Лабораторная работа №15. Амины.
Опыт 1. Определение строения аминов
Реактивы и материалы: анилин; дифениламин; диметиланилин; нитрит натрия, 0,5 н. раствор; β-нафтол, щелочной раствор; соляная кислота; щелочь, 2 н. раствор.
1.В три пробирки вносят по капле или несколько кристаллов испытуемых аминов, 2 капли соляной кислоты и 3 капли раствора нитрита натрия. Взбалтывают содержимое и добавляют каплю щелочного раствора β-нафтола. Появление окраски доказывает, что в данной пробирке находится первичный амин.
2.Содержимое двух пробирок, в которых не появилась окраска, подщелачивают, добавляя по 4 капли раствора щелочи. Появление зеленой окраски служит доказательством того, что данный амин является третичным жирноароматическим амином, который в этих условиях дает пара-нитрозамин.
Опыт 2. Свойства аминов жирного ряда
Реактивы и материалы: метиламин (или диэтиламин), водный раствор; фенолфталеин, 1%-нын спиртовой раствор; хлороформ; едкий натр, концентрированный раствор; сульфат меди (II), 0,02 н. раствор; хлорид железа, 0,1 н. раствор; соляная кислота (d=l,19 г/см3); лакмусовая бумага красная.
1.Проверка водного раствора на индикаторы. К отверстию газоотводной трубки прибора для получения метиламина подносят влажную красную лакмусовую бумажку. Бумажка синеет.
В пробирку помещают 2 капли водного раствора метиламина и добавляют 1 каплю раствора фенолфталеина. Появляется розовое окрашивание. Химизм процесса:
Метиламин гидроокись метиламония ион метиламмония
В водных растворах амины, подобно аммиаку, содержатся в виде гидроокисей замещенного аммония, которые в результате электролитической диссоциации образуют ион замещенного аммония и гидроксил. Поэтому водные растворы аминов имеют щелочную реакцию.
2.Изонитрильная реакция. В пробирку помещают 3 капли раствора метиламина, 1 каплю хлороформа, 1 каплю концентрированного раствора щелочи и нагревают смесь. Появляется характерный, очень неприятный запах изонитрила. Химизм процесса:
Эта реакция является специфической реакцией для открытия первичных аминов.
Примечание. Так как изонитрил очень ядовит, после проведения опыта его разлагают. Пробирку с изонитрилом помещают в стакан с разбавленной серной или соляной кислотой. Изонитрил быстро гидролизуется с образованием соли амина и муравьиной кислоты:
3. Реакция с раствором сульфата меди. В пробирку помещают 2 капли раствора метиламина и добавляют 2 капли сульфата меди (II) —выпадает голубой осадок. К реакционной смеси добавляют по каплям избыток раствора амина. Осадок растворяется, раствор окрашива¬ется в интенсивный фиолетовый цвет.
Из раствора солей меди (II) метиламин как довольно сильное основание осаждает гидроксид меди, а избыток амина образует с ионами меди комплексные соединения, легко растворимые в воде.
4.Реакция с раствором хлорида железа. В пробирку вводят 2—3 капли раствора метиламина и добавляют несколько капель раствора хлорида железа FeCl. Выпадает осадок гидроксида железа (III) Fe(OH)3:
5.Реакция газообразного метиламина с концентрированной соляной кислотой. К отверстию газоотводной трубки прибора для получения метиламина подносят стеклянную палочку, смоченную концентрированной соляной кислотой. Образуется белый осадок солянокислой соли метиламина:
или
Амины как производные аммиака проявляют основные свойства и являются органическими основаниями.
Опыт 3. Образование солей анилина и их разложение
Реактивы и материалы: анилин; серная кислота, 2 н. раствор; соляная кислота (d=1,19 г/см3); едкий натр, 2 н. раствор; фенолфталеин, 1%-ный спиртной раствор, лакмусовая бумага красная.
Оборудование: микроскоп; предметные стекла; стеклянная палочка
1.В пробирку помещаю 1 каплю анилина, 8 капель воды и встряхивают содержимое пробирки. Одну каплю эмульсии наносят на лакмусною бумажку. Цвет красного лакмуса не меняется,
2.Приготовленную эмульсию анилина делят па две части. К одной част добавляют по каплям раствор серной кислоты. Образуется осадок сернокислого анилина. Нагревают пробирку до растворения осадка и медленно охлаждают. Выпавшие игольчатые кристаллы переносят на предметное стекло и рассматривают их форму в микроскоп (рис. 1). Химизм процесса:
3. К другой части эмульсии анилина добавляют по каплям концентрированную соляную кислоту до получения однородного раствора.
К прозрачному раствору солянокислого анилина добавляют 1—2 капли фенолфталеина и по каплям раствор щелочи. Жидкость мутнеет еще до появления малиновой окраски. Химизм процесса:
Основные свойства аминогруппы, связанной с ароматическим ядром, значительно ослаблены по сравнению с аминами жирного ряда. Водный раствор анилина не окрашивает лакмус в синий цвет. Анилин образует соли только с сильными минеральными кислотами. Водные растворы этих солей имеют кислую реакцию и их можно титровать щелочами.
Рисунок 1 – Кристаллы сернокислого анилина.
Опыт 4. Цветные реакции анилина
Реактивы и материалы: анилин; хлорная известь, насыщенный раствор; дихромат калия, 0,5 н. раствор; соляная кислота (d=1,19 г/см3), серная кислота, 2 н. раствор; лигнин (газетная бумага, лучинка). Оборудование: предметное стекло; стеклянная палочка.
1.Цветная реакция с лигнином. В пробирку помещают 1 каплю анилина, 5 капель воды и по каплям добавляют соляную кислоту до образования прозрачного раствора солянокислого анилина. Каплю этого раствора наносят на полоску газетной бумаги. Появляется желто-оранжевое окрашивание. Лучинка, опущенная в раствор солянокислого анилина, также окрашивается в желто-оранжевый цвет. Окрашивание обусловлено присутствием в бумаге и древесине лигнина.
Если раствором соли анилина смочить полоску фильтровальной бумаги, окрашивания не произойдет, так как фильтровальная бумага представляет собой чистую клетчатку без примеси лигнина.
2.Цветная реакция с хлорной известью. Готовят раствор солянокислого анилина и каплю раствора наносят на предметное стекло. Добавляют каплю раствора хлорной извести. Появляется темно-зеленое окрашивание, переходящее в синее, а затем в черное.
Эти реакции основаны на легкой окисляемости анилина. Конечным продуктом является «черный анилин» — краситель для хлопчатобумажных тканей, меха.
Опыт 5. Бромирование анилина
Реактивы и материалы: анилин (разбавленная анилиновая эмульсия); бромная вода, насыщенный раствор.
В пробирку помещают 3 капли бромной воды и 1 каплю анилиновой воды. Выпадает белый осадок триброманилина:
Являясь электронодонорным заместителем, аминогруппа повышает электронную плотность в ароматическом ядре, облегчая этим реакции электрофильного замещения.
Вместо анилина можно использовать для этого опыта соли анилина. Они бромируются так же легко, как и сам анилин.
Опыт 6. Цветная реакция дифениламина с азотной кислотой
Реактивы и материалы: дифениламин; азотная кислота (d=1,4 г/см3); серная кислота (d=l,84 г/см3). Оборудование: предметное стекло; стеклянная палочка.
На предметное стекло помещают 2—3 кристалла дифениламина и каплю серной кислоты. Стеклянной палочкой размешивают кристаллы до растворения, т. е. до образования сернокислой соли дифениламина.
В пробирку помещают каплю азотной кислоты, доливают ее почти доверху водой и перемешивают. Одну каплю полученного разбавленного раствора азотной кислоты наносят на предметное стекло рядом с каплей сернокислого дифениламина. В месте соприкосновения появляется яркое синее окрашивание.
Раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте применяется в аналитической химии как чувствительный реактив на анион N03-.
Примечание. Соли дифениламина гидролизуются избытком воды. Поэтому при проведении опыта следует добавить только одну каплю раствора азотной кислоты во избежание гидролиза.