021 mol natrijevega hidrogensulfita. Kateri aldehid je to? Odg.: To je aldehid z molsko maso 30 g/mol - to je metanal (formaldehid). 27. Izračunajte praktični in teoretični izkoristek, če 2,0 g propanala zreagira s prebitkom

fenilhidrazina v prisotnosti koncentrirane ocetne kisline, pri čemer dobimo 3,2 g produkta. Napišite tudi enačbo kemijske reakcije in poimenujte produkt!

Rezultat: 5,1 g; 63 %

28. Pri gravimetričnem določanju propanala tehtamo adicijski produkt z natrijevim

hidrogensulfitom. Iz 100 g vzorca smo dobili 12 g produkta. Napišite enačbo reakcije in izračunajte masni delež propanala v vzorcu!

Rezultat: 4,3 %

29. Acetaldehid reagira s prebitnim fenilhidrazinom. Napišite enačbo reakcije, ime produkta in

izračunajte množino produkta, ki lahko nastane iz 1,00 g acetaldehida!

Rezultat: 0,0227 mol 30. Dimetil keton in butan-2-on lahko dokažemo z jodoformsko reakcijo. Razložite, zakaj je to

možno in napišite ustrezni kemijski enačbi!

Odgovor: Aldehidi in ketoni reagirajo s halogeni v kisli ali alkalni raztopini tako, da se vodikovi atomi na prvem položaju ob karbonilni skupini zamenjajo z atomi halogena. Metil ketoni in etanal vsebujeto acetilno skupino 3CH CO − . Pri teh spojinah poteče v raztopini natrijevega hidroksida in joda substitucija vodikovih atomov z jodovimi, dobimo trijodometil ketone ali trijodoetanal. Te spojine se nadalje razcepijo v jodoform in ustrezen karboksilatni ion.

3 3 2 3 2 3CH COCH + 3I + 4NaOH CHI +3NaI + 3H O + CH COONa→

3 2 3 2 3 2 3 2CH COCH CH + 3I + 4NaOH CHI +3NaI + 3H O + CH CH COONa+ →


49

31.

CH3 CO

CH3 CH3 CH2 CO

HCH2OH CH2C

O

CH3 CH2 C

O

CH2CHOH A B C D

a) Katere izmed navedenih spojin so aldehidi, katere ketoni in katere alkoholi? b) Ali bi s pomočjo adicije fenilhidrazina lahko razlikovali spojini s strukturno fomulo B in

C. Opišite, na kakšen način! c) Katere izmed navedenih spojin dajo pozitivno reakcijo s Tollensovim reagentom? Kako

to opazimo? d) Katere izmed navedenih spojin reagirajo z jodom v alkalnem mediju tako, da dobimo

jodoform? Izbiro utemeljite! Kako ugotovimo, da je reakcija zares potekla?

Rezultat: a) aldehidi: B, C, D; ketoni: A, D; alkoholi: B; b) Da, produkta adicije imata različni temperaturi tališča; c) B, C, D, Ag zrcalo; d) spojina A ima acetilno skupino, pri reakciji naslali jodoform, CHI3, je rumena kristalinična oborina.

32. Napišite enačbe reakcij, ki ponazarjajo pretvorbo propanala v: a) fenilhidrazon b) acetal c) 3-hidroksi-2-metilpentanal d) alkohol

c) Iz propanala dobimo 3-hidroksi-2-metilpentanal pri aldolni kondenzaciji ali lastni adiciji (Laboratorijske vaje, stran 204). Ne pozabite, da je ta reakcija posledica šibkeje vezanega vodikovega atoma na prvem C atomu ob karbonilni skupini!

CH3CH2CHO CH3CH2CHO CH3-CH2-CH-CH-CHOOH

CH3

+

33. Napiši reagente in enačbe kemijskih reakcij, ki si jih spoznal na vajah in s katerimi bi

lahko acetaldehid (etanal) pretvoril v: a) acetatni (etanoatni) ion b) jodoform c) fenilhidrazon d) alkohol 34. Napišite strukturne formule produktov, ki jih dobimo, če propanon reagira z: a) vodikovim cianidom b) vodno raztopino natrijevega hidrogensulfita c) vodno raztopino natrijevega hidroksida in joda d) vodno raztopino srebrovega nitrata in amoniaka 35. Napišite enačbe naslednjih kemijskih reakcij etanala: a) adicijo fenilhidrazina

Aldehidi in ketoni

50

b) oksidacijo s Tollensovim reagentom c) adicijo natrijevega hidrogensulfita (natrijevega hidrogensulfata(IV)) d) jodoformsko reakcijo 36. Za naslednje pare snovi določi kemijski poskus, pri katerem se vidi, da različno reagirata: - butanal in butanon - benzaldehid in fenil metil keton Kemijske poskuse zapiši z ustreznimi enačbami kemijskih reakcij! 37. Spojina A ima molekulsko formulo C5H10O. Reagira tako, da dobimo oranžno oborino

pri reakciji s fenilhidrazinom, s Tollensovim reagentom reakcija ne poteče, poteče pa jodoformska reakcija! Napišite formulo spojine A, formule imenovanih reagentov in enačbe reakcij!

Odg.: pentan-2-on

38. Kratko in jedrnato razložite princip kvantitativnega določanja aldehidov, ki ste ga

spoznali pri kemijskih vajah!

Pomoč: Laboratorijske vaje iz kemije, stran 207. 39. Napišite, kako smo na vajah določili koncentracijo etanala v vzorcu z vodno raztopino

natrijevega hidrogensulfata(IV). Napišite tudi enačbe kemijskih reakcij! 40. 10 mL vodne raztopine aldehida, s koncentracijo 4,365 g/l, smo dodali 50,0 mL vodne

raztopine natrijevega hidrogensulfita (natrijevega hidrogensulfata(IV)). Za titracijo prebitnega reagenta smo porabili 32,0 mL 0,04935 M jodovice, za titracijo slepe probe pa 52,1 mL. Napišite reakcije, ki potekajo pri tej analizi ter izračunajte molsko maso aldehida!

Račun: Adicija natrijevega hidrogensulfita (natrijevega hidrogensulfata(IV)) poteče kvantitativno z nekaterimi aldehidi, kot so metanal, etanal in benzaldehid. Reakcija pa ni dovolj hitra za direktno titriranje. V takih primerih izvedemo postopek povratne titracije ali retitracije. Pri tem analiznem postopku dodamo aldehidu prebitno množino natrijevega hidrogensulfita. Po končani reakciji z aldehidom ugotavljamo, kolikšna množina natrijevega hidrogensulfita je ostala nezreagirana. Iz razlike izračunamo množino reagenta, ki je zreagirala z aldehidom. Titracija natrijevega hidrogensulfita temelji na reakciji hidrogensulfitnega iona z jodom:

+−−− ++→++ H2I2HSOOHIHSO 4223

11

3

2

HSO

I =−n

n


51

Reagent je jodovica, to je raztopina joda in kalijevega jodida v vodi. (Laboratorijske vaje iz kemije , stran 207). S tehtanjem in razredčevanjem v merilni buči ne moremo iz soli natrijevega hidrogensulfita pripraviti raztopine z natančno poznano koncentracijo. Raztopino moramo pred uporabo standardizirati. Poskus izvedemo tako, da določen volumen raztopine natrijevega hidrogen sulfita titriramo direktno, brez dodatka aldehida, s standardno raztopino jodovice. Pri poskusih povratne titracije ta del poskusa ponavadi imenujemo določitev slepega vzorca (slepe probe): določimo množino natrijevega hidrogensulfita v volumnu raztopine natrijevega hidrogensulfita, ki ga uporabimo pri analizi vzorca aldehida. Iz naloge razberemo naslednje podatke o slepem poskusu: uporabili smo 50,0 mL vodne raztopine natrijevega hidrogensulfita, za titracijo slepe probe smo porabili 52,1 mL 0,04935 M jodovice. Množina natrijevega hidrogensulfita v 50 mL standardne raztopine natrijevega hidrogensulfita:

mol002571,0mol/L04935,0L0521,0SL.V. 2,2..3 IIHSO =⋅=⋅=− Vcn

VSL

Iz podatkov o titraciji slepe probe bi lahko izračunali tudi koncentracijo standardne raztopine natrijevega hidrogensulfita. Tega podatka običajno ne izračunamo, ker je v navadi, da uporabljamo tako pri določitvi slepe probe kot pri analizi prebitne količine natrijevega hidrogensulfita enak volumen raztopine tega reagenta.

mol/L05142,0L0500,0

mol/L04935,0L0521,0

3

SL.V. 2,2

3HSO

IIHSO =

⋅=

⋅=

−

−

V

Vcc

Pri drugem delu poskusa ugotavljamo, kolikšna množina natrijevega hidrogensulfita ni zreagirala z aldehidom. Za titracijo tega dela natrijevega hidrogensulfita smo porabili 32,0 mL 0,04935 M jodovice:

mol001579,0mol/L04935,0L0320,0V.2,2PREB.3 IIHSO =⋅=⋅=− Vcn

Koliko natrijevega hidrogensulfita je zreagiralo z aldehidom, RCHO,HSO3

−n ?

mol000992,0mol001579,0mol002571,0

PREB.3SL.V.33 HSOHSORCHO,HSO =−=−= −−− nnn

Za izračun množine aldehida v 10 mL raztopine aldehida, ki smo jo analizirali, in molarne koncentracije aldehida moramo vedeti, da 1 mol aldehida reagira z 1 mol natrijevega hidrogensulfita, kar sledi iz urejene enačbe kemijske reakcije:

CH3CHO NaHSO3 CH3-C-HOH

SO3 Na+

+

Aldehidi in ketoni

52

mol000992,0,HSO3==− RCHORCHO nn

mol/L099,0L0100,0mol000992,0

==RCHOn

RCHORCHORCHO Mc ⋅=γ

g/mol44RCHO

RCHORCHO ==

cM

γ

Rezultat: 44 g/mol

41. Za določanje koncentracije etanala v vzorcu smo alikvotu 20,0 cm3 dodali 25,0 cm3

raztopine natrijevega hidrogensulfita (natrijevega hidrogensulfata(IV)) ter pustili stati v temi 30 minut. Za titracijo smo porabili 25,3 cm3 raztopine jodovice s koncentracijo 0,139 mol/dm3. Vzporedno smo naredili še slepi poskus in za titracijo porabili 49,6 cm3 reagenta.

a) Kateri indikator smo uporabili? b) Koliko mg natrijevega hidrogensulfita se je adiralo na aldehid? c) Izračunajte koncentracijo etanala v vzorcu! d) Napišite enačbi kemijskih reakcij!

Rezultat: b) 352 mg; c) 0,169 mol/dm3

42. Pri kvantitativni določitvi formaldehida smo 30 cm3 raztopine formaldehida z neznano

koncentracijo zmešali z 70 cm3 raztopine NaHSO3. Za titracijo prebitnega NaHSO3 smo porabili 25,1 cm3 jodovice (c = 0,0597 mol/dm3). Za titracijo 70 cm3 raztopine NaHSO3 (slepi vzorec) pa smo porabili 62,1 cm3 jodovice. a) Kako imenujemo pripravo, s katero dodajamo jodovico med titracijo? b) Kako določimo končno točko titracije? c) Ali pri titraciji poteče reakcija nevtralizacije ali redukcijsko-oksidacijska reakcija ? d) Izračunaj molarno koncentracijo (v mol/dm3) formaldehida v vzorcu! e) Izračunaj masno koncentracijo (v g/dm3) formaldehida v vzorcu! (Mformaldehid = 30,0258 g/mol) Rezultat: a) bireta; b) z indikatorjem – škrobovica; c) redoks reakcija; d) c = 0,074 mol/dm3; e) γ = 2,2 g/dm3)

43. 10 mL vzorca acetaldehida z neznano koncentracijo smo z vodo razredčili na 40,0 mL in mu dodali 80,0 cm3 raztopine NaHSO3. Za titracijo prebitnega NaHSO3 smo porabili 31,3 cm3 jodovice (c = 0,0561 mol/dm3). Za titracijo 40,0 cm3 raztopine NaHSO3 (slepi vzorec) pa smo porabili 67,2 cm3 jodovice. a) Kateri indikator smo uporabili pri titraciji in kako je spremenil barvo? b) Izračunajte molarno koncentracijo acetaldehida v alikvotu! c) Izračunajte masno koncentracijo acetaldehida v alikvotu! (Macetaldehid = 44,053 g/mol) d) Kakšna je molarna koncentracija acataldehida v osnovnem vzorcu (10 mL)?


53

Rezultat: a) škrobovica, iz črne v brezbarvno; b) c = 0,145 mol/dm3; c) γ = 6,37 g/dm3; d) 0,578 mol/dm3

44. Pri kvantitativni določitvi aldehida smo 20 cm3 raztopine aldehida z neznano koncentracijo

dodali 50,0 cm3 raztopine NaHSO3. Za titracijo prebitnega NaHSO3 smo porabili 21,2 cm3 jodovice (c = 0,0573 mol/dm3). Za titracijo 50,0 cm3 raztopine NaHSO3 (slepi vzorec) pa smo porabili 53,1 cm3 jodovice. Izračunajte molarno koncentracijo aldehida v neznanem vzorcu! Kolikšna je molska masa in kakšna je struktura aldehida, če ste pred meritvijo raztopino pripravili tako, da ste 0,530 g aldehida raztopili v vodi in raztopino v merilni bučki razredčili na 100 mL? Rezultat: c = 0,0915 mol/dm3; 58 g/mol; CH3CH2CHO

45. Pri kvantitativni določitvi acetaldehida smo 30,0 cm3 raztopine acetaldehida z neznano

koncentracijo zmešali z 70,0 cm3 raztopine NaHSO3 s koncentracijo 0,0513 mol/dm3. Za titracijo prebitnega NaHSO3 smo porabili 27,3 cm3 jodovice (c = 0,0601 mol/dm3). a) Kateri indikator uporabimo pri titraciji? b) Izračunajte molarno koncentracijo acetaldehida v vzorcu! Rezultat: a) škrobovica, b) c = 0,0650 mol/dm3

46. Vodna raztopina nekega aldehida, ki vsebuje 3,3 g aldehida/L, reagira z natrijevim

hidrogensulfitom. Pri tem adira 10,0 mL raztopine aldehida 1,10 mmol natrijevega hidrogensulfita. Napišite enačbo reakcije in izračunajte molsko maso aldehida!

Rezultat: 30 g/mol

47. Za titracijo HCl, ki se je sprostila pri reakciji med formaldehidom in hidroksilamin

hidrokloridom, porabimo 27,0 mL 0,100 molarne raztopine KOH. Izračunajte, kakšna je bila masna koncentracija formaldehida (g/L), če smo titrirali 25 mL vzorca?

Pomoč: Laboratorijske vaje , stran 210

Rezultat: 3,24 g/L

48. Koncentracijo benzaldehida določamo z reakcijo s hidroksilamonijevim kloridom. Vzorcu,

25 mL aldehida, smo dodali prebitek reagenta, sproščen vodikov klorid smo titrirali in porabili 15,3 mL 0,9873 M raztopine kalijevega hidroksida. Napišite reakciji, poimenujte produkt in izračunajte molarno koncentracijo aldehida. Kateri indikator boste uporabili in kakšen je barvni preskok?

Rezultat: 0,604 mol/dm3

Karboksilne kisline in njihovi derivati

54

KARBOKSILNE KISLINE IN NJIHOVI DERIVATI

Splošne naloge 1. Po IUPAC-ovi nomenklaturi poimenujte naslednje karboksilne kisline

a) b)

c) d)

Odg.: a) 2-metilbutanojska kislina; b) 2-kloro-2-metilpropanojska kislina; c) 3-metilpentandiojska kislina; d) 3-etilbenzenkarboksilna kislina

2. Napišite strukturni formuli:

a) 4-etil-3,5-dimetilheksanojske kisline, b) natrijevega butanoata.

Odg.: a) b)

3. Zakaj je pH raztopin organskih kislin (npr. ocetna kislina, citronska kislina) višji kot pH

raztopin anorganskih (mineralnih) kislin (npr. HCl, H3PO4) enake molarne koncentracije? Odg.: močne anorganske kisline, šibke organske kisline, ravnotežje, stopnja disociacije,

konstanta disociacije

CH2

CH3CH3

OH

O

CCHCH3

OH

O

C

Cl

CH3 C

OH

O

C

CH3CH2

OH

O

C OH

O

CCH2CH2 CH

CH3

CH2

O

C ONaCH2CH3OH

O

C

CH3

CH CH2CH

CH2

CH3

CHCH3

CH3


55

4. Katera od dveh karboksilnih kislin z nerazvejano verigo in enakim številom C atomov ima višje tališče: nasičena ali nenasičena? Utemeljite!

Odg.: Višje tališče ima nasičena karboksilna kislina.

5. Mravljična kislina je oksidacijski produkt česa?

Odg.: Mravljična (metanojska) kislina je oksidacijski produkt formaldehida (metanala). 6. Katero značilno skupino vsebujejo vse karboksilne kisline, katero vsi estri? Napišite

strukturni formuli obeh značilnih skupin!

Odg.: ; 7. Napišite formuli dveh kiralnih in dveh nekiralnih karboksilnih kislin! Poimenujte jih ter

napišite tudi imena njihovih soli! 8. Napišite strukturno formulo citronske kisline! 9. Karboksilne kisline z nižjo molsko maso so v vodi večinoma topne, njihovi estri pa ne.

Razložite, zakaj! Pri katerem poskusu na vajah ste uporabili to lastnost estrov in karbokslinih kislin? Napišite enačbo te reakcije!

Odg.: Karboksilna skupina v karboksilni kislini je močno polarna in je lahko donor ali akceptor vodika v vodikovi vezi, kar vpliva na dobro topnost karboksilnih kislin v vodi. Pri nastanku estra se hidroksilna skupina v karboksilni skupini zamenja z alkoksilno skupino, nastali ester je manj polaren kot kislina in estrska skupina ni donor vodika v vodikovi vezi. Opazovali ste hidrolizo etil acetata z vodno raztopino natrijevega hidroksida, v začetku motna reakcijska zmes etil acetata v vodni raztopini baze se zbistri, ko poteče hidroliza estra in nastaneta natrijev etanoat in etanol.

10.

a) Katere izmed navedenih spojin so dobro topne v vodi in katere slabo? Utemeljite za vsako spojino posebej!

b) Katere so alifatske in katere aromatske kisline? c) Katere so nasičene in katere nenasičene spojine?

CO

OCO

O H

CH3CH2CH2COOH HOOCCH2CH2CH2CH2COOH

CH3CHCH2COOHOH

CH2 CHCHO

COOHa) b)

c)

d) e)


56

d) Med katerimi navedenimi spojinami lahko poteče reakcija esterifikacije? Napišite dva primera reakcij!

e) Ali pri kateri izmed navedenih spojin poteče reakcija s Tollensovim reagentom? Napišite reakcijo!

Odg.: a) c: slabo topna v vodi; b) alifatske: a, b, d, aromatske: c; c) nasičene: a, b, d, nenasičene: c, e; d) a-d, b-d, c-d; e) e

Titracije 11. Napišite racionalno formulo:

a) poljubne monokarboksilne organske kisline, b) poljubne dikarboksilne organske kisline, c) poljubne močne enoprotonske anorganske kisline. d) V erlenmajericah pripravimo po 50 mL raztopine vsake izmed navedenih kislin. Vse

raztopine imajo enako molarno koncentracijo. Katera izmed navedenih raztopin ima najnižji pH?

e) Za titracijo prve kisline porabimo 3,7 cm3 standardne raztopine baze. Koliko iste raztopine baze bi porabili za titracijo druge in tretje kisline? Ali je navedeni eksperiment zasnovan optimalno? Opišite slabosti in predlagajte, kako bi eksperiment izboljšali?

f) Ali med titracijo poteče hidroliza, nevtralizacijska reakcija ali redukcijsko-oksidacijska reakcija? Napišite enačbe kemijskih reakcij, ki potečejo med titracijo! Izberite poljubno bazo!

g) Kateri indikator bi uporabili za določitev končne točke? Odg.: a) CH3COOH; b) HOOCCH2COOH; c) HCl; d) raztopina HCl; e) za nevtralizacijo druge kisline porabimo 7,4 mL baze, za nevtralizacijo tretje kisline pa 3,7 mL baze; slabost eksperimenta: premajhna poraba baze, velika napaka meritve; izboljšava: bolj razredčena raztopina baze; f) nevtralizacija; g) fenolftalein

12. 10,0 cm3 vzorca propandiojske kisline smo razredčili z vodo na 100 cm3. Odpipetirali smo 15,0 cm3 razredčenega vzorca in mu dodali indikator. Za nevtralizacijo smo porabili 15,3 cm3 raztopine NaOH (c = 0,0965 mol/dm3). a) Izračunajte molarno koncentracijo propandiojske kisline v raztopini, ki smo jo

pripravili z razredčevanjem! b) Izračunajte molarno koncentracijo propandiojske kisline v prvotnem vzorcu! c) Kakšna je bila masna koncentracija kisline v prvotnem vzorcu? d) Ali bi navedena kislina reagirala s Tollensovim reagentom? Utemeljite! Rešitev: a) HOOCCH2COOH M(propandiojske kisline) = 104,0 g · mol-1

nbaze = 2 · nkisline (dvobazna ali diprotična kislina)

cb · Vb = 2 · ck · Vk ck = k

bb

2 VVc⋅⋅ = 3

33

dm0150,02dm0153,0dmmol0965,0

⋅⋅⋅ −

= 0,0492 mol·dm-3

b) n10 mL = n100 mL


57

c10mL · V10mL = c100mL · V100 mL

c10mL = mL100

mL1010mL

VVc ⋅

= 3

33

dm100,0dm0100,0dmmol049215,0 ⋅⋅ −

= 0,492 mol · dm-3

c) γ = c·M = 0,49215 mol · dm-3 · 104,0 g · mol-1 = 51,2 g · dm-3 d) ne; Tollensov reagent je šibek oksidant.

13. Za popolno nevtralizacijo vodne raztopine, ki vsebuje 1,248 g karboksilne kisline,

potrebujemo 0,2475 g kalijevega hidroksida. Ali iz teh podatkov lahko izračunate molsko maso kisline? Utemeljite!

Odg.: Ne, ker ne vemo, koliko protonska je kislina.

14. Za titracijo 50,0 mL vzorca mravljične kisline z gostoto 1,020 g/mL porabite 20,75 mL

raztopine natrijevega hidroksida s koncentracijo 1,000 mol/L. Izračunajte molarno koncentracijo kisline v vzorcu in njen masni delež!

Rešitev: HCOOH Mk = 46,025 g/mol nbaze = nkisline

cb·Vb = ck·Vk ck = k

bb

VVc ⋅ = 3

33

dm0500,0dm02075,0dmmol000,1 ⋅⋅ −

= 0,415 mol · dm-3

w = 100kk ⋅⋅ρMc % = 100

dmg1020molg025,46dmmol4150,0

3

13

⋅⋅

⋅⋅⋅ −

% = 1,87 %

15. Za titracijo 25,0 mL vzorca ocetne kisline z gostoto 1,046 g/mL porabimo 15,0 mL 0,15 M

NaOH. Kakšen je masni delež kisline v vzorcu? Napišite urejeno enačbo reakcije!

Rezultat: 0,52 % 16. Za titracijo 25,0 mL vzorca oksalne kisline z gostoto 1,046 g/mL porabimo 15,0 mL

0,15 M NaOH. Kakšen je masni delež kisline v vzorcu? Napišite urejeno enačbo reakcije!

Rezultat: 0,39 % 17. Koliko mL 0,1025 M NaOH bi potrebovali za nevtralizacijo raztopine, ki vsebuje

2,1 mmol diprotične kisline? Ponazorite titracijsko reakcijo z enačbo!

Rezultat: 41 mL


58

18. Pri titraciji 25,0 mL raztopine mlečne kisline porabimo 33,0 mL raztopine natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,100 mol/dm3. Kolikšna je masna koncentracija mlečne kisline v preiskovani raztopini?

Rezultat: 11,9 g/dm3

19. Pri titraciji 50 mL vodne raztopine ocetne kisline s koncentracijo 0,10 mol · dm-3 bomo

porabili večji/enak/manjši volumen raztopine NaOH kot pri titraciji 50 mL vodne raztopine benzojske kisline s koncentracijo 0,10 mol · dm-3? Utemeljite!

Odg.: Porabili bomo enak volumen raztopine NaOH.

20. Pri titraciji 50 mL vodne raztopine ocetne kisline s koncentracijo 0,10 mol · dm-3 bomo

porabili večji/enak/manjši volumen raztopine NaOH kot pri titraciji 50 mL vodne raztopine jabolčne kisline s koncentracijo 0,050 mol · dm-3? Utemeljite!

Odg.: Porabili bomo enak volumen raztopine NaOH.

21. Vodno raztopino jabolčne kisline pripravite tako, da vzorec kisline v 100 mL bučki

dopolnite z vodo do oznake. Pri titraciji 25,0 mL te raztopine porabite 36,9 mL raztopine NaOH s koncentracijo 0,125 mol/dm3. Izračunajte masno koncentracijo jabolčne kisline v pripravljeni raztopini?

Rezultat: 12,4 g/L 22. 25,0 cm3 vzorca z gostoto 1,0125 g·cm-3, ki vsebuje mlečno kislino, odpipetiramo v

250 cm3 erlemajerico, dodamo 100 cm3 destilirane vode in nekaj kapljic indikatorja. Nato titriramo z 0,1954 M raztopino natrijevega hidroksida. Poraba baze je 40,20 cm3. Napišite enačbo kemijske reakcije, ki poteče med titracijo, in izračunajte molarno koncentracijo ter masni delež mlečne kisline v vzorcu! Kateri indikator bi uporabili pri omenjeni titraciji in zakaj? Rezultat: 0,314 M; 2,79 % ; fenolftalein, ker je pH ekvivalentne točke nad 7 3 3 2CH CHOHCOOH + NaOH CH CHOHCOONa +H O→

23. 25,0 cm3 vzorca, ki vsebuje oksalno kislino in ima gostoto 1,0125 kg · dm-3, odpipetirate v

250 cm3 erlenmajerico, dodate 100 cm3 destilirane vode in nekaj kapljic fenolftaleina. Nato titrirate z 0,1954 mol · dm-3 raztopino natrijevega hidroksida; poraba baze je 40,20 cm3. Napišite enačbo kemijske reakcije ter izračunajte molarno koncentracijo in masni delež oksalne kisline v vzorcu!

Rezultat: 0,157 mol · dm-3; 1,40 % 2HOOC COOH +2NaOH NaOOC COONa +2H O− → −


59

24. Maleinska kislina (C4H4O4) je diprotična organska kislina, ki jo dobimo z oksidacijo benzena. a) Koliko cm3 raztopine NaOH s koncentracijo 0,130 mol · dm-3 potrebujete, da

nevtralizirate 0,522 g kisline? b) Napišite strukturno formulo kisline! Rezultat: a) 69,2 cm3; b) HOOC-CH=CH-COOH

25. Vzorec 25,0 cm3 vodne raztopine ocetne (etanojske) kisline z gostoto 1,0017 g/cm3 titrirate s standardno raztopino natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,1025 mol/dm3 in porabite 15,13 cm3 tega reagenta. Izračunajte molarno koncentracijo in masni delež ocetne kisline v vzorcu vodne raztopine.

Rezultat: 0,0620 mol/dm3; 0,372 %

26. Za popolno nevtralizacijo 25 mL raztopine jantarne (butandiojske) kisline, porabimo

10 cm3 natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,15 mol/dm3. Kakšen je masni delež butandiojske kisline v raztopini butandiojske kisline, če je gostota te raztopine 1,046 g/cm3?

Rezultat: 0,34 %

27. Izračunajte molarno in masno koncentracijo citronske kisline (2-hidroksipropan-1,2,3-

trikarboksilna kislina) v sadnem soku, če smo za popolno nevtralizacijo 50,0 cm3 sadnega soka porabili 35,0 cm3 raztopine natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,120 mol/dm3. Pri računu predpostavite, da vsebuje sadni sok samo citronsko kislino.

Rezultat: 0,0280 mol/dm3; 5,38 g/dm3

28. Vzorec 25,0 cm3 vinske (2,3-dihidroksibutandiojske) kisline smo titrirali z raztopino

natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,997 mol ⋅ dm-3 in za popolno nevtralizacijo kisline porabili 15,25 cm3 reagenta.

a) Koliko g vinske kisline smo zatehtali v 500 cm3 raztopine vinske kisline? b) Izračunajte masni delež vinske kisline v izhodni raztopini, če je gostota raztopine

vinske kisline 0,995 g/cm3!

Rezultat: a) 22,8 g; b) 4,58 % 29. Jabolčni kis ˝Talis˝ vsebuje 9,00 % ocetne kisline in ima gostoto 1,15 g · cm-3. Izračunajte

pH raztopine jabolčnega kisa, če je pKa ocetne kisline 4,75. Pri računu predpostavite, da jabolčni kis vsebuje le ocetno kislino! (Računajte s približkom, ne rešujte kvadratne enačbe!)

Rešitev:

3-1

-3

dmmol724,1molg052,60

dmg11500900,0⋅=

⋅⋅⋅

=⋅

= −Mwc ρ


60

[ ] [ ]

2

3 3 3a

H O CH COO H OCOOH COOH

K+ − + ⋅ = = 3 3H O CH COO+ − =

[ ] 4,75 -3 3 33 aH O K COOH 10 1,724 mol dm 5,537 10 mol dm+ − − − = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅

(zanemarimo disociacijo kisline) pH = -log[H3O+] = - log (5,537 · 10-3) = 2,26

30. Izračunajte stopnjo disociacije in konstanto disociacije šibke monoprotične kisline, katere

0,1 M raztopina ima pH 3!

Rezultata: 0,01 %; 1 × 10–5 31. Za 1,0 M raztopino kisline HCOOH je izmerjena vrednost pH = 1,80. Izračunajte konstanto

disociacije kisline! Rezultat: 2,6 × 10-4 32. 6,00 g mlečne kisline (2-hidroksipropanojske kisline) raztopite tako, da dobite 50 cm3

raztopine. 25 cm3 te raztopine razredčite na 250 cm3. Izračunajte pH zadnje raztopine, če je pKa mlečne kisline 3,9.

Rezultat: 2,4

33. 2-metilpropanojska kislina je šibka organska kislina. Izračunajte pH in stopnjo disociacije

za raztopino s koncentracijo 0,10 mol/dm3, če je pKa = 4,84. Napišite enačbo disiciacije te kisline!

Rezultat: 2,92; 1,2 %

34. Izračunajte pH raztopine, ki jo dobimo, če zmešamo 100 cm3 vodne raztopine benzojske

kisline s koncentracijo 0,0500 mol/dm3 in 10 cm3 vodne raztopine natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,100 mol/dm3! (pKa benzojske kisline je 4,20)

Rešitev: Pri reakciji 0,00500 mol benzojske kisline in 0,0010 mol natrijevega hidroksida poteče delna nevtalizacija kisline. Po nevtralizaciji je v raztopini 0,0040 mol benzojske kisline in 0,0010 mol natrijevega benzoata. Pri mešanju tako razredčenih raztopin so volumni aditivni, torej je volumen mešanice 110 cm3, označimo ga z Vp. Zmesi šibkih kislin (tudi benzojska kislina je šibka kislina glede na vrednost pKa) in njihovih soli z močno bazo so pufri. Torej pri mešanju navedenih množin kisline in baze nastane pufrska zmes. pH pufrske zmesi računamo na osnovi poznavanja enačbe disociacije in konstante disociacije šibke kisline:


61

OHCOOHHC 256 + +− + OHCOOHC 356

[ ]6 5 3

a6 5

C H COO H OC H COOH

K− + ⋅ =

Računamo pH oziroma 3H O+ :

[ ]6 53 a

6 5

C H COOHH O

C H COOK+

− = ⋅

Enačbo pretvorimo v logaritemsko obliko tako, da uporabimo operator p (-log):

[ ]6 5a

6 5

C H COOHpH p log

C H COOK

−= −

Pri računu upoštevamo dve predpostavki, in sicer:

• ravnotežna koncentracija nedisociirane kisline ( [ ]COOHHC 56 ) enaka koncentraciji kisline, ki ni reagirala z NaOH (ck) (vpliv skupnega iona),

• koncentracija disociirane oblike kisline ( 6 5C H COO− ) kar enaka koncentraciji soli, ki je nastala pri delni nevtralizaciji (cs).

[ ]s

ka3OH

ccK ⋅=+

ali v logaritemski obliki (Henderson-Hasselbalchova enačba):

k

sa logppH

cc

K +=

60,3mol0040,0

lmo0010,0log20,4logppHpk

psa =+=

⋅

⋅+=

VnVn

K

Odg.: pH nastale raztopine je 3,60.

Derivati organskih kislin 35. Katere derivate kislin poznate? Napišite za vsak tip spojine strukturno formulo in jo

poimenujte! Odg.: ester, kislinski anhidrid, amid, kislinski klorid 36. Napišite derivate benzojske kisline in jih poimenujte!


62

37. Napišite polstrukturni formuli ocetne kisline in natrijevega acetata! 38. Napišite polstrukturni formuli etanola in ocetne kisline! Kako imenujemo reakcijo, pri

kateri iz etanola nastaja ocetna kislina?

Odg.: oksidacija 39. Organske kisline z majhnimi molskimi masami so dobro topne v vodi, njihovi estri pa ne.

Zakaj? 40. Napišite strukturno formulo poljubne karboksilne kisline, poimenujte jo s trivialnim

imenom in po IUPAC-ovi nomenklaturi ter napišite še strukturne formule njene srebrove soli, metilnega estra, amida in klorida!

41. Naslednje snovi razvrstite po hitrosti reakcije z vodo in napišite reakcije: CH3-CH2-CO-

OCH3, C6H5-COCl, C2H5-CO-NH2 in CH3-CO-O-CO-CH3. 42. Poimenujte produkte in napišite enačbe naslednjih kemijskih reakcij: a) esterifikacija benzojske kisline s propan-1-olom, b) hidroliza acetamida (amida etanojske kisline) z natrijevim hidroksidom, c) oksidacija mlečne kisline (2-hidroksipropanojske kisline), d) dekarboksilacija salicilne kisline (2-hidroksibenzojske kisline). 43. Napišite strukturne formule amida benzojske kisline, metil formiata, bakrovega acetata in

sečnine! 44.

a) V katere skupine organskih spojin sodijo navedene spojine? b) Napišite reakcijo hidrolize ene izmed navedenih spojin! Produkte poimenujte! Odg.: a) a: eter, b: kislinski anhidrid, c: ester

45. Kako imenujemo vez, ki nastane, če sečnino segrejemo na 160 °C? Kako zaznamo potek reakcije? Odg.: peptidna vez; izločanje amoniaka

CH3 O CH3 CH3CH2 O CO

CH3CH3 CO

O CO

CH3

a) b) c)


63

46. Na primeru salicilne kisline pokažite: a) nastanek estra, b) nastanek soli, c) dekarboksilacijo.

47. Kako imenujemo reakcijo med organsko kislino in glicerolom? Kako imenujemo nastalo

organsko spojino?

Odg.: esterifikacija, triacilglicerol 48. Dopolnite desno stran enačbe in poimenujte vse tri organske spojine, ki v njej nastopajo!

→+ OHHCCOOHCH 523 49. Napišite enačbo, ki ponazarja esterifikacijo etanola in benzojske kisline ter poimenujte

nastali ester!

Odg.: etil benzoat 50. Napišite reakcijo, ki ponazarja esterifikacijo salicilne kisline z ocetno kislino in poimenujte

nastali ester! Odg.: acetilsalicilna kislina 51. Napišite enačbo, ki ponazarja esterifikacijo butan-1-ola in salicilne kisline ter obkrožite

značilno estrsko skupino! 52. Napišite enačbi esterifikacije ocetne kisline z metanolom in esterifikacijo iste kisline z

etanolom, poimenujte produkta ter računsko pokažite, da pomeni 100 g alkohola na 30 g kisline pri metanolu večji prebitek kot pri etanolu!

Odg.: metil acetat, etil acetat; različni molski masi 53. Koliko g etil acetata nastane iz 30 g ocetne kisline in 30 g etanola, če je izkoristek reakcije

70 %?

Rešitev: M(ocetna kislina) = 60,052 g/mol M(etil acetat) = 88,105 g/mol

n(ocetna kislina) = acetat)etil(mol3497,0molg052,6070,0g30

1O.K.

O.K. nMm

==⋅

⋅= −

m(etil acetat) = nE.A. · ME.A. = 0,3497 mol · 88,105 g · mol-1 = 31 g

CO

CH3 O H CH3CH2OH CO

CH3 O CH2CH3+

H+


64

Odg.: Pri 70 % izkoristku nastane iz 30 g ocetne kisline 31 g etil acetata. 54. Koliko molov etilnega estra dobimo pri 75,0 % izkoristku iz 150 g benzojske kisline, ki

reagira s prebitno količino etanola? Napišite urejeno enačbo reakcije!

Rezultat: 0,922 mol 55. Koliko gramov produkta lahko največ pripravimo iz zmesi 60 g benzojske kisline in 60 g

etanola? Napišite tudi ime in strukturno formulo produkta!

Odg.: Pripravimo 74 g etil benzoata.

56. Pri esterifikaciji 2-metilbutanojske kisline z butan-2-olom dobimo 100 g estra. Koliko

gramov alkohola in koliko gramov kisline zreagira? Napišite tudi ime in strukturno formulo produkta!

Odg.: Zreagira 64,6 g 2-metilbutanojske kisline in 53,2 g butan-2-ola. Ime estra je but-2-il-2-metil butanoat.

57. Kolikšna je masa nastalega produkta, ki nastane, če k 0,20 mol benzojske kisline dodamo

prebitno množino etanola in reakcijsko zmes izpostavimo ustreznim pogojem (kisel medij, segrevanje). Predpostavimo, da poteče reakcija kvantitativno.

Odg.: Masa etil benzoata je 30 g.

58. H kateri kislini (navedite njeno trivialno ime) morate dodati ustrezni alkohol (navedite

ime), da ob primernih reakcijskih pogojih (kisel medij, segrevanje) dobite produkt etil formiat? Kako imenujemo reakcijo, ki poteče?

O

C CH2O CH3

CH3

CH2CH3

O

C O

CH3

CH2CH CH3CH


65

Odg.: Etil formiat dobimo, če k mravljični kislini dodamo etanol. Reakcija se imenuje esterifikacija.

59. Koliko gramov propil acetata dobimo, če reagira 3,0 g ocetne kisline s prebitno količino

propanola?

Rezultat: 5,1 g 60. Kolikšen je v 800 g reakcijske mešanice masni delež produkta, ki ga dobimo iz 0,46 g

mravljične kisline in ustrezne množine etanola? Predpostavite, da reakcija poteče kvantitativno! Poimenujte produkt!

Rezultat: 0,20 % *61. Napišite enačbo reakcije in poimenujte produkt, ki nastane, če k ocetni kislini dodamo 2,2-

dimetilpropanol (ter neko močno kislino, ki reakcijo katalizira). Koliko gramov alkohola in koliko kisline potrebujemo, da pripravimo 1,0 kg 2,0 % raztopine tega produkta?

Odg.: 2,2-dimetilpropil acetat; 14 g alkohola in 9,0 g kisline *62. Nastanek etilnega estra etanojske kisline je ravnotežna reakcija, Kc = 1 pri 20 oC. Napišite

enačbo reakcije in izračunajte, kakšen masni delež kisline se pri 20 oC pretvori v ester, če reakcijo začnemo z 1 molom kisline in 1 molom etanola in predpostavimo, da reakcija poteka v brezvodnem mediju!

Rezultat: 0,5

*63. Za določitev koncentracije butil metanoata v vodi smo uporabili povratno titracijo: k

25,0 cm3 vodne raztopine organske spojine smo dodali 5,00 cm3 raztopine natrijevega hidroksida s približno koncentracijo 1 mol/dm3

, segrevali tako dolgo, da je organska spojina popolnoma zreagirala in prebitni reagent stitrirali z raztopino klorovodikove kisline s koncentracijo 0,1250 mol/dm3. Porabili smo 24,72 cm3 kisline. Hkrati smo naredili slepo probo ter porabili 48,05 cm3 raztopine klorovodikove kisline. Napišite enačbi kemijskih reakcij in izračunajte molarno koncentracijo raztopine butil metanoata v vodi !


*64. Za določitev koncentracije etil propanoata v vodi smo uporabili povratno titracijo: k

25,0 cm3 vodne raztopine organske spojine smo dodali 5,0 cm3 raztopine natrijevega hidroksida s približno koncentracijo 1 mol/dm3

, segrevali tako dolgo, da je organska spojina popolnoma zreagirala in prebitni reagent stitrirali z raztopino klorovodikove kisline s koncentracijo 0,1250 mol/dm3. Porabili smo 35,0 cm3 kisline. Hkrati smo naredili slepo

CO

H O H CH3CH2OH CO

H O CH2CH3OH2+

H+

+


66

probo ter porabili 48,0 cm3 raztopine klorovodikove kisline. Napišite enačbi kemijskih reakcij in izračunajte molarno koncentracijo raztopine etil propanoata v vodi!


65. Napišite reakcijo in poimenujte produkte bazične (NaOH) hidrolize:

a) propil propanoata, b) acetamida (etanamida), c) formamida (metanamida).

Odg.: a) natrijev propanoat in propan-1-ol

b) natrijev acetat (natrijev etanoat) in amoniak

c) natrijev formiat (natrijev metanoat) in amoniak

66. V epruveto damo 2 cm3 etil laktata in dolijemo 5 cm3 10 % vodne raztopine natrijevega

hidroksida. Prvotno motna raztopina se ob rahlem stresanju in segrevanju zbistri. Napišite enačbo kemijske reakcije, napišite imena produktov ter ime kemijske reakcije!

Odg.: bazična hidroliza estra 3 2 3 3 3 2CH CHOHCOOCH CH +NaOH CH CHOHCOONa +CH CH OH→ natrijev laktat etanol 67. Spojina C5H10O2 reagira z vodno raztopino NaOH tako, da dobimo dve spojini: C2H3O2Na

in C3H8O; sintetiziramo pa jo lahko iz treh spojin, C2H3OCl, C4H6O3 in C2H4O2, vedno z dodatkom C3H8O. Reakcija poteče najhitreje s snovjo, napisano na prvem mestu, počasneje

CH3

O

C NH2

O

CCH3 ONaNaOH + + NH3

NaOH +

O

CH ONa + NH3

O

CH NH2

CO

CH3CH2 O CH2CH2CH3 NaOH

CO

CH3CH2 ONa CH3CH2CH2OH

+

+


67

z drugo in najpočasneje s tretjo snovjo. Katera snov je lahko C5H10O2? Napišite tudi vse štiri opisane kemijske reakcije!

Rešitev: Oglejte si kemijske reakcije, ki ste jih delali na vajah. Reagent, vodno raztopino natrijevega hidroksida, ste uporabili v dveh primerih: pri titraciji ocetne kisline in pri hidrolizi etil acetata. Pri nevtralizaciji kisline nastaneta voda in sol, spremembe v bruto formulah so drugačne, kot so opisane v nalogi. Pri bazični hidrolizi estra dobimo sol karboksilne kisline (funkcionalna skupina –COONa) in alkohol (hidroksilna skupina). Tako lahko snovi C2H3O2Na in C3H8O zapišemo kot CH3COONa in C3H7OH. Reakcija, omenjena v prvem stavku naloge, je lahko bazična hidroliza propil acetata, pri čemer dobimo natrijev acetat in propan-1-ol, kar potrdimo s podatki o sintezi propil acetata:

CH3 COCH2CH2CH3

OCH3 C

O

ONa

+CH3CH2CH2OH+ + +NaOH(aq)

Estre lahko sintetiziramo iz alkoholov in kislinskih halogenidov ali anhidridov ali karboksilnih kislin (katalizator):

CH3 CCl

OCH3CH2CH2OH CH3 C

OCH2CH2CH3

OHCl++

CH3CH2CH2OHCH3 C

O

O

CH3 CO

CH3 COCH2CH2CH3

OCH3COOH+ +

CH3 COH

OCH3CH2CH2OH CH3 C

OCH2CH2CH3

OH2SO4 H2O++

Odg.: Snov C5H10O2 se imenuje propil acetat (1-propil acetat ali 2-propil acetat, enačbe

kemijske reakcije so napisane za 1-propil acetat). 68. Snov C6H12O2 reagira z NaOH(aq) tako, da dobimo spojini C2H3O2Na in C4H10O,

sintetiziramo pa jo lahko iz treh spojin (1. C2H3OCl, 2. C4H6O3 ali 3. C2H4O2), vedno z dodatkom snovi C4H10O. Reakcija poteče najhitreje s snovjo 1., počasneje s snovjo 2. in s snovjo 3. le ob prisotnosti katalizatorja. Katera snov je lahko C6H12O2? Napišite tudi enačbe kemijskih reakcij, ki potečejo!

Odg.: Snov C6H12O2 se imenuje butil acetat (možni so 4 različni izomeri butilne skupine). 69. Kolikšna je masa soli, ki nastaja pri bazični hidrolizi 20,0 g propil oktanoata z ustrezno

množino KOH? Napišite tudi ime soli!

Odg.: Masa kalijevega oktanoata je 19,8 g.


68

70. Koliko gramov propil oktanoata je reagiralo pri bazični hidrolizi s KOH, če je nastalo 0,105 mol vsakega od produktov? Nastala produkta tudi poimenujte!

Odg.: Reagiralo je 19,5 g propil oktanoata. Produkta sta kalijev oktanoat in propan-1-ol. 71. Organska spojina z molekulsko formulo 7 14 2C H O reagira s kalijevim hidroksidom tako, da

dobimo kot produkt reakcije etanol in kalijevo sol monokarboksilne kisline. Napišite možno racionalno formulo in ime spojine ter kemijsko enačbo omenjene reakcije!

Odg.: 3 2 2 2 2 3CH CH CH CH COOCH CH etil pentanoat 72. Koliko g CO in koliko g CO2 nastane pri eliminaciji vode iz 180 g oksalne kisline?

Napišite enačbo reakcije, ki pri tem poteka!

Rešitev: M(oksalna kislina) = 90,03 g · mol-1 M(CO) = 28,01 g · mol-1 M(CO2) = 44,01 g · mol-

1

n(oksalna kislina) = )(CO(CO)mol999,1molg03,90g180

21O.K.

O.K. nnMm

===⋅

= −

m(CO) = n(CO) · M(CO) = 1,999 mol · 28,01 g · mol-1 = 56,0 g m(CO2) = n(CO2) · M(CO2) = 1,999 mol · 44,01 g · mol-1 = 88,0 g Odg.: Nastane 56,0 g plina CO in 88,0 g plina CO2.

73. Koliko L CO in koliko L CO2 pri normalnih pogojih nastane pri eliminaciji vode iz 180 g

oksalne kisline? Kakšni bi bili volumni, če bi merili pri temperaturi 250 K in tlaku 1,00 atm (1 atm = 101,3 kPa)?

Rezultati: V(CO) = V(CO2) = 44,8 L pri normalnih pogojih oz. 41,0 L pri 250 K in 1,00 atm

74. Pri eliminaciji vode iz oksalne kisline nastane 1000 mL plinske zmesi ogljikovega

monoksida in ogljikovega dioksida pri normalnih pogojih. Napišite enačbo reakcije in izračunajte, koliko gramov oksalne kisline je razpadlo!

Rezultat: 2,01 g

75. Koliko gramov kalcijevega oksalata nastane iz 100 g oksalne kisline?

COOH

COOHCO CO2

OH2+ +


69

Rezultat: 142 g 76. Iz kolikšne mase oksalne kisline lahko pripravimo 142,8 g kalcijevega oksalata? Rezultat: 100,4 g 77. V nekaj mL vode v epruveti raztopite kristalčke oksalne kisline, dodate kapljico

koncentrirane 2 4H SO (za kisel medij) ter 1 mL raztopine kalijevega manganata(VII) in segrejete. Napišite enačbo potekle kemijske reakcije ter označite tudi vizuelne spremembe!

Odg.: izhajanje plina; razbarvanje 5 H2C2O4 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → 10 CO2 + K2SO4 + MnSO4 + 8 H2O 78. Napišite urejeno enačbo, ki ponazarja oksidacijo oksalne kisline s permanganatnim ionom

v kislem, pri čemer nastaneta ogljikov dioksid in manganovi(II) ioni! Koliko mg natrijevega oksalata reagira z 1,0 mL 0,126 M raztopine kalijevega permanganata?

Rezultat: 42 mg

79. Kateri produkt, poleg CO2, nastane pri dekarboksilaciji salicilne kisline?

Odg.: Nastane fenol. 80. Izračunajte, koliko L plina CO2 pri normalnem tlaku lahko dobimo pri segrevanju 580 g

salicilne kisline pri 100 °C! Napišite tudi kemijsko enačbo termičnega razkroja salicilne kisline!

Rezultat: 128 L

81. Na primeru jabolčne kisline pokažite oksidacijo s kalijevim manganatom(VII) v žvepleno

kislem mediju! Kako bi kemijsko dokazali produkt?

[ ]

[ ]

2O 2CO2 2 3

O3

HOOC CH(OH) CH COOH HOOC CO CH COOH CH CHO

CH COOH

−− − − → − − − → −

→ − Odg.: Acetatne ione v raztopini dokažemo z ioni 3+Fe (nastanek rdeče obarvane kompleksne spojine).

Srebrove soli 82. Kako določimo molekulsko maso monokarboksilne kisline iz mase njene srebrove soli?

Izpeljite formulo!


70

83. Molska masa organske kisline je 166 g/mol. Njena srebrova sol vsebuje 56,84 % srebra.

Koliko bazna (število karboksilnih skupin v molekuli) je organska kislina?

Rešitev:

kislinaAgkislina

Ag

Agkislina

Ag

kislinakislinaAgAg

AgAg

kislinaAg

Ag

soli

Ag

MMnn

Mnn

MnMnMn

mmm

mm

w+⋅

⋅=

⋅+⋅

⋅=

+==

wMwMnn

Mnn

⋅+⋅⋅=⋅ kislinaAgkislina

AgAg

kislina

Ag

wMwMnn

⋅=−⋅⋅ anionaAganiona

Ag )1(

2)5684,01(molg87,107

5684,0molg166)1( 1

1

Ag

kislina

kislina

Ag =−⋅⋅

⋅⋅=

−⋅⋅

= −

−

wMwM

nn

Odg.: Organska kislina je dvobazna (diprotična). 84. Molska masa organske kisline je 254 g/mol. Njena srebrova sol vsebuje 63,34 % srebra.

Koliko bazna je organska kislina?

Rezultat: 4 85. Kakšna je molska masa monokarboksilne kisline, če pri razkroju 1,500 g njene srebrove

soli dobimo 0,707 g srebra?

Rezultat: 121 g/mol


71

SINTEZA ASPIRINA

1. Pri vaji Sinteza aspirina smo definirali pojem izkoristek reakcije. a) Kako je definiran pojem izkoristek reakcije? b) Kaj vse vpliva na izkoristek reakcije (na splošno)? c) Napišite, v kakšnem območju je lahko izkoristek katerekoli reakcije (v odstotkih)? Rešitev: c) 0 % - 100 %

2.

CO

OR´R OH2

R´OHRCOOH?

++

a) Kako se imenuje gornja reakcija? b) Kaj je treba na puščico napisati namesto vprašaja, če želimo, da reakcija poteče v čim

krajšem času? c) Kaj v primeru sinteze aspirina (acetilsalicilne kisline) predstavljata R in R΄? d) Kaj vse vpliva na izkoristek sinteze aspirina?

Odg.: a) esterifikacija; b) H+ ali kislina; c) R: CH3-, R`: ; d) ravnotežje, topnost, eksperimentalna napaka

3. Acetilsalicilno kislino smo pripravili iz 3,0 g salicilne kisline (2-hidroksibenzojske kisline),

3,2 g acetanhidrida (anhidrida etanojske kilsine) in 3 kapljic katalizatorja (85 % H3PO4). Dobili smo 2,0 g produkta. Izračunajte izkoristek reakcije!

Rešitev:

teror.-asp1.sal.k

sal.k..sal.k mol021720,0

molg138,12g3,0 n

Mm

n ==⋅

== −

masp-teor. = nasp-teor. · Masp. = 0,021720 mol · 180,158 g · mol-1 = 3,913 g

%51g913,3

g0,2

teor.asp

dej.asp ===−

−

mm

w

Odg.: Izkoristek reakcije je 51 %.

COOH

Sinteza aspirina

72

4. Koliko g acetilsalicilne kisline dobimo pri sintezi iz 30 g salicilne kisline in 70 g acetanhidrida ob dodatku katalizatorja, če je izkoristek reakcije 75 %? Napišite tudi enačbo kemijske reakcije!

Rezultat: 29 g

5. Pri sintezi aspirina smo uporabili 2,00 g salicilne kisline in 5 cm3 acetanhidrida (ρ =

1,08 g · cm-3). Po končani sintezi ste določili končno maso acetilsalicilne kisline, ki je znašala 2,19 g. a) Izračunajte teoretični dobitek (maso) acetilsalicilne kisline! b) Izračunajte izkoristek sinteze! Rezultat: a) 2,61 g; b) 83,9 %

6. S kemijsko enačbo prikažite nastanek acetilsalicilne kisline in izračunajte možni izkoristek

kemijske reakcije, če upoštevate, da je pri 20 °C topnost nastalega estra 0,25 g na 100 g vode in če pri izolaciji acetilsalicilne kisline uporabimo 33,0 cm3 vode ter 3,575 g salicilne kisline!

Rezultat: 98 % *7. Napišite reakcijo sinteze acetilsalicilne kisline iz salicilne kisline in acetanhidrida. Reakcijo

izvedete z 1,93 g salicilne kisline in s 5 mL acetanhidrida v prisotnosti fosforjeve kisline! Kakšna je masa izoliranega aspirina (posušenega na filter papirju), če je v aspirin zreagiralo 90,0 % salicilne kisline? Upoštevajte tudi, da smo pri izolaciji aspirina porabili 22 mL vode. Topnost aspirina pri pogojih kristalizacije je 0,25 g v 100 mL vode. Rezultat: 2,20 g


73

LIPIDI 1. Kaj so triacilgliceroli? 2. Zakaj lipidi niso topni v vodi? 3. Katere maščobne kisline so zastopane v molekuli triacilglicerola:

Odg.: oktadekanojska (stearinska) kislina, cis-oktadec-9-enojska (oleinska) kislina, tetradekanojska (miristinska) kislina.

4. V čem je težava pri izbiri primernega topila za analizo triacilglicerolov, če jih titriramo z

vodnimi raztopinami? 5. Razložite, zakaj je glicerol bolj topen v vodi kot gliceril tristearat (stearinska kislina ima

formulo CH3(CH2)16COOH)! Napišite urejeno enačbo reakcije, pri kateri dobimo gliceril tristearat iz glicerola! Kako imenujemo tak tip reakcije?

Pomoč: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Lipidi.

6. Ali je v živalskih masteh v primerjavi z rastlinskimi olji več nenasičenih ali nasičenih

maščobnih kislin? Odg.: V živalskih masteh je v primerjavi z rastlinskimi olji več nasičenih maščobnih kislin. 7. Omega-3-maščobne kisline najdemo v morski hrani, zlasti v ribah, ki živijo v hladni vodi,

kot so npr. lososi, tune, postrvi in skuše. Oznaka ω-3 se nanaša na položaj dvojne vezi, ki je oddaljena tri ogljikove atome od zadnjega (omega, ω ) ogljikovega atoma v verigi. Omenjene kisline so :

A- nasičene karboksilne kisline, B- nenasičene karboksilne kisline

CH3(CH2)12

O

COCH2 CH3(CH2)16

O

CO

O

O

C (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

CH2

CH

Lipidi

74

Odg.: B 8. Napišite urejeno enačbo kemijske reakcije, ki poteka med glicerolom in dušikovo(V)

kislino, pri kateri nastane gliceril trinitrat. Izračunajte, koliko 85 % kisline potrebujemo za pretvorbo 21 g glicerola?

Rezultat: 50,7 g

OH

OH

OH

CH

CH2

CH2

+ 3

glicerol

HNO3

O

CH O

O

CH2

CH2

+

NO2

NO2

NO2

3 H2O

gliceril trinitrat(nitroglicerin)

9. Naštejte značilna kemijska števila, ki smo jih maščobam določali pri kemijskih vajah! Pri

katerih dveh smo uporabljali titracijo joda z natrijevim tiosulfatom(VI)? Razložite, zakaj je bila enkrat poraba titranta za slepi vzorec večja kot za pravi vzorec, drugič pa manjša kot za pravi vzorec!

10. Pojasnite, katere strukturne elemente triacilglicerolov določate z maščobnimi števili in

odgovore ponazorite z enačbami kemijskih reakcij! Kislinsko število 11. Kislinsko število preiskovane maščobe je 0,86. Izračunajte porabo KOH (c = 0,10 mol·dm-

3) v miligramih in mililitrih, ki je potrebna pri titraciji za nevtralizacijo prostih maščobnih kislin v 1,8 grama omenjene maščobe!

Rešitev: Kislinsko število maščobe je definirano kot masa kalijevega hidroksida (mg), ki

nevtralizira proste maščobne kisline v 1,0 g maščobe.

KOHm = kislinsko število⋅ lipidm = 0,86 mg/g⋅1,8 g = 1,5 mg

KOHM = 56,1 g⋅mol-1

KOH KOHKOH

KOH KOH KOH

n mVc M c

= = ⇒⋅

3

4 3KOH -1 -3

1 5 10 g 2 7 10 dm56 1g mol 0 10mol dm

V−

−×= = ×

⋅ ⋅ ⋅, ,

, ,

Rezultat: 1,5 mg ; 0,27 mL


75

12. Kislinsko število neke maščobe je 0,80. Izračunajte množino in masni delež prostih maščobnih kislin (stearinska kislina) v treh gramih preiskovane maščobe!

Rezultat: 4,3 × 10-5 mol; 0,41 % *13. 6,2 g vzorca maščobe, ki je po strukturi pretežno gliceril oleat dipalmitat, raztopimo v

10 cm3 zmesi etra in etanola (1+1), dodamo indikator fenolftalein, titriramo z 0,13 M raztopino KOH do preskoka barve in si zabeležimo porabo 3,7 cm3. a) Kakšen je barvni preskok indikatorja? b) Zapišite enačbo reakcije! c) Izračunajte ustrezno kemijsko konstanto (določeno »število«) omenjenega lipida! d) Zakaj vzorca ne segrejemo? e) Zakaj ne naredimo tudi slepega vzorca? f) Čemu uporabimo omenjeno zmes topil? Odg.: b) 2RCOOH + KOH RCOOK + H O→ ; c) kislinsko število 4,3; d) ne izvajamo hidrolize triacilglicerola; glej tudi skripta Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Lipidi.

Saponifikacijsko število 14. Izračunajte saponifikacijsko število enostavnega triacilglicerola, ki smo ga sintetizirali iz

glicerola in stearinske (oktadekanojske) kisline! Napišite tudi enačbo sinteze! Rešitev: Saponifikacijsko število je definirano kot masa kalijevega hidroksida (mg), ki ga

potrebujemo za popolno hidrolizo 1,0 g masti ali olja.

Sinteza: OH

OH

OH

C17H35COOH

C17H35

C17H35

C17H35

O CO

CH O CO

O CO

CH2

CH2

gliceril tristearat

CH

CH2

CH2

+ 3H+

+ 3H2O

glicerol stearinska kislina Hidroliza:

C17H35

C17H35

C17H35

O CO

CH O CO

O CO

CH2

CH2

gliceril tristearat

OH

OH

OH

+ 3 KOH CH

CH2

CH2

+ 3

glicerol

C17H35COOK

kalijev stearat lipidM = 890 g⋅mol-1

Lipidi

76

KOHM = 56,1 g⋅mol-1

lipid 3KOH lipid -1

lipid

1 00g3 3 3 3 37 10 mol890g mol

mn n

M−= ⋅ = ⋅ = ⋅ = ×

⋅, ,

3 1KOH KOH KOH 3 37 10 mol 56 1g mol 0 189gm n M − −= ⋅ = × ⋅ ⋅ =, , ,

Rezultat: Saponifikacijsko število je 189. 15. 15,0 g spojine gliceril palmitat dioleat popolnoma umilite z 250 mL vodne raztopine KOH.

a) Napišite kemijsko enačbo reakcije in imenujte produkte! b) Izračunajte, kolikšna mora biti koncentracija baze! Rešitev: a)

O CO

O CO

C17H33

CH2

CH2

C15H31

C17H33

+ 3 KOH

CH2

CH

CH2

OH

OH

OH

+ +C15H31COOK 2 C17H33COOK

kalijev palmitat kalijev oleat

CH O CO

glicerol

b)

lipidM = 858 g⋅mol-1

lipidKOH lipid -1

lipid

15 0g3 3 3 0 0524 mol858 g mol

mn n

M= ⋅ = ⋅ = ⋅ =

⋅, ,

KOHKOH

0 0524 mol 0 2096mol / L0 250L, ,

,n

cV

= = =

16. Koliko cm3 raztopine kalijevega hidroksida s koncentracijo 0,500 mol/dm3 potrebujemo za

popolno saponifikacijo 10,0 g gliceril tripalmitata? (palmitinska kislina je heksadekanojska kislina)

Rezultat: 74,3 mL

17. Izračunajte saponifikacijsko število enostavnega triacilglicerola, ki smo ga sintetizirali iz

glicerola in lavrinske (dodekanojske) kisline! Napišite tudi enačbo sinteze!

Rezultat: 263 18. Kokosovo maslo ima saponifikacijsko število 252, sončnično olje pa 190. Katera maščoba

vsebuje maščobne kisline z večjimi molskimi masami?


77

Odg.: Druga maščoba vsebuje maščobne kisline z večjimi molskimi masami. 19. Koliko mL 2,5 M raztopine KOH potrebujemo za popolno saponifikacijo 1,0 g maščobe, ki

vsebuje 80 % gliceriltristearata?

Rezultat: 1,1 mL 20. Koliko kg kalijevega mila dobimo pri saponifikaciji 1,0 kg maščobe, ki vsebuje 80 %

gliceriltristearata, če je izkoristek 95 %? Napišite urejeno enačbo reakcije!

Rezultat: 0,83 kg 21. Za popolno hidrolizo 2,00 g masti potrebujete 6,70 mL 1,00 M raztopine KOH. Izračunajte

saponifikacijsko število masti! Napišite urejeno splošno enačbo saponifikacije! Rezultat: 188 22. Zakaj pri moramo pri določanju saponifikacijskega števila uporabiti povratni hladilnik? V

nekaj stavkih opišite njegovo delovanje!

Pomoč: izhlapevanje topila (etanol) 23. Koliko mL 0,50 M raztopine NaOH potrebujete za popolno hidrolizo 9,8 g

gliceriltristearata? Ponazorite dogajanje z urejeno enačbo reakcije!

Rezultat: 66 mL 24. S splošno enačbo ponazorite umiljenje triacilglicerola! Razložite, zakaj in kako je

saponifikacijsko število merilo za velikost molekule (dolžino stranskih verig triacilglicerola). Zakaj porabimo za saponifikacijo 1 mola triacilglicerola 3 mole KOH?

25. Razložite bistveno razliko med slepim vzorcem pri določanju saponifikacijskega števila in

pri določanju peroksidnega števila! Zakaj je v enem primeru poraba titranta za slepi vzorec večja kot za pravi vzorec, v drugem pa manjša kot za pravi vzorec?

26. Pri določanju saponifikacijskega števila maščobe smo uporabili slabo pomito steklovino,

na stenah je ostalo nekaj NaOH od prejšnjega poskusa. Ali bi te nečistoče vplivale na rezultat?

27. Kako smo pri vajah določili saponifikacijsko število olja? Opišite princip metode,

ponazorite reakcije, ki pri tem potekajo z urejenimi kemijskimi enačbami in navedite, katere reagente smo dodajali v prebitku in katere v stehiometrični količini!

Lipidi

78

28. Za popolno hidrolizo gliceriltristearata v treh gramih olja smo potrebovali 3,0 cm3 2,5 mol·dm-3 raztopine KOH. Koliko utežnih odstotkov gliceriltristearata vsebuje preiskovano olje?

Rezultat: 74 %

29. Koliko ml 0,50 mol·dm-3 raztopine KOH potrebujete za popolno hidrolizo 9,8 g

gliceriltristearata?

Rezultat: 66 mL 30. Koliko gramov kalijevega hidroksida potrebujemo za hidrolizo 6 gramov maščobe s

saponifikacijskim številom 195?

Rezultat: 1,17 g 31. Za popolno hidrolizo gliceril tristearata v treh gramih olja smo potrebovali 3,0 ml

2,50 mol·dm-3 raztopine KOH. Kolikšno je saponifikacijsko število omenjene maščobe?

Rezultat: 140 32. Koliko gramov KOH potrebujemo za hidrolizo gliceril trioktanoata v 15 g maščobe?

Maščoba vsebuje 80 utežnih % gliceril trioktanoata.

Rezultat: 4,3 g 33. V kateri maščobi A ali B je molska masa zaestrenih maščobnih kislin večja A-maščoba s saponifikacijskim številom 80 B-maščoba s saponifikacijskim številom 180 Odg.: A 34. Ugotovi, v katerem primeru je saponifikacijsko število večje! Vzorec vsebuje A - gliceril tributanoat B - gliceril trioktanoat Odg.: A 35. Pri katerem vzorcu maščobe A ali B smo za hidrolizo triacilglicerolov potrebovali več

KOH: A-maščoba, ki ima saponifikacijsko število 100, B-maščoba, ki ima saponifikacijsko število 150? Odg.: B


79

36. Saponifikacijsko število maščobe je 185. Koliko cm3 raztopine kalijevega hidroksida s koncentracijo 0,567 mol/dm3 smo porabili za popolno hidrolizo 2,50 g te maščobe? Kaj lahko poveste o maščobi s saponifikacijskim številom 185, če jo primerjate z maščobo, ki ima saponifikacijsko število 200?

Rezultat: 14,5 mL

37. Pri določanju saponifikacijskega števila smo za nevtralizacijo KOH v slepem vzorcu porabili 15,8 mL 0,0993 M raztopine HCl, za nevtralizacijo vzorca triacilglicerola po umiljenju pa 10,2 mL 0,0993 M HCl. Koliko molov KOH je reagiralo pri saponifikaciji vzorca? Zakaj je poraba raztopine HCl za nevtralizacijo slepega vzorca večja kot za nevtralizacijo vzorca? Kateri indikator smo uporabili in kakšen je bil barvni preskok?

Rezultat: 0,556 mmol KOH, fenolftalein

38. Za določanje saponifikacijskega števila smo zatehtali 1,13 g sončničnega olja, dodali

25 cm3 alkoholne raztopine kalijevega hidroksida in segrevali pri vrenju 30 minut. Za titracijo smo porabili 25,3 cm3 raztopine klorovodikove kisline s koncentracijo 0,139 mol/dm3. Vzporedno smo naredili še slepi poskus in za titracijo porabili 49,6 cm3. a) Kateri indikator smo uporabili?

b) Koliko mg kalijevega hidroksida se je porabilo pri reakciji z oljem? c) Izračunajte saponifikacijsko število! d) Napišite enačbi kemijskih reakcij, s katerima opišete ta analizni postopek!

Rezultat: a) fenolftalein; b) 189 mg; c) 168 39.

O CO

CH O CO

O CO

C9H19

C19H31

C9H19

CH2

CH2

a) Navedeni triacilglicerol sodi med: i) preproste triacilglicerole ii) sestavljene triacilglicerole

b) Ali je navedeni triacilglicerol i) nasičena ali ii) nenasičena maščoba

c) Koliko dvojnih vezi med C atomi vsebuje navedena maščoba? d) Katero od navedenih števil bo večje? Utemeljite!

i) kislinsko ii) saponifikacijsko

f) Izračunajte saponifikacijsko število (KOH (mg)/olje (g)) navedenega triacilglicerola!

Odg.: a) ii; b) ii; c) 4 dvojne vezi; d) ii; e) 245

Lipidi

80

*40. Koliko molov kalijevega mila dobimo pri saponifikaciji 2,893 molov triglicerilstearata, če je izkoristek reakcije 95 % in če pri čišcenju produkta izgubimo še 10 % mila?

Rezultat: 7,4 mol

Jodovo število 41. a) Koliko g joda reagira z 250 g spojine gliceril palmitat dioleat? Napišite racionalno

kemijsko formulo omenjenega lipida! b) Izračunajte ustrezno kemijsko konstanto (število) omenjenega lipida! c) Zakaj omenjeno konstanto sploh določamo?

Rešitev: a)

O CO

CH O CO

O CO

C17H33

C17H33

C15H31

CH2

CH2

gliceril palmitat dioleat

lipidM = 858 g⋅mol-1

Oleinska kislina (oktenojska kislina) je enkrat nenasičena maščobna kislina, torej se na 1 mol omenjenega lipida adirata 2 mola joda:

2

lipidI lipid -1

lipid

250g2 2 2 0 583mol858g mol

mn n

M= ⋅ = ⋅ = ⋅ =

⋅,

2 2 2

-1I I I 0 583mol 254g mol 148gm n M= ⋅ = ⋅ ⋅ =,

b) Jodovo število je definirano kot masa joda (g), ki se adira na 100 g maščobe.

lipidlipid -1

lipid

100 g 0 117 mol858g mol

mn

M= = =

⋅,

2 2 2 2

-1I I I lipid I2 2 0 117mol 254 g mol 59 4 gm n M n M= ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ =, ,

Odg.: a) Reagira 148 g joda; b) Jodovo število je 59,4; c) Z jodovim številom določamo

stopnjo nenasičenosti maščobe. 42. Kako ste pri vaji Lipidi določili jodovo število?


81

43. Kateri strukturni element maščob določamo, ko določamo jodovo število? Kaj sklepate o

kvaliteti dveh maščob, ki imata ob sicer enakih karakteristikah različno jodovo število (vzorec A ima jodovo število 60, B pa 100)?

44. Kateri strukturni element maščob določamo pri jodovem številu? Napišite enačbe

kemijskih reakcij, ki pri tem potekajo! Zakaj je poraba za slepi vzorec večja kot za pravi vzorec?

45. V kateri maščobi je stopnja nenasičenosti prisotnih maščobnih kislin večja:

A- v maščobi, ki ima jodovo število 30, B- v maščobi, ki ima jodovo število 50 Odg.: B

46. Jodovo število neke maščobe je 92. Izračunajte število molov dvojnih vezi v treh gramih

preiskovane maščobe. Rezultat: 1,1 × 10-2 mol 47. Kratko in jedrnato razložite princip kvantitativnega določanja stopnje nenasičenosti

maščob, ki ste ga spoznali pri kemijskih vajah!

Odg.: Glejte določanje jodovega števila: Vaja Lipidi. 48. Glicerol je popolnoma zaestren s kislino, ki ima 18 C atomov in tri dvojne vezi v molekuli.

a) Izračunajte jodovo število omenjenega lipida! b) V kakšnem agregatnem stanju je pri sobni temperaturi omenjeni lipid? Utemeljite odgovor!

Odg.: a) 262; b) tekočina, ker je tališče nenasičenih maščobnih kislin nižje kot tališče nasičenih maščobnih kislin, pri čemer pa tališče prostih maščobnih kislin ni enako tališču triacilglicerola.

49. Izračunajte volumen vodika pri normalnih pogojih, ki ga potrebujemo za hidrogeniranje

500 g olja z jodovim številom 90,0 v trdno maščobo!

Rezultat: 39,6 L 50. a) Koliko gramov joda je potrebnih za adicijo na vsa nenasičena mesta gliceril trioleata? b) V kakšnem agregatnem stanju je pri sobni temperaturi omenjeni triacilglicerol?

Odgovor utemeljite!

Rezultat: a) 762 g; b) Je v tekočem stanju zaradi nenasičenih maščobnih kislin.

Lipidi

82

51. a) Kako z drugo besedo imenujemo triacilglicerole v vsakdanjem življenju?

b) Kako je z njihovo topnostjo v polarnih topilih in v nepolarnih organskih topilih? Navedite po en primer za vsako izmed topil! c) Kaj vpliva na agregatno stanje triacilglicerolov? Navedite po en primer, kjer triacilglicerole najdemo v trdni in v tekoči obliki! d) Kakšne produkte dobimo, če triacilglicerole hidroliziramo? Kako opravimo to reakcijo? e) Kaj pomeni podatek, da ima eno olje jodovo število 32, drugo pa 125? V čem se razlikujeta omenjeni olji? Odg.: a) maščobe; b) topni v nepolarnih organskih topilih – CCl4, netopni v polarnih – voda; c) število dvojnih vezi, dolžina verige; margarina – trdna, olje – tekoče; d) glicerol, maščobne kisline oz. soli maščobnih kislin; hidroliza v kislem ali alkalnem mediju; e) prvo olje ima manj dvojnih vezi kot drugo olje

52. Za določanje jodovega števila zatehtamo 0,49 g sončničnega olja, dodamo 20 cm3

jodovega bromida v zmesi kloroforma in ocetne kisline in pustimo stati v temi 30 minut, nato dodamo 20,0 cm3 15 % raztopine kalijevega jodida. Za titracijo porabimo 25,3 cm3 raztopine natrijevega tiosulfata(VI) s koncentracijo 0,0987 mol/dm3. Vzporedno naredimo še slepi poskus in za titracijo porabimo 49,6 cm3 raztopine natrijevega tiosulfata(VI).

a) Kateri indikator uporabimo? b) Koliko molov joda in koliko mg joda bi se vezalo pri zgornji reakciji, če bi uporabili

jod (I2)? c) Izračunajte jodovo število! d) Napišite enačbo reakcije joda (ali jodovega bromida) z ustreznim delom

triacilglicerola!

Rezultat: a.) škrobovico; b) 1,20×10-3 mol, 304 mg; c) 62 53. 0,51 g olja ste zatehtali v elermajerico, dodali 15 cm3 kloroforma in 25,0 cm3 raztopine

jodovega bromida v ocetni kislini ter premešano raztopino pustili stati v temi 30 minut. Potem ste dodali 20,0 cm3 vodne raztopine kalijevega jodida in titrirali z raztopino natrijevega tiosulfata(VI), s koncentracijo 0,1017 mol/dm3, do bledo rumene barve, dodali indikator in titrirali še do razbarvanja. Poraba reagenta je bila 10,75 cm3. Vzporedno ste naredili še slepo probo, s katero ste rokovali enako kot z vzorcem, dodali pa niste zatehte olja; poraba reagenta pri slepi probi je bila 49,55 cm3. Kaj ste določali? Kateri indikator ste uporabili? Napišite enačbe kemijskih reakcij, s katerimi ponazorimo poskus in izračunajte odgovarjajoči podatek o tem olju!

Odg.: jodovo število je 98; indikator škrobovica

*54. Pripravili smo triacilglicerol iz linolne (cis,cis-oktadeka-9,12-dienojske) kisline in kaprinske (dekanojske) kisline. Koliko hidroksilnih skupin v glicerolu je v povprečju zaestrenih z nenasičeno maščobno kislino, če je povprečna molska masa sintetiziranega triacilglicerola 662 g/mol?

Odg.: Ena hidroksilna skupina v glicerolu je zaestrena z dvakrat nenasičeno maščobno kislino ali na 1 mol triacilglicerola se vežeta 2 mola joda.


83

Peroksidno število 55. Peroksidno število neke maščobe je 6,8. Izračunajte število molov peroksida v desetih

gramih preiskovane maščobe! Rešitev: Peroksidno število maščob je definirano kot množina peroksida (mmol) v

kilogramu maščobe.

lipidm = 10 g = 1,0 × 10-2 kg

lipid lipidperoksidno številon m= ⋅ = 6,8 × 10-3 mol/kg⋅1,0 × 10-2 kg = 6,81 × 10-5 mol Rezultat: 6,8 × 10-5 mol

56. Kateri strukturni element določamo s peroksidnim številom lipidov? Napišite reakcijo med

jodidnim ionom in dikromatnim(VI) ionom in razložite, kako bi bil popačen rezultat pri določanju peroksidnega števila, če bi nam pred titracijo vzorca padel v elenmajerico kristalček kalijevega dikromata(VI)?

57. Od kod je peroksidno število dobilo ime? Ali je poraba za slepi vzorec večja ali manjša kot

za vzorec? Utemeljite odgovor!

Pomoč: Manjša za slepi vzorec, saj pri slepem (praznem) vzorcu reagirajo samo nečistoče v topilu in v reagentu.

58. Katero olje je bolj kvaliteno, tisto ki ima peroksidno število 5 ali tisto s peroksidnim

številom 10?

Odg.: Prvo olje je bolj kvalitetno. 59. Ali je olje z večjim peroksidnim številom slabše ali boljše kakovosti? Odg.: Olje z večjim peroksidnim številom je slabše kakovosti.

Aminokisline

84

AMINOKISLINE

Splošna vprašanja 1. Kateri dve funkcionalni skupini sta značilni za aminokisline? Napišite strukturni formuli in

imeni teh funkcionalnih skupin in ju označite na primeru poljubne aminokisline! Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije, vaja Aminokisline. 2. Gradniki beljakovin v tkivih so α, L-aminokisline. Kaj pomenita oznaki α in L?

Odg.: Oznake α, β, γ izhajajo iz stare nomenklature in označujejo položaj ogljikovega atoma (prvi, drugi, tretji), na katerem je vezana substituent glede na funkcionalno skupino, po kateri spojino imenujemo. Tako so α−aminokisline tiste, ki imajo amino skupino na prvem ogljikovem atomu glede na karboksilno skupino. Oznaka L pa se nanaša na konfiguracijo, t.j. prostorsko razporeditev atomov ali atomskih skupin na asimetričnem C-atomu. To imenujemo konfiguracija. L-aminokisline pripadajo L-konfuguracijski vrsti, za katero je standard L-glicerolaldehid (relativna konfiguracija).

3. Katere od navedenih spojin sodijo v skupino α-aminokislin?

a) b)

c)

Odg.: a, b 4. Napišite racionalno formulo γ-aminobutanojske kisline! Napišite obliko, v kateri obstaja v

trdnem agregatnem stanju! Ali je omenjena kislina optično aktivna? Odg.: 2 2 2 2NH CH CH CH COOH− − − − ; 3 2 2 2H N CH CH CH COO+ −− − − − ; ne

5. Vse aminokisline ob dodajanju kisline ali baze vežejo ali oddajajo protone. Napišite, v

katerih oblikah se nahaja glicin v nevtralni, v kisli in alkalni vodni raztopini ter oblike poimenujte s splošnim imenom!

CH3

COOHCHNH2

NH2 CH2 CH COOHCH3

CHNH2 CCH2

CH3

O

OH


85

območje pH strukturna formula glicina ime oblike glicina

a) Katero snov potrebujete, da glicin pretvorite iz anionske oblike v kationsko obliko? b) Katero snov potrebujete, da glicin pretvorite iz kationske oblike v anionsko obliko?

Odg.: a) kislino; b) bazo 6. Napišite vse ionske oblike α-aminopropanojske kisline in navedite, v katerem območju pH

prevladuje posamezna oblika! 7. Napišite racionalno formulo tiste oblike alanina (2-aminopropanojska kislina), ki

prevladuje v: a) izoelektrični točki, b) močno kisli raztopini, c) močno bazični raztopini! 8. Katera oblika β-aminopentanojske kisline prevladuje v

a) izoelektrični točki, b) močno kisli raztopini, c) močno bazični raztopini? Napišite tudi racionalne formule vseh treh oblik β-aminopentanojske kisline!

9. Napišite vse ionske oblike naslednjih aminokislin in navedite, v katerem območju pH

prevladuje posamezna oblika! a) 2-amino-3-metilbutanojska kislina (valin) b) 2-amino-3-hidroksibutanojska kislina (treonin) c) 3-fenil-2-aminopropanojska kislina (fenilalalin)

10. Fenilalanin je α-aminokislina, ki jo pogosto najdemo v človeškem telesu. Na α-mestu ima

vezano skupino:

a) Napišite strukturno formulo fenilalanina! b) Ali je navedena aminokislina dobro topna v vodi? c) Napišite kemijsko reakcijo, ki poteče, če se dve molekuli fenilalanina povežeta med

seboj. Označite tudi vez, ki nastane, in jo poimenujte! d) Izoelektrična točka navedene aminokisline je med pH 5 in 6. Prikažite obliko, v kateri

se navedena aminokislina pojavlja v raztopini s pH 3 in v raztopini s pH 10! V kakšni obliki je v trdnem stanju? Posamezne oblike poimenujte!

CH2

Aminokisline

86

Odg.: b) slabo topna (3g/100 g vode); c) peptidna vez d) pH 3: kationska oblika, pH 10: anionska oblika, trdno stanje: dipolarni ion

11. Katere so funkcionalne skupine spojine 2 2NH CH CHCHCOOH ? Spojino imenujte in

razložite spremembo, ki se zgodi po dodatku koncentrirane klorovodikove kisline k vodni raztopini omenjene spojine!

Odg.: 2NH− , COOH− in CH=CH− − ; 4-amino-2-butenojska kislina; nastane kationska oblika aminokisline +

3 2H N CH CH=CH COOH− − − 12. Kako lahko z enačbo ponazorite, da ima vodna raztopina glicina (aminoocetna kislina)

lastnosti šibkega pufra? Utemeljite odgovor! 13. V katerem primeru se bo pH medija manj spremenil: ko dodamo 1 mL vodne raztopine

HCl k 50 mL vode ali k 50 mL vodne raztopine glicina? Odg.: pH medija se bo manj spremenil, če dodamo 1 mL vodne raztopine HCl k 50 mL

vodne raztopine glicina.

14. α-aminopropanojsko kislino lahko dokažemo z ninhidrinskim testom. Razložite, zakaj je to možno in s kemijsko enačbo pokažite nastanek kondenzacijskega produkta! Odg.: Ninhidrinski test je splošni test na aminokisline.

Formolna titracija 15. Z odgovori na naslednja vprašanja utrdite znanje o formolni titraciji:

a) Napišite ravnotežni reakciji glicina v vodi (glicin se lahko obnaša kot kislina ali kot baza)!

b) Katera oblika glicina reagira z metanalom (formaldehidom)? Napišite kemijsko reakcijo!

c) Kako imenujemo reakcijo glicina z metanalom (navedite tip reakcije: npr. substitucija)? Zakaj dodamo metanal raztopini glicina?

d) Kateri reagent (titrant) in kateri indikator uporabimo pri formolni titraciji? (Titrant je raztopina, s katero titriramo.)

e) Katero snov dejansko titriramo pri formolni titiraciji in kakšno je molsko razmerje, v katerem reagira ta snov s titrantom?

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije, vaja Aminokisline.

3 2CH CHNH COOH +

O

O

O

Glejte Laboratorijske vaje iz kemije:vaja Aminokisline.


87

16. 2,0 g serina (3-hidroksi-2-aminopropanojske kisline) smo raztopili v 200 cm3 raztopine in alikvot 25 cm3 analizirali s formolno titracijo (dodali smo prebitek metanala). Titrirali smo z raztopino natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,0495 mol/dm3. Izračunajte porabo reagenta!

Rešitev:

M = 105,092 g · mol-1

n200mL = mol10903,1molg092,105

g0,2 21

−− ×=

⋅=

Mm

n25mL = mol10379,2mL200

mL25 3250mL −×=⋅n

VNaOH = mL48dmmol0495,0mol10379,2

3

3

NaOH

25mL =⋅

×= −

−

cn

Odg.: Pri formolni titraciji raztopine serina smo porabili 48 mL raztopine NaOH.

17. Iz 2,0 g levcina (4-metil-2-aminopentanojske kisline) smo pripravili 200 cm3 raztopine in

alikvot 25 cm3 analizirali s formolno titracijo (dodali smo prebitek metanala). Titrirali smo z raztopino natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,0495 mol/dm3. Izračunajte porabo reagenta!

Rezultat: 39 mL

18. Iz 2,00 g treonina (3-hidroksi-2-aminobutanojske kisline) smo pripravili 200,0 cm3

raztopine in alikvot 25,0 cm3 analizirali s formolno titracijo (dodali smo prebitek metanala). Titrirali smo z raztopino natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,0495 mol/dm3. Izračunajte porabo reagenta!

Rezultat: 42,4 mL

19. Koliko g 2-amino-3-metilpentanojske kisline (izolevcina) vsebuje 250 cm3 vodne

raztopine, če je formolna titracija alikvota 50 cm3 potekala takole: dodali smo prebitek nevtraliziranega metanala, titrirali z raztopino natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,10017 mol · dm-3 in porabili 38,1 mL raztopine reagenta. Kateri indikator smo uporabili, opišite tudi barvni preskok?

Rezultat: 2,50 g, fenolftalein

20. 25,0 cm3 vodne raztopine 2-amino-3-metilpentanojske kisline (izolevcina), z masnim

deležem 1,67 % in z gostoto 1,025 g · cm-3 analiziramo s formolno titracijo. Kakšna je poraba reagenta NaOH s koncentracijo 0,125 mol · dm-3?

CH2OH CH

NH2

COOH

Aminokisline

88

Rezultat: 26,1 mL 21. Iz aminokisline serina (2-amino-3-hidroksipropanojska kislina) smo pripravili 200 cm3

raztopine in alikvot 25,0 cm3 analizirali s formolno titracijo (dodali smo prebitek metanala). Titrirali smo z raztopino natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,0495 mol/dm3 ter porabili 18,3 cm3 reagenta. Izračunajte molarno koncentracijo serina v raztopini in maso serina v alikvotu in celotnem vzorcu! Napišite enačbe kemijskih reakcij!

Rezultat: 0,0362 mol · dm-3; 0,0952 g; 0,762 g

22. 25,0 cm3 vzorca fenilalanina razredčimo na 200 cm3. Odpipetiramo 25,0 mL razredčenega vzorca (alikvot), dodamo 10,0 cm3 raztopine formaldehida (c = 0,483 mol/dm3), nekaj kapljic fenolftaleina in titriramo z raztopino NaOH (c = 0,0821 mol/dm3). Za nevtralizacijo porabimo 18,1 cm3 raztopine NaOH. a) Izračunajte molarno koncentracijo in maso alanina v alikvotu! b) Izračunajte molarno koncentracijo in maso alanina v vzorcu! Rezultat: a) c = 0,0594 mol/dm3, m = 245 mg; b) c = 0,476 mol/dm3, m = 1,96 g

23. 25,0 cm3 vzorca alanina razredčimo na 500 cm3. Odpipetiramo 50,0 mL, dodamo prebitno

množino formaldehida, nekaj kapljic fenolftaleina in titriramo z raztopino NaOH (c = 0,09321 mol/dm3). Za nevtralizacijo porabimo 15,3 cm3 raztopine NaOH. a) Poimenujte alanin s sistematičnim imenom! b) Ali je alanin α-, β- ali γ-aminokislina? c) Izračunajte molarno koncentracijo in maso alanina v alikvotu! d) Izračunajte molarno koncentracijo in maso alanina v vzorcu! Rezultat: a) 2-aminopropanojska kislina; b) α-aminokislina; c) c = 0,0285 mol/dm3, m = 0,127 g; d) c = 0,570 mol/dm3, m = 1,27 g

24.

a) b) c) d)

a) V katero skupino organskih spojin sodijo navedeni primeri in povejte, katere izmed navedenih spojin najbolj pogosto srečamo v naravi?

b) Spojine razvrstite v ustrezno skupino glede na položaj obeh funkcionalnih skupin (α, β, γ)!

c) Opišite, njihovo topnost v vodi in v etanolu! d) V kakšni obliki se navedene spojine lahko nahajajo v vodnih raztopinah? Napišite en

primer! e) V kakšni obliki se nahaja spojina b) v raztopini s pH 10,0? f) Kakšno obarvanje dobimo, če navedenim spojinam dodamo raztopino ninhidrina? Ali

poteče reakcija z vsemi navedenimi spojinami?

C COOHH

HNH2

C COOHCH3

HNH2C COOH

CH3

HCH2NH2C COOH

CH3

HCH2CH2NH2


89

g) Na kakšen način lahko kvantitativno določimo koncentracijo spojine b)? Katere reagente potrebujemo? Ali je mogoča direktna titracija z raztopino baze? Utemeljite!

h) Koliko (volumen) standardne raztopine NaOH (c = 0,09649 mol/dm3) potrebujemo za kvantitativno analizo 50 cm3 vzorca, ki vsebuje 0,0915 g spojine b)?

i) Izračunajte molarno koncentracijo glicina v 50 cm3 vzorca in maso glicina v 1 dm3 vzorca z enako koncentracijo!

Odg.: a) aminokisline, α-aminokisline: b,d; b) α: b, d; β: c; γ: a; c) dobro topne v vodi in slabo topne v etanolu; d) anionska oblika, dipolarni ion, kationska oblika; e) anionska oblika; f) modro-vijolično; samo z b in d; g) dodamo formaldehid, fenolftalein, titriramo z NaOH; direktna titracija ni mogoča zaradi dipolarnega iona; h) V = 12,6 mL; i) c = 0,0244 mol/dm3; m = 1,83 g

*25. Vzorec, ki ga analiziramo, vsebuje glicin. Ker ne vemo, kakšna je njegova koncentracija, naredimo več analiz. • Pripravimo trikrat po 50 mL raztopine vzorca, vsaki raztopini dodamo po 5 mL nevtralizirane raztopine formaldehida, indikator in vsak vzorec titriramo z raztopino NaOH (c = 0,09649 mol/L). Do obarvanja pride, ko prvemu vzorcu dodamo 10,6 mL raztopine NaOH, drugemu in tretjemu vzorcu pa po 10,5 mL raztopine NaOH. • V tri erlenmajerice odpipetiramo po 50 mL raztopine vzorca dodamo v vsako po10 mL nevtralizirane raztopine formaldehida, indikator in pripravljene vzorce titriramo z raztopino NaOH (c = 0,09649 mol/L). Do obarvanja pride, ko prvemu in tretjemu vzorcu dodamo po 14,6 mL raztopine NaOH, drugemu vzorcu pa 14,7 mL raztopine NaOH. • V tri erlenmajerice odpipetiramo po 50 mL raztopine vzorca, v vsako dodamo po 15 mL nevtralizirane raztopine formaldehida, indikator in titriramo z raztopino NaOH (c = 0,09649 mol/L). Do obarvanja pride, ko prvemu vzorcu dodamo 14,7 mL raztopine NaOH , drugemu in tretjemu vzorcu pa po 14,6 mL raztopine NaOH. a) Izračunajte molarno koncentracijo in maso glicina v vzorcu! b) Ali je navedenih eksperimentov dovolj, da smo v rezultat prepričani? Je eksperimentov

preveč? Opišite, kaj se pri vsakem izmed eksperimentov zgodi! Rezultat: a) c = 0,0283 mol/dm3; m = 106 mg; b) dovolj; pri prvi analizi je formaldehida premalo, zato je rezultat napačen

Raztopine aminokislin 26. Pripravljeno imate vodno raztopino glicina. 1,00 dm3 te raztopine vsebuje 1,00 mol

topljenca. Kolikšna je masa topila v 0,500 dm3 raztopine, če je gostota raztopine 1,10 g/cm3?

Rezultat: 513 g 27. V 50 gramih zmesi je 0,20 mol glicilglicina. Kolikšen je masni delež glicilglicina v zmesi?

glicilglicin

CH

H

COOH

NH C CO

H

H

NH2

Aminokisline

90

Rezultat: 53 % *28. V 500 gramih zmesi je 0,20 mol dipeptida aminokislin alanina (2-aminopropanojska

kislina) in valina (2-amino-3-metil butanojska kislina). Kolikšen je masni delež omenjenega dipeptida v zmesi?

Rezultat: 37 %


91

OGLJIKOVI HIDRATI

1. V katero skupino spojin spadata glukoza in fruktoza? Opredelite razliko med njima! 2. Zakaj sta empirični formuli glukoze in fruktoze enaki in v čem se razlikujeta njuni

polstrukturni formuli? 3. Napišite strukturno formulo poljubne tetroze, ketopentoze in aldotrioze! 4. Kaj so arabinoza, glukoza in fruktoza glede na število ogljikovih atomov v molekuli in

mesto karbonilne skupine v molekuli? Odg.: Arabinoza je aldopentoza, glukoza je aldoheksoza, fruktoza je ketoheksoza. 5. Napišite strukturno Haworthovo projekcijsko formulo α-D-glukoze in izračunajte masne

deleže elementov v spojini!

Rezultat: 6,66 % H; 53,33 % O; 40,00 % C 6. Kaj pomenita oznaki D in (–) v zapisu D-(–)-fruktoza? Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Specifična sučnost. 7. Pojasnite, kaj pomenita oznaki (+) in D v D-(+)-glukozi!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Specifična sučnost.

8. S katerim testom bi razlikovali heksozo od pentoze? Ponazorite reakciji s enačbama! Odg.: Seliwanoffov, Molischev in Bialov poizkus; nastanek 5-(hidroksimetil)-2-

furaldehida po reakciji heksoze oz. nastanek 2-furaldehida po reakciji pentoze z močno kislino je opisan v: Laboratorijske vaje iz kemije, vaja Ogljikovi hidrati.

9. Imenujte produkt, ki nastane pri segrevanju in ob učinkovanju konc. HCl na vodno

raztopino D-glukoze! Napišite kemijsko enačbo in pojasnite praktični pomen omenjene kemijske reakcije!

Ogljikovi hidrati

92

Odg.: 5-(hidroksimetil)-2-furaldehid (Laboratorijske vaje iz kemije, vaja Ogljikovi hidrati); na reakciji med nastalo spojino ter različnimi aromatskimi alkoholi in amini so osnovani nekateri kvalitativni testi za določanje ogljikovih hidratov.

10. Napišite, kako glukoza reagira s koncentrirano, močno mineralno kislino (H2SO4), z

razredčeno klorovodikovo kislino, s fenilhidrazinom in s Tollensovim reagentom! 11.

A B C D

a) V katero skupino organskih spojin sodijo zgornje molekule? Napišite, ali gre za L ali D izomer!

b) Opišite njihovo topnost v vodi in etanolu? c) Kakšne barve so produkti reakcij med navedenimi spojinami in Seliwanoffovim

reagentom? Utemeljite! d) S katerimi navedenimi spojinami poteče reakcija s fenilhidrazinom? Kako imenujemo

produkte teh reakcij? e) S katerimi navedenimi spojinami poteče reakcija s Tollensovim reagentom? Napišite en

primer reakcije! Odg.: a) ogljikovi hidrati; L-izomer: B; D-izomer: A, C, D; b) dobro topne v vodi, slabo topne v etanolu; c) A: zelena (pentoza), B: rožnata (aldoheksoza), C: zelena (pentoza), D: rdeča (ketoheksoza); d) z vsemi, osazoni; e) z vsemi

12. Napišite poljubne formule aldopentoze, aldoheksoze in ketoheksoze! a) Kako s skupnim imenom imenujemo navedene spojine? b) Opišite njihovo topnost v nepolarnih in polarnih topilih? c) S katerimi izmed navedenih spojin poteče reakcija s Tollensovim reagentom? Kako

opazimo potek reakcije? d) Na kakšen način lahko razlikujemo med navedenimi spojinami? Odg.: a) ogljikovi hidrati; b) netopni v nepolarnih topilih, dobro topni v polarnih topilih; c) z vsemi, Ag zrcalo; d) Seliwanoffov, Molischev in Bialov poizkus.

13. Kakšne so podobnosti in razlike (struktura in lastnosti) med škrobom in celulozo?

Odg.: Glejte ustrezno literaturo!

CH2OHCC

OHOH

C OHHCH2OH

CHOC OHC HHOC OHHC HHOCH2OH

HCH2OHCC

OHOH

C OHHC OHHCH2OH

C HOHC OHHC OHHCH2OH

CHO


93

14. Koliko g osazona dobimo pri sintezi iz 30,0 g D-glukoze in 70,0 g fenilhidrazina ob dodatku prebitka ledocetne kisline, če je izkoristek reakcije 75 %? Napišite tudi enačbo reakcije!

Rešitev: Enačbo reakcije si poglejte v: Laboratorijske vaje iz kemije, vaja Ogljikovi hidrati. Izhajamo iz množinskega razmerja:

osazonzinfenilhidra

glukoza 3n

nn ==

mol64730molg14108g070

1zinfenilhidra

zinfenilhidrazinfenilhidra ,

,,

Mm

n =⋅

== −

mol2158,03

mol6473,03

zinfenilhidra ==n

osazon1glukoza

glukozaglukoza mol16650

molg16180g030 n,

,,

Mm

n ==⋅

== −

Ker je fenilhidrazin v primerjavi z glukozo v prebitku (0,2158 mol > 0,1665 mol), velja, da

pri 100 % izkoristku nastane 0,1665 mol osazona. g7,59molg40,358mol1665,0 1

osazonosazon%)100(osazon =⋅×=×= −Mnm

pri 75 % izkoristku je masa osazona:

g45g8,4475,0g7,59%)75(osazon ≈=×=m Rezultat: 45 g

15. Izračunajte praktični in teoretični izkoristek, če 2,0 g glukoze reagira s prebitkom

fenilhidrazina v prisotnosti koncentrirane ocetne kisline, pri čemer dobimo 3,2 g produkta. Napišite tudi enačbo kemijske reakcije in poimenujte produkt!

Odg.: Teoretični izkoristek je 4,0 g in praktični 80 %.

16. Pri gravimetričnem določanju D-glukoze tehtamo adicijski produkt s fenilhidrazinom. Iz

100 g vzorca, ki vsebuje glukozo, smo dobili 12 g produkta. Napišite reakcijo, poimenujte produkt in izračunajte masni delež D-glukoze v vzorcu! Pri tem upoštevajte, da so v vzorcu poleg glukoze tudi nečistoče oz. snovi, ki ne reagirajo s fenilhidrazinom in predpostavite 100 % izkoristek reakcije.

Rezultat: 6,0 %

Ogljikovi hidrati

94

17. Koliko g kalcijevega karbonata se izloči, če ogljikov dioksid, ki nastane pri alkoholnem vrenju 360 g glukoze, uvajamo v raztopino, ki vsebuje prebitno količino kalcijevega hidroksida? Predpostavimo, da reakcija poteče kvantitativno!

Pomoč: enačbi kemijskih reakcij:

6 12 6 3 2 2C H O 2CH CH OH 2CO→ + Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

Rezultat: 400 g 18. Kolikšen je masni delež topljenca v 3000 g vodne raztopine glukoze s koncentracijo

1,06 mol · dm–3? Gostota omenjene raztopine je 1,14 g · cm–3. Rezultat: 16,7 % 19. Saharoza je na voljo v zmesi, v kateri je še 10 % primesi (nečistoč). Koliko te zmesi

moramo zatehtati, da bomo pripravili 100 ml vodne raztopine saharoze s koncentracijo 0,10 mol · dm–3?

Rezultat: 3,8 g 20. Merimo kot zasuka za vodno raztopino saharoze. Koliko je masna koncentracija topljenca,

γ v g · cm–3, če smo pri dolžini kivete l = 2,0 dm izmerili kot zasuka linearno polarizirane svetlobe, α , 20,2°? Specifična sučnost saharoze, [ ]tλα je + 66,5°.

Reršitev: Specifična sučnost je kot zasuka optično aktivne snovi na enoto masne

koncentracije in dolžine kivete. Masno koncentracijo optično aktivne snovi, γ, izračunamo z naslednjim izrazom:

[ ]

3tλ

cmg15,05,66dm0,2

2,20αlαγ −⋅=

°⋅°

=⋅

=

Odg.: Masna koncentracija saharoze je 0,15 g · cm-3. 21. Izračunajte, koliko mg alkohola se razvije pri alkoholni fermentaciji (delovanje kvasovk),

če 5,00 g D-glukoze raztopite v 10,0 mL vode in segrevate pri 35 °C! Napišite enačbo kemijske reakcije!

Rezultat: 2,56 × 103 mg 2236126 CO2OHCHCH2OHC +→


95

KVANTITATIVNO DOLOČANJE VITAMINA C 1. Napišite polstrukturno formulo vitamina C in označite kiralne C atome z zvezdico!

Odg.: Kiralni C atom je tisti, na katerega so vezani štirje različni atomi ali atomske skupine. V molekuli vitamina C sta kiralna C atoma 4 in 5; glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Kvantitativno določanje vitamina C, slika I ali II.

2. Opišite, kako smo določili, koliko vitamina C je v vzorcu! Pri razlagi si pomagajte z

ustreznimi enačbami kemijskih reakcij! Na kateri kemijski lastnosti spojine temelji analiza?

3. Kolikšna je masna koncentracija vitamina C v soku, če smo z analizo ugotovili, da 50 mL

soka vsebuje 2,0 ×10–4 mol vitamina C? Rezultat: 0,70 g · dm–3 4. Kolikšna je vsebnost vitamina C (izražena v mg/g) v praškastem vzorcu? Vsebnost vitamina

C smo določili tako, da smo 4,24 g praškastega vzorca raztopili v ustrezni količini vode, dodali KI, HCl in škrobovico ter do končne točke titrirali z raztopino KIO3 (koncentracija je 0,1021 mol · dm–3). Porabili smo 20,2 mL raztopine KIO3.

Rezultat: 25,7 mg/g 5. V erlenmajerici odpipetiramo po 50 cm3 in 100 cm3 vzorca sadnega soka. Enega od

vzorcev segrevamo 20 min na 100°C, potem pa obema vzorcema dodamo prebitno množino KI, raztopino HCl in škrobovico. Za titracijo prvega vzorca porabimo 8,5 cm3 raztopine KIO3 (c = 0,0095 mol · dm–3), za titracijo drugega vzorca pa 12,2 cm3 te raztopine. a) Zakaj za analizo izberemo v nalogi opisan postopek, ne pa direktne titracije z jodovico? b) Kateri indikator smo uporabili pri vaji in kako se mu je spremenila barva? c) Koliko vitamina C (masa in delež) je razpadlo med segrevanjem? d) Koliko vitamina C (masa in delež) je po segrevanju v soku še ostalo?

Odg.: a) kalijev jodat(V) je primarni standard; s tehtanjem topljenca (KIO3) pripravimo raztopino z natančno poznano koncentracijo; b) škrobovica, brezbarvna – temno vijolična; c) 24 mg, 28 %; d) 61 mg, 72 %

6. Na etiketi sadnega soka preberemo podatek, da 1 dL soka vsebuje 66 mg vitamina C. V

laboratoriju imamo na razpolago trdni kalijev jodid, raztopino HCl (c = 1,0 mol · dm–3), škrobovico in raztopino KIO3 z molarno koncentracijo 3,0 × 10-3 mol · dm–3. Želimo se prepričati, če podatek o vsebnosti vitamina C na etiketi drži.

Kvantitativno določanje vitamina C

96

a) Katere kemijske pripomočke bi potrebovali za analizo? Za vsakega izmed pripomočkov navedite, zakaj bi ga uporabili!

b) Napišite urejene enačbe reakcij, ki potečejo pri omenjeni analizi in določite množinska razmerja med reaktanti oz. produkti!

c) Predpostavimo, da se −3IO kvantitativno pretvori v I2 ob stehiometrični porabi −I in H+.

Kolikšna volumna raztopin KIO3 in HCl bi porabili, da bi bila vaša analiza čim bolje izvedena s stališča natančnosti analize in racionalne uporabe reagentov? Nazadnje opišite celoten postopek analize (s konkretnimi številkami)!

d) Kako bi se eksperimenta lotili, če bi bil podatek o vsebnosti vitamina C na etiketi popolnoma nečitljiv? Katere dodatne težave pri analizi bi nastopile? Na kakšen način bi jih razrešili?

Odg.: a) pipeta, erlenmajerica, tehtnica, kapalka, bireta; c) 50 mL soka, mKI > 52 mg, VHCl

> 0,4 mL, 3KIOV = 20, 8 mL

7. Izračunajte pH raztopine vitamina C, če raztopimo 0,450 g spojine v 250,0 cm3 raztopine!

Pri računu upoštevajte, da se vitamin C pri teh pogojih obnaša kot monoprotična kislina s pKa = 4,25!

Rezultat: 3,12

8. Askorbinska kislina ima konstanti disociacije pKa1 = 4,25 in pKa2 = 11,79. Koliko bazna

(protična) je askorbinska kislina?

Rezultat: dvobazna (diprotična) 9. Pri določanju molske mase askorbinske kisline smo raztopili 5,4868 g kisline v 200,0 cm3

raztopine. 50,00 cm3 te raztopine smo titrirali z raztopino natrijevega hidroksida s koncentracijo 0,2211 mol · dm–3. Med titracijo smo spremljali pH raztopine in dosegli ekvivalentno točko, ko smo dodali 35,23 cm3 raztopine baze. V teh pogojih se askorbinska kislina obnaša kot monoprotična kislina, HA! a) Izračunajte molsko maso askorbinske kisline! b) Ko dodamo 20,00 cm3 raztopine natrijevega hidroksida, je pH raztopine 4,37.

Izračunajte Ka askorbinske kisline!

Rezultat: a) 176,1; b) 5,60·10–5


97

SPLOŠNE IN KOMBINIRANE NALOGE

1. Poimenujte naslednje spojine:

a) b)

c) d)

e) f)

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) in e) vaja Alkoholi; b) vaja Aldehidi in

ketoni; c) 4-aminofenol (p-aminofenol); d) vaja Karboksilne kisline; f) vaja Lipidi. 2. Napišite imena naslednjih spojin ter napišite, v katero skupino spojin spadajo:

a)

O

NH2

C

b)

O

O

CO

CH3

CH3

C

c)

O

O

CO

C

d) HH

COOHH2N

e)

H3CCHCHO

CH3 f)

O

NH2

CH3 C

OH

NH2

CH2

CH2

COOH

COOH

CH3 CH CH2 CH CH2 CH3

Cl OH

C17H35COOH

CH3 CH CH2 CH2 OHCH3

CH3 CH C CH2 CH3

CH3

O

Splošne in kombinirane naloge

98

g)

Odg.: a) amid benzojske kisline, derivati karboksilnih kislin; b) anhidrid etanojske kisline, derivati karboksilnih kislin; c) anhidrid benzojske kisline, derivati karboksilnih kislin; d) glicin, aminokisline; e) 2-metilpropanal, aldehidi; f) amid etanojske kisline, derivati karboksilnih kislin; g) triglicerid, ester glicerola in oktadekanojske, cis-9-oktadekaenojske in tetradekanojske kisline, derivati karboksilnih kislin.

3. Določite funkcionalne skupine in imenujte spojine:

a) 3 3CH CHOHCH b) 3 2CH CHCH c) 2CH CHBr

Odg.: a) OH− , propan-2-ol; b) CH=CH− − , propen; c) Br− in CH=CH− − , bromoeten 4. Napišite strukturne formule naslednjih spojin:

a) metil formiat, b) aceton, c) butan-2-on, d) salicilna kislina, e) mlečna kislina, f) sečnina, g) 4-aminofenol (p-aminofenol)!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a), d), e) in f) vaja Karboksilne kisline; b) in c) vaja Aldehidi in ketoni; g) glejte točko c) v nalogi 1.

5. Napišite strukturne formule naslednjih spojin:

a) amid benzojske kisline, b) bakrov acetat, c) 3-kloropentan, d) 4-metilfenol, e) 2,6-dihidroksianilin, f) 3-bromoheksan!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) in b) vaja Karboksilne kisline; c) in f) vaja Alkoholi; d) vaja Fenoli in etri; e) 2,6-dihidroksianilin je derivat benzena, kjer so na

CH3(CH2)12

(CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

CH3

O

CO

O

O

C

O

COCH2

CH2

CH

(CH2)16


99

aromatsko jedro vezane amino skupina −NH2 ter na drugem in šestem ogljikovem atomu −OH skupina.

6. Napišite strukturne formule naslednjih spojin: a) n-butil acetat, b) 2-metilbutan-3-on, c) 2-amino-4-kloropentanojska kislina, d) 3-kloropropanal, e) N-etilmetilamin!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) in c) vaja Karboksilne kisline; b) in d) vaja Aldehidi in ketoni; e) CH3-NH-CH2-CH3;

7. Napišite strukturne in molekulske formule naslednjih spojin:

a) benzojska kislina, b) hidroksimetilfurfural, c) amid ocetne kisline, d) fenilhidrazin!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) in c) vaja Karboksilne kisline; b) vaja Ogljikovi hidrati; d) vaja Aldehidi in ketoni.

8. Napišite strukturne formule naslednjih spojin ter napišite, v katero skupino spojin spadajo:

a) 3-metilbutan-2-on, b) 2-amino-4-kloropentanojska kislina, c) 3-kloro-4-metilpentan-2-ol, d) 2-etil-3-bromobutanal! Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) in d) vaja Aldehidi in ketoni; b) vaja Karboksilne kisline; c) vaja Alkoholi.

9. Napišite strukturne formule metana, metanola, formaldehida in mravljinčne kisline. 10. Napišite strukturne formule naslednjih spojin in zapisane spojine tudi imenujte:

a) primarni alkohol, b) sekundarni alkohol, c) terciarni alkohol, d) fenol, e) enostavni eter!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a), b) in c) vaja Alkoholi; d) in e) vaja Fenoli in

etri.


100

11. Poimenujte naslednje spojine in z * označite asimetrične ogljikove atome:

a) b)

c) d)

Odg.: a) asimetrični C atom je tisti, na katerega je vezana skupina –NH2, b) asimetrični C atom je tisti, na katerega je vezan atom klora; c) ni asimetričnega C atoma; d) asimetrični C atom je tisti, na katerega je vezana skupina –OH. Za poimenovanje spojin glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) in d) vaja Karboksilne kisline; b) vaja Alkoholi; c) vaja Aldehidi in ketoni.

12. Napišite strukturne formule spojin. Asimetrične C atome označite z *:

a) α-amino butanojska kislina, b) heksan-1,6-diol, c) α-ketobutanojska kislina (2-oksobutanojska kislina), d) 2-kloropentanal, e) 2-kloropropan, f) etanal, g) D-glukoza, h) p-hidroksianilin, i) 2-klorobutanojska kislina, j) kloroform, k) 3-aminopentanal, l) formaldehid, m) trikloroocetna kislina!

13. Napišite formule in poimenujte osem različnih alkoholov, ki imajo molekulsko formulo

C5H12O, označite ali so primarni, sekundarni ali terciarni alkoholi ter z * označite asimetrične C atome.

14. Napišite strukturne formule naslednjih aromatskih ogljikovodikov:

a) o-diklorobenzen, b) m-klorotoluen, c) p-dietilbenzen, d) p-klorofenol!

CH3 CH CH2

NH2

COOHCH3 CH

ClCH3

CH3 CH

OCH3 CH

OHCOOH


101

Odg.:

a)

Cl

Cl

b)

Cl

CH3

c) CH2CH3

CH2CH3

d) OH

Cl

15. Izračunajte najenostavnejše formule spojin z naslednjo sestavo (masni deleži elementov):

a) 38,66 % ogljika, 9,68 % vodika, 51,66 % žvepla, b) 3,05 % ogljika, 0,25 % vodika, 96,70 % joda, c) 10,17 % ogljika, 0,85 % vodika, 88,98 % klora, d) 37,50 % ogljika, 12,50 % vodika, 50,00 % kisika.

Rezultat: a) C2H6S; b) CHI3; c) CHCl3; d) CH4O

16. Napišite formuli dveh organskih spojin iz različnih skupin, ki imata naslednjo sestavo:

40,00% ogljika, 6,67% vodika in 53,33% kisika ter reagirata s fenilhidrazinom. Napišite tudi enačbi reakcij in imena produktov.

Pomoč: spojine CnH2nOn; na vajah ste naredili reakciji z metanalom in D-glukozo.

17. Fenilhidrazin uporabljamo kot C6H5NHNH2 in v obliki hidroklorida C6H5NHNH2·HCl.

Kolikšen je masni delež klora v prvem in v drugem reagentu? Rezultat: 0 %; 24,5 % 18. V kakšnem masnem razmerju sta vodik in ogljik v etinu (acetilenu)?

Rezultat: 1,01 : 12,01 19. Zapišite reaktante z ustreznimi racionalnimi (polstrukturnimi) formulami, dopolnite enačbe

in imenujte produkte kemijskih reakcij: a) benzaldehid + hidroksilamin → b) propan-1-ol + natrij → c) etanamid + natrijev hidroksid → d) p-kloroanilin (4-kloroanilin) + brom →


102

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije:

a) 6 5 2C H CHO+ NH OH →vaja Aldehidi in ketoni b) 3 2 2CH CH CH OH + Na → vaja Alkoholi c) 3 2CH CONH + NaOH →vaja Karboksilne kisline d)

Cl

+

NH2

2 Br2

FeBr3 + 2 HBr

Cl

NH2

Br Br

20. Dopolnite enačbe ter imenujte produkte:

a) 6 5 2C H CHO + NH OH →

b) COOH

HO+CH3COOH

H2SO4

c) C6H5CHO + NH2NHC6H5 → d) 3 3CH COOH + PCl → e) 3 3CH COCl+ CH COONa →

f) 6 5 2C H OH + Br →

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) in c) vaja Aldehidi in ketoni; b) vaja Sinteza

aspirina; d) in e) vaja Karboksilne kisline; f) vaja Fenoli in etri. 21. Zapišite reaktante z ustreznimi polstrukturnimi (racionalnimi) formulami, dopolnite kemijske enačbe in imenujte produkte:

a) acetamid + natrijev hidroksid → b) heks-4-enojska kislina + brom → c) propanal + hidroksilamin → d) etanol + 2- +

2 7Cr O + H →


103

e) jabolčna kislina + kalijev manganat(VII) + žveplova(VI) kislina → Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije:

a) 3 2CH CONH + NaOH → vaja Karboksilne kisline b) 3 2 2 2CH CH=CHCH CH COOH +Br → vaja Bromiranje organskih spojin c) 3 2 2CH CH CHO+ NH OH → vaja Aldehidi in ketoni d) 3 2CH CH OH + 2- +

2 7Cr O + H →vaja Alkoholi e) OH11Mn4COOCH5CO10H17MnO4OHC5 2

2324

2544 +++→++ +−+−−

22. Dopolnite enačbe kemijskih reakcij, imenujte produkte in označite vrsto reakcije: a) 3 2CH CONH + NaOH → b) Pt

3 2 3 2 tlakCH CH COCH +H → c) 3 2 2CH CH CH OH + Na → d) [ ]→O

2CHOHCOOHHOOCCH Odg.: a) alkalna hidroliza kislinskega amida, vaja Karboksilne kisline; b) adicijska

reakcija, vaja Aldehidi in ketoni; c) substitucijska reakcija, vaja Alkoholi; d) oksidacija hidroksi kisline, vaja Karboksilne kisline

23. Napišite enačbe reakcij, ki ponazarjajo:

a) intramolekularno dehidriranje propan-2-ola, b) bromiranje 2-metilpropan-2-ola, c) esterifikacijo oksalne kisline z etanolom, d) aldolno kondenzacijo propanala.

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) in b) vaja Alkoholi; c) vaja Karboksilne kisline; d) vaja Aldehidi in ketoni ter točka a) v naslednji nalogi.

24. Zapišite enačbe kemijskih reakcij, pri katerih bi dobili naslednje produkte. Upoštevajte le

reakcije, ki smo se jih učili na vajah! a) 3-hidroksi-2-metilpentanal, b) 3-kloro-3-metilpentan, c) 2,4,6-trinitrofenol, d) fenilhidrazon acetaldehida!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) vaja Aldehidi in ketoni, aldolna kondenzacija propanala

H3C-CH2-CHO+H3C-CH2-CHO H3C-CH2CH-CH-CHO

CH3HO b) vaja Alkoholi, reakcija 3-kloro-3-metilpentanola z Lucasovim reagentom; c) vaja Fenoli in etri, reakcija fenola s koncentrirano dušikovo(V) kislino; d) vaja Aldehidi in ketoni, reakcija acetaldehida s fenilhidrazinom.


104

25. Dopolnite enačbe in imenujte produkte:

a) 3HNO (1M)6 5C H OH →

b) HCl

3HCHO +CH OH → c)

-OH3 3 2CH CHO + CH CH CHO→

d) 2ZnCl

3 3(CH ) COH + HCl→ e) [ ]O

6 5C H CHO→ f) 2- +

3 2 2 7CH CH OH + Cr O +H → g) 3 2 2(CH ) NH + HNO → Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) vaja Fenoli in etri; b) in c) vaja Aldehidi in ketoni; d) in f) vaja Alkoholi; e) benzojska kislina 6 5C H COOH , vaja Aldehidi in ketoni; g) dimetil-N-nitrozoamin 3 2(CH ) N-N=O , vaja Amini.

26. Napišite produkte, ki nastanejo v naslednjih kemijskih reakcijah in navedite njihova imena:

a) HCl3 2 2 3CH CH CH CHO+ CH OH →

b) 3 2 6 5CH CHO + NH NHC H → c) 6 5 3(w = 80%)C H OH +HNO → d) 3

2 4

CrO3 3 H SOCH CHOHCH →

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) in b) vaja Aldehidi in ketoni; c) vaja Fenoli in etri; d) vaja Alkoholi

27. Zapišite reaktante z ustreznimi kemijskimi formulami, dopolnite kemijske enačbe in

imenujte produkte kemijskih reakcij: a) propan-2-ol + bakrov(II) oksid → b) oleinska kislina + kisik → c) dimetil keton + jod + natrijev hidroksid →

Odg.:

a) 3 3CH CHOHCH +CuO → vaja Alkoholi b) 3 2 7 2 7 2CH (CH ) CH=CH(CH ) COOH +O → vaja Lipidi


105

c) 3 3 2CH COCH +I + NaOH →vaja Alkoholi

28. Napišite enačbe kemijskih reakcij naslednjih snovi in uporabite samo reaktante, ki ste jih

spoznali pri vajah: a) etanol: - zamenjava vodikovega atoma v hidroksilni skupini; b) etanal: - adicija na karbonilno skupino, - oksidacija.

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) vaja Alkoholi - esterifikacija s poljubno karboksilno kislino; b) vaja Aldehidi in ketoni - adicija fenilhidrazina ali natrijevega hidrogensulfita, - reakcija s Tollensovim reagentom.

29. Napišite enačbe reakcij ter poimenujte reaktante in produkte, ki nastanejo, če med seboj

reagirajo naslednje snovi: a) 3-metilbutanal z metanolom v prisotnosti mineralne kisline, b) 4,5-dikloro-3-metilpent-2-en z bromom, c) 1-propil benzoat z vodno raztopino natrijevega hidroksida v vročem, d) glicin v vodni raztopini z metanalom pri sobni temperaturi, e) butan-2-ol v prisotnosti žveplove(VI) kisline pri višji temperaturi, f) brom z anilinom v vodni raztopini pri sobni temperaturi, g) 3-etilheksanol z 2-klorobutanojsko kislino v prisotnosti močne anorganske kisline, h) amid 3-amino-4-metilheksanojske kisline (3-amino-4-metilheksanamid) z natrijevim

hidroksidom v vročem. Ključne besede: a) nukleofilna adicija alkohola na karbonilno skupino; b) adicija broma na

dvojno vez; c) alkalna hidroliza estra; d) adicija anionske oblike aminokisline na metanal (nukleofina adicija na karbonilno skupino); e) inter ali/in intramolekularna odcepitev vode iz alkohola; f) elektrofilna adicija broma na vseh treh aktiviranih položajih; g) esterifikacija; h) alkalna hidroliza amida.

30. Navedite imena dveh različnih skupin organskih spojin, ki poleg karbonilne skupine

vsebujejo le še vodik in ogljik! Za vsako izmed obeh skupin organskih spojin podajte primer spojine s strukturno formulo in ga poimenujte! Za vsako spojino napišite še značilno kemijsko reakcijo!

Odg.: Aldehidi (npr. etanal) in ketoni (npr. propanon); nukleofilna adicija, pri aldehidih

tudi oksidacija. 31. Napišite enačbe naslednjih kemijskih reakcij, ki ste jih spoznali in naredili na vajah!

a) substitucija hidroksilne skupine v alkoholu, b) oksidacija karbonilne skupine, c) sinteza derivata karboksilne kisline, d) nukleofilna adicija na karbonilno skupino, e) hidroliza derivata karboksilne kisline,


106

f) aplikacija enega od omenjenih tipov reakcij na bolj kompleksne primere organskih spojin, kot so npr. aminokisline, lipidi ali monosaharidi.

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) vaja Alkoholi, npr. reakcija s halogenvodikovo kislino (Lucasov test), upoštevajte razliko v reaktivnosti med primarnim, sekundarnim in terciarnim alkoholom; b) vaja Aldehidi in ketoni, npr. reakcija metanala s Tollensovim reagentom; c) vaja Karboksilne kisline, npr. esterifikacija etanojske kisline z etanolom ob prisotnosti žveplove(VI) kisline; d) vaja Aldehidi in ketoni, npr. adicija fenilhidrazina na benzaldehid; e) vaja Karboksilne kisline, npr. hidroliza etiletanoata z vodno raztopino natrijevega hidroksida; f) npr. hidroliza triacilglicerola z raztopino natrijevega hidroksida; reakcija D-glukoze s Tollensovim reagentom, adicija fenilhidrazina na D-glukozo (nastanek osazona D-glukoze).

32. Napišite enačbe reakcij halogeniranja organskih spojin:

a) bromiranje 4-etilfenola s prebitkom reagenta, b) jodobromiranje palmitoleinske (cis-9-heksadecenojska) kisline z jodovim bromidom, c) bromiranje 2-propilanilina, d) reakcija 3-etilpentan-2-ola s klorovodikovo kislino v prisotnosti katalizatorja!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) vaja Fenoli in etri, reakcija poteče na obeh

orto položajih; b)

H3C(CH2)5

HH

(CH2)7COOH

H3C(CH2)5(CH2)7COOH

IBr

C

H

BrI

C

H

H3C(CH2)5(CH2)7COOHC

H

C

H

Br I

+

+

c) vaja Fenoli in etri, orto in para položaj; d) vaja Alkoholi, reakcija z Lucasovim

reagentom 33. Napišite urejeno enačbo reakcije med etenom in bromom. Koliko molov broma lahko

reagira z 2,33 mol etena? Rezultat: 2,33 mol 34. Napišite enačbe oksidacije (če poteče) naslednjih spojin, pripišite tudi ustrezni oksidant:

a) 2-metilbutan-2-ol, b) 2-kloropentanal, c) oksalna kislina, d) glukoza!


107

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: a) vaja Alkoholi; b) vaja Aldehidi in ketoni; c) vaja Karboksilne kisline; d) vaja Ogljikovi hidrati.

