Номер 3, страница 137, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Приведите примеры качественных реакций с аммиачным раствором оксида серебра. Объясните, можно ли с помощью этого реактива распознать вещества разных классов органических веществ? Напишите уравнения возможных реакций.

Аммиачный раствор оксида серебра(I), известный как реактив То́лленса, является качественным реактивом на некоторые классы органических соединений. Его действующим веществом является комплексное соединение — гидроксид диамминсеребра(I) c формулой $[Ag(NH_3)_2]OH$.

Реакция с альдегидами (реакция «серебряного зеркала»)

Это наиболее известная качественная реакция с использованием реактива Толленса, служащая для обнаружения альдегидной группы $( -CHo )$. Альдегиды, являясь восстановителями, окисляются до солей соответствующих карбоновых кислот, в то время как ион серебра $Ag^+$ восстанавливается до металлического серебра $Ag^0$. При проведении реакции в чистой пробирке с небольшим нагреванием серебро осаждается на стенках, образуя блестящий зеркальный налет.

Общее уравнение реакции для альдегида $R-CHO$:

$R-CHo + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t} R-COONH_4 + 2Ag\downarrow + 3NH_3 + H_2O$

Например, реакция с этаналем (уксусным альдегидом):

$CH_3CHo + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t} CH_3COONH_4 + 2Ag\downarrow + 3NH_3 + H_2O$

Кетоны (кроме α-гидроксикетонов) в эту реакцию не вступают, что позволяет отличать альдегиды от кетонов.

Ответ: Реакция «серебряного зеркала» является качественной на альдегидную группу. Продукты реакции — соль карбоновой кислоты, металлическое серебро, аммиак и вода.

Реакция с терминальными алкинами

Алкины, у которых тройная связь находится на конце углеродной цепи (терминальные алкины), способны вступать в реакцию с реактивом Толленса. В отличие от реакции с альдегидами, это не окислительно-восстановительный процесс, а кислотно-основное взаимодействие. Атом водорода при тройной связи обладает слабокислотными свойствами и может замещаться на ион металла, в данном случае серебра. В результате образуется нерастворимый осадок — ацетиленид серебра.

Общее уравнение реакции для алкина $R-C\equiv CH$:

$R-C\equiv CH + [Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow R-C\equiv CAg\downarrow + 2NH_3 + H_2O$

Например, реакция с ацетиленом (образуется ацетиленид дисеребра):

$HC\equiv CH + 2[Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow AgC\equiv CAg\downarrow + 4NH_3 + 2H_2O$

Алкины с тройной связью в середине цепи, алкены и алканы в такую реакцию не вступают.

Ответ: Терминальные алкины реагируют с реактивом Толленса с образованием осадка ацетиленида серебра.

Реакция с другими соединениями

Некоторые другие соединения также дают положительную реакцию с реактивом Толленса:

1. Муравьиная кислота и ее эфиры. Молекула муравьиной кислоты $HCOOH$ содержит фрагмент, схожий с альдегидной группой, поэтому она способна окисляться, давая «серебряное зеркало». В ходе реакции она окисляется до угольной кислоты, которая в аммиачной среде образует карбонат аммония.

$HCOOH + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t} (NH_4)_2CO_3 + 2Ag\downarrow + 2NH_3 + H_2O$

2. α-гидроксикетоны и восстанавливающие сахара. Например, фруктоза, являясь кетогексозой, дает реакцию «серебряного зеркала». Это связано с тем, что в щелочной среде (создаваемой аммиаком в реактиве) происходит изомеризация фруктозы в альдогексозы (глюкозу и маннозу), которые уже содержат альдегидную группу и реагируют.

Ответ: Положительную реакцию с реактивом Толленса также дают муравьиная кислота, ее эфиры и α-гидроксикетоны (например, фруктоза).

Возможность распознавания веществ разных классов

Да, с помощью аммиачного раствора оксида серебра можно распознавать и различать вещества, принадлежащие к разным классам органических соединений, на основе наблюдаемых эффектов (или их отсутствия):

• Альдегиды от кетонов: пропаналь даст «серебряное зеркало», а пропанон — нет.
• Терминальные алкины от нетерминальных алкинов и алкенов: бутин-1 даст белый осадок, а бутин-2 или бутен-1 не будут реагировать.
• Восстанавливающие сахара от невосстанавливающих: глюкоза (альдоза) даст «серебряное зеркало», а сахароза (не имеет свободной альдегидной группы) — нет.
• Муравьиную кислоту от других карбоновых кислот: муравьиная кислота даст «серебряное зеркало», а уксусная кислота — нет.

Таким образом, реактив Толленса является важным инструментом в качественном анализе органических веществ.

Ответ: Реактив Толленса позволяет отличать альдегиды от кетонов, терминальные алкины от других углеводородов, восстанавливающие сахара от невосстанавливающих и муравьиную кислоту от ее гомологов.