Номер 4, страница 137, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Приведите примеры качественных реакций с гидроксидом меди (II). Объясните, можно ли с помощью этого реактива распознать вещества разных классов органических веществ? Напишите уравнения возможных реакций.

Решение

Гидроксид меди(II), $Cu(OH)_2$, является важным качественным реактивом в органической химии. Это голубой студенистый осадок, который вступает в характерные реакции с различными классами органических соединений, что позволяет их распознавать и отличать друг от друга по наблюдаемым изменениям (растворение осадка, изменение цвета, образование нового осадка) и условиям проведения реакции (комнатная температура или нагревание).

Таким образом, с помощью гидроксида меди(II) действительно можно распознать вещества разных классов. Ниже приведены примеры таких качественных реакций.

1. Взаимодействие с многоатомными спиртами

Многоатомные спирты, в молекулах которых гидроксильные группы ($-OH$) находятся у соседних атомов углерода (например, этиленгликоль, глицерин), реагируют со свежеосажденным гидроксидом меди(II) уже при комнатной температуре. При этом голубой осадок $Cu(OH)_2$ растворяется, образуя прозрачный раствор комплексного соединения меди(II) ярко-синего (василькового) цвета.

Уравнение реакции на примере глицерина (упрощенно):

$2C_3H_5(OH)_3 + Cu(OH)_2 \rightarrow \text{растворимый глицерат меди(II)} + 2H_2O$

Одноатомные спирты (например, этанол) в такую реакцию не вступают.

Ответ: Многоатомные спирты с соседними OH-группами при взаимодействии с $Cu(OH)_2$ при комнатной температуре образуют ярко-синий раствор.

2. Взаимодействие с альдегидами

При нагревании альдегиды окисляются гидроксидом меди(II). Альдегидная группа ($-CHO$) превращается в карбоксильную ($-COOH$), а медь(II) восстанавливается до меди(I). Голубой осадок $Cu(OH)_2$ сначала превращается в желтый осадок гидроксида меди(I) $CuOH$, который при дальнейшем нагревании разлагается до оксида меди(I) $Cu_2O$ — осадка кирпично-красного цвета. Эта реакция является качественной на альдегидную группу.

Уравнение реакции на примере уксусного альдегида (этаналя):

$CH_3CHo + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CH_3COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

Кетоны (например, ацетон), в отличие от альдегидов, в этих условиях не окисляются.

Ответ: Альдегиды при нагревании с $Cu(OH)_2$ образуют кирпично-красный осадок $Cu_2O$.

3. Взаимодействие с карбоновыми кислотами

Карбоновые кислоты, как и неорганические кислоты, реагируют с гидроксидом меди(II), который является основанием. В результате реакции нейтрализации голубой осадок $Cu(OH)_2$ растворяется, образуя раствор соли меди(II) синего или сине-зеленого цвета.

Уравнение реакции на примере уксусной кислоты:

$2CH_3COOH + Cu(OH)_2 \rightarrow (CH_3COO)_2Cu + 2H_2O$

Ответ: Карбоновые кислоты растворяют осадок $Cu(OH)_2$ при комнатной температуре, образуя раствор соли меди(II) синего цвета.

4. Взаимодействие с белками и пептидами (Биуретовая реакция)

Вещества, содержащие в своей структуре не менее двух пептидных связей ($-CO-NH-$), в щелочной среде образуют с ионами меди(II) комплексное соединение характерного фиолетового цвета. Эта реакция называется биуретовой и является качественной для обнаружения белков и полипептидов.

Уравнение этой реакции является сложным и обычно не записывается, так как оно описывает образование координационного комплекса между ионом меди и атомами азота нескольких пептидных групп.

Ответ: Белки и пептиды в щелочной среде в присутствии ионов $Cu^{2+}$ дают фиолетовое окрашивание.

5. Взаимодействие с глюкозой

Глюкоза, как представитель альдогексоз, проявляет свойства и многоатомного спирта (содержит 5 гидроксогрупп), и альдегида (содержит альдегидную группу в открытой форме). Поэтому она дает обе характерные реакции.

1. При комнатной температуре глюкоза реагирует с $Cu(OH)_2$ как многоатомный спирт, растворяя осадок с образованием ярко-синего раствора сахарата меди.

2. При нагревании полученного синего раствора альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной (образуется глюконовая кислота), а медь(II) восстанавливается, образуя кирпично-красный осадок $Cu_2O$.

Уравнение реакции окисления глюкозы:

$CH_2OH(CHOH)_4CHo + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CH_2OH(CHOH)_4COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

Ответ: Глюкоза при комнатной температуре образует с $Cu(OH)_2$ ярко-синий раствор, который при нагревании дает кирпично-красный осадок.