35. Napišite enačbo oksidacije etanola in etandiojske (oksalne) kisline. Kateri oksidant smo pri

oksidaciji teh dveh snovi uporabili na vaji? Kako ste vedeli, da je oksidacija potekla? 36. S kemijsko enačbo in z nekaj besedami opišite dva kemijska poskusa, pri katerih različno

reagirata etanojska kislina in etanol! Pri opisu uporabite zapis z enačbami kemijskih reakcij!

Ključne besede: reakcija z vodno raztopino natrijevega hidroksida, merjenje pH vodnih raztopin, oksidacija etanola z močnim oksidantom, jodoformska reakcija

37. Katere od naslednjih spojin dajo pri reakciji s fenilhidrazinom adicijski produkt:

formaldehid, t-butanol (2-metilpropan-2-ol), glukoza, aceton? Trditev ponazorite s strukturnimi formulami! Napišite enačbe kemijskih reakcij!

Ključne besede: vse karbonilne spojine

38. Navedite eno fizikalno lastnost ter tri enostavne kemijske poskuse, pri katerih različno

reagirata etanol in fenol. Kjer je mogoče, ponazorite odgovor z ustreznimi reakcijami!

Odg.: Fizikalna lastnost: različna temperatura tališča - pri sobni temperaturi je fenol trden, etanol pa tekoč. Kemijski poskusi: nastanek fenolata z vodno raztopino natrijevega hidroksida; bromiranje fenola (v obeh poskusih etanol ne reagira); reakcija z dušikovo(V) kislino, ki pri fenolu vodi do različnih nitro substituiranih fenolnih spojin in pri etanolu do estra etil nitrata; glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Alkoholi in vaja Fenoli in etri.

39. Kaj je kemijsko Tollensov in kaj Fehlingov reagent? Čemu uporabljamo omenjena

reagenta? Pri katerih spojinah smo ta dva reagenta pri vajah praktično uporabili? Zapišite kemijsko enačbo ene reakcije za vsak reagent!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Aldehidi in ketoni, vaja Karboksilne

kisline, vaja Ogljikovi hidrati. 40. S katerimi selektivnimi reagenti dokazujemo redukcijske lastnosti aldehidov, nekaterih

karboksilnih kislin ter ogljikovih hidratov? Za vsakega od reagentov s po eno ustrezno kemijsko enačbo ponazorite njegovo delovanje! Označite vizuelne efekte pri kemijskih reakcijah!

Odg.: Tollensov reagent, Fehlingov reagent, Benedictov reagent; Glejte Laboratorijske vaje

iz kemije: vaja Aldehidi in ketoni, vaja Karboksilne kisline, vaja Ogljikovi hidrati.


108

41. Katere od naslednjih spojin dajo pri reakciji s Tollensovim reagentom srebrovo zrcalo: etanal, propan-1-ol, propan-2-ol, glukoza, butan-2-on? Z enačbami reakcij in s strukturnimi formulami reagentov ponazorite, zakaj nekatere snovi reagirajo in nekatere ne!

Odg.: Reagirata etanal in glukoza.

42. Katere od naslednjih spojin dajo pri reakciji s Tollensovim reagentom srebrovo zrcalo:

formaldehid, t-butanol, fruktoza, aceton, mravljinčna kislina? Trditev ponazorite s strukturnimi formulami! Napišite enačbe kemijskih reakcij!

Odg.: Ne reagirata t-butanol (2-metilpropan-2-ol) in aceton.

43. V epruveti zmešate 1 mL metanala in 2 mL mravljinčne kisline. Dolijete 2 mL

Tollensovega reagenta in vsebino epruvete segrejete. Kaj opazite? Spremembo ponazorite tudi z ustreznimi kemijskimi enačbami!

Odg.: srebrovo zrcalo; [ ] -

3 2HCHO+ Ag(NH ) +OH+ →Vaja Aldehidi in ketoni;

[ ]- -3 2HCOO + Ag(NH ) +OH+ →Vaja Karboksilne kisline

44. Določite ustrezen kemijski test, s katerim bi razlikovali naslednje pare snovi:

a) t-butanol in etanol, b) propanal in propanon, c) etil acetat in acetamid, d) vodno raztopino D-glukoze in vodno raztopino mravljinčne kisline!

Odg.: a) reakcija z Lucasovim reagentom in oksidacija s CrO3; b) oksidacija s Tollensovim reagentom in jodoformska reakcija; c) alkalna hidroliza estra oz. amida; d) barvna reakcija značilna za monosaharide.

45. Za naslednje pare snovi določite kemijski reagent, ki z eno snovjo reagira z drugo pa ne in

napišite enačbe kemijskih reakcij: a) primarni in sekundarni alkohol, b) etanol in etanal, c) ocetna kislina in acetamid, d) 2-metilpropan-2-ol in propan-1-ol, e) heksan-2-on in heksan-3-on!

Odg.: a) in d) reakcija z Lucasovim reagentom; b) oksidacija s Tollensovim reagentom; c) nevtralizacija ocetne kisline z vodno raztopino natrijevega hidroksida; e) jodoformska reakcija

46. Kako bi razlikovali naslednje vzorce:

a) formaldehid od t-butanola, b) 0,1 M vodno raztopino HCOOH od 0,1 M vodne raztopine NaOH, c) etanol od acetona, d) vodno raztopino glicina od vodne raztopine prolina?


109

47. A B C D E F G H I J

a) Glede na funkcionalne skupine razvrstite zgornje molekule v skupine in skupine poimenujte! Označite funkcionalne skupine pri vsaki molekuli!

b) Razvrstite alkohole med gornjimi primeri v primarne, sekundarne in terciarne! c) Katere izmed navedenih spojin se dobro topijo v vodi? d) Pri katerih navedenih spojinah bi dobili pozitiven rezultat, če bi izvedli Lucasov test?

Kako hitro bi potekla reakcija? Napišite reakcije! e) Katere spojine bi reagirale z raztopino CrO3 v H2SO4? Napišite reakcije! f) S katerimi izmed navedenih spojin bi potekla Tollensova reakcija? Napišite eno izmed

reakcij! Kako opazimo potek reakcije? g) S katerimi navedenimi spojinami bi potekla reakcija s fenilhidrazinom? Napišite en

primer reakcije! h) Napišite en primer enačbe reakcije med gornjih spojin, pri kateri bi kot produkt dobili

ester! i) Kakšno obarvanje bi dobili, če bi navedenemu ogljikovemu hidratu dodali

Seliwanoffov reagent in bi raztopino segrevali? Utemeljite! j) Napišite en primer reakcije med navedenimi spojinami, pri kateri bi kot produkt dobili

enostavni eter! k) Izračunajte saponifikacijsko število navedenemu lipidu! Rezultat podajte na tri veljavna

mesta. l) V dveh čašah pripravimo raztopini, v prvo raztopino spojine A, v drugo pa raztopino

spojine H. Nekdo čaši prestavi. Ker jih nismo označili, nismo več prepričani, katera raztopina je v kateri. Na kakšen način bi preverili, kaj je v posamezni čaši?

Odg.: a) aminokisline: A, karboksilne kisline: B, I, alkoholi: C, E, J, aldehidi: D, ketoni: G,

lipidi: F, ogljikovi hidrati: H; b) primarni: C, sekundarni: E, terciarni: J; c) dobro topni v vodi: A, B, C, D, H; d) E: počasi, J: hitro; e) C, D, E, H; f) D, H; Ag zrcalo; g) D, G, produkt je finilhidrazon; H, produkt je osazon; h) A-C, A-E, A-J, B-C, B-E, B-J, I-C, I-E, I-J; i) zelena: ketopentoza;

C COOHH

HNH2 CH3 CH CH2

COOHCOOH CH3CH2OH

OO

O

CH2

CH

CH2

O

O

O

C11H23

C15H31

O

C17H33

CH2OHCC

OHOH

C OHHCH2OH

CH3CHO

COOH

CH3 CH2

CH3

CH3

OHC

OH


110

j) C-E, C-J, E-J; k) 217; l) ninhidrinska reakcija: aminokislina;

Tollensov, Benedictov, Molischev, Seliwanoffov, Bialov reagent: ogljikov hidrat. 48. Napišite 4 enačbe kemijskih reakcij, ki ste jih delali na vajah iz organske kemije pri štirih

različnih vajah in opišite, kako ste ugotovili, da so reakcije potekle!

49. Kaj so hemiacetali? Napišite enačbo reakcije, pri kateri nastajajo! Zakaj imenujemo vez, ki

nastane pri tvorbi piranozidov hemiacetalna vez? Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Aldehidi in ketoni - adicija alkoholov in

vaja Ogljikovi hidrati. 50. Navedite dva enostavna kemijska poskusa, ki ste ju spoznali na vajah in razložita podobno

kemijsko obnašanje monosaharidov in aldehidov. Opišite ju tudi s kemijskimi reakcijami (dva poskusa, dve spojini - 4 enačbe kem. reakcij).

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Aldehidi in ketoni in vaja Ogljikovi

hidrati. Upoštevajte ključne besede: adicija fenilhidrazina, adicija alkohola na karbonilno skupino, nastanek ciklične oblike monosaharida v intramolekularni reakciji med karbonilno in hidroksilno skupino!

51. Snov z molekulsko formulo C6H5NO3 je organska kislina s konstanto ionizacije 6,8 × 10–8.

Snov lahko pridobivamo tako, da snovi z bruto formulo C6H6O dodamo razredčeno dušikovo(V) kislino, reakcijska zmes se obarva rumeno, ker nastane snov C6H5NO3. a) Kako imenujemo tak tip reakcije? b) Napišite disociacijo spojine C6H5NO3 v vodi! c) Izračunajte pH 0,10 M vodne raztopine.

Rezultat: a) elektrofilna substitucija; b) Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Fenoli in etri; c) pH = 4,1

52. Kako lahko sprememba pH vodnih raztopin fenola in anilina vpliva na topnost teh dveh

snovi v vodi? Odgovora ponazorite z ustreznimi enačbami! 53. Anilin je zelo šibka organska baza s konstanto ionizacije 3,8 × 10–10. Izračunajte pOH

raztopine in stopnjo ionizacije anilina pri koncentraciji 0,10 mol · dm–3!

Rezultat: pOH = 5,2; α = 0,0062 % 54. Snov z molekulsko formulo C6H7N je organska baza s pKb 9,4. Snov lahko bromiramo z

vodno raztopino broma ali vodno raztopino kalijevega bromata(V) ob prebitku kalijevega bromida in kisline. Pri reakciji izpadejo beli kristali snovi C6H4NBr3.


111

a) Napišite enačbo opisane reakcije! Kako imenujemo tak tip reakcije? b) Katera snov je C6H7N? c) Napišite enačbi ionizacije spojine v vodi! d) Izračunajte pH 0,10 M vodne raztopine! e) Koliko mg C6H7N je v raztopini, če smo za kvantitativno reakcijo porabili 5,3 cm3

raztopine kalijevega bromata(V) s koncentracijo 0,020 mol · dm-3 in koliko molov broma se je pri tem porabilo?

Rezultat: d) pH = 8,8; e) mg99m NHC 76

,= ; mmol320n2Br ,=

55. Primerjajte bazičnost metilamina in anilina! Odgovor ustrezno utemeljite!

Odg.: Bazičnost metilamina ( 3 2CH NH ) je večja od bazičnosti anilina ( 6 5 2C H NH ), ker pri anilinu elektronski par na dušikovem atomu sodeluje pri delokalizaciji elektronov na aromatskem jedru.

56. Za kaj uporabljamo karbilaminski test? Uporabo testa ponazorite s kemijsko enačbo na

primeru 4-kloroanilina!

Odg.: za dokaz primarnih aminov;

+ CHCl3 3 KOH+ +Cl 3 H2O 3 KCl+NH2Cl N C

4-kloroanilin 4-klorobenzoizocianid 57. Napišite enačbo reakcije med dušikovo(III) kislino in:

a) dietilaminom, b) metilaminom!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Amini. 58. Z dušikovo(III) kislino reagirata:

a) propilamin, b) dietilamin. Napišite enačbi kemijskih reakcij in pojasnite razliko v vizuelnih efektih!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Amini; a) izhaja plin; b) nastane rumena oljnata tekočina.

59. Koliko 1,00 M raztopine dietilamina potrebujemo za pripravo 1,00 dm3 raztopine s pH

11,5? Konstanta ionizacije baze je 9,55 × 10–4. Napišite enačbo ionizacije te šibke baze v vodi!


112

Rezultat: 10,5 mL 60. Zakaj moramo pri fotometriji posebno paziti, da merimo absorbanco v čistih kivetah?

Kiveta za slepi vzorec je čista, tista za vzorec je motna (umazana). Bomo določili preveč ali premalo merjene snovi v vzorcu (utemeljite odgovor)?

Odg.: Prepustnost motne kivete za svetlobo je manjša od prepustnosti čiste kivete. Zveza

med absorbanco, A in prepustnostjo, T je naslednja: A = −logT. To pomeni, da bo v primeru umazane kivete izmerjena absorbanca večja. Posledica tega je, da bomo določili preveč merjene snovi, saj velja, da absorbanca linearno narašča s koncentracijo topljenca. Za pomoč glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Alkoholi.

61. Kaj je standardizacija titranta? Ponazorite odgovor s primerom, npr. s standardizacijo

raztopine natrijevega tiosulfata! 62. Kaj so indikatorji? Kdaj jih uporabljamo? Naštejte dva, ki smo ju uporabili pri vajah, in

napišite, kako se je spremenila barva! Odg.: Kislinsko-bazni indikatorji spremenijo barvo glede na kislost (pH) raztopin. Indikator fenolftalein, ki smo ga uporabili na vajah, spremeni barvo iz brezbarvne v vijolično v pH območju med 8,2 in 9,8. Škrobovica se ob prisotnosti joda obarva temno modro. Uporabljamo jo za določanje končne točke redoks reakcije, v kateri se porablja ali nastaja jod. Ko se raztopina obarva (razbarva), je reakcija kvantitativno potekla. Škrobovico smo uporabili pri določanju vitamina C, pri določanju jodovega in peroksidnega števila pri lipidih ter pri bromiranju fenola.

63. Kaj je katalizator? Napišite primer!

Odg.: Katalizatorji so snovi, ki povečajo hitrost kemijske reakcije in se pri tem kemijsko ne spremenijo. Na ravnotežje pa nimajo vpliva. Na vajah smo kot katalizator uporabili kislino (esterifikacija, hidroliza estra oz. amida, sinteza aspirina) in ZnCl2 (Lucasov test pri alkoholih).

64. Pri eksperimentih smo se srečali z uporabo povratnega hladilnika.

a) Navedite vsaj en primer uporabe! b) Skicirajte povratni hladilnik! c) Opišite njegovo delovanje in povejte, zakaj ga sploh uporabljamo!

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Lipidi – saponifikacijsko število.

65. Močan oksidant, kalijev manganat(VII) reagira v kisli raztopini drugače kot v alkalni. Z

enačbami oksidacije metanola v alkalnem in železovega(II) sulfata(VI) v kislem ponazorite reaktivnost kalijevega manganata(VII) v obeh medijih!


113

Odg.: Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Oksidacija in redukcija in vaja Alkoholi. 66. Kaj je konstanta ravnotežja? Ponazorite odgovor na primeru reakcije med poljubno kislino

in poljubnim alkoholom! Kako imenujemo to reakcijo? Odg.; Glejte Laboratorijske vaje iz kemije: vaja Kemijsko ravnotežje I in vaja Karboksilne

kisline. 67. Katera izmed spojin v paru ima višje vrelišče in zakaj?

a) etanal ali etanol, b) propanon ali propan-2-ol?

Odg.: Alkoholi (vodikova vez) imajo višje vrelišče od ustreznih aldehidov oz. ketonov. 68. Kaj lahko na podlagi topnosti organskih spojin v različnih topilih sklepate o značaju teh

spojin? Napišite tri primere, ki ponazarjajo vaše trditve! Ključne besede: polarnost / nepolarnost; podobno se dobro topi v podobnem 69. Topnost organskih spojin v vodi je odvisna od njihove strukture. Primerjajte topnost

posameznih skupin spojin (alkoholi, aldehidi, alifatske kisline, aminokisline in ogljikovi hidrati) v vodi glede na njihove funkcionalne skupine! Seveda imajo tudi spojine znotraj posameznih skupin različno topnost! Kateri so ti dodatni kriteriji, ki vplivajo na topnost?

Ključne besede: vodikova vez, polarnost funkcionalne skupine, število polarnih

funkcionalnih skupin v molekuli, velikost in razvejanost nepolarnega ogljikovodikovega dela v molekuli

70. Napišite dve organski spojini, ki ste jih uporabili na vajah: ena izmed spojin naj bo dobro

in druga slabo topna v vodi! Kako ste dobro ali slabo topnost v vodi upoštevali ali ugotavljali na vaji? Napišite strukturni formuli obeh spojin in v strukturi poiščite razlog za dobro ali slabo topnost izbranih dveh spojin v vodi!

Ključne besede: topnost alkoholov, potek hidrolize etil acetata v vodni raztopini natrijevega hidroksida itd.

NEKATERE POMEMBNE KONSTANTE 1 bar = 105

Pa 1 Pa = N·m–2

P0 = 101325 Pa = 1 atm = 760 Torr = 760 mm Hg V0 = 22,414 L T0 = 273,15 K R = 6,24·104 Torr·cm3·mol–1·K–1

R = 8,3145 J· mol–1·K–1 R = 8,314·106 Pa·cm3· mol–1·K–1 NA

= 6,022137·1023

mp

= 1,6726 ·10–24 g mn

= 1,6749 ·10–24 g me

= 9,1094 ·10–28 g 1,000 cal = 4,184 J e–

= 1,6021773·10–19 As F = 9,6485309·104 A

Documents

UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA … · elektronska gostota, dipol v molekuli, hibridizacija, oblika molekule, karbokation in še in še). Gre za jasnost besed iz besedila