ΕΚΦΕ Β’ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΑΤΤΙΚΗΣΕπιμέλεια: Φρίντα Εγγλεζάκη (Χημικός)

ΣΤΟΧΟΙ

Στο τέλος της εργαστηριακής άσκησης οι μαθητές θα πρέπει να μπορούν:

Να αναγνωρίζουν τον όξινο χαρακτήρα των καρβοξυλικών οξέων, μέσω αντιδράσεων

αυτών με τα μέταλλα, άλατα και με τη βοήθεια δεικτών.

Να διακρίνουν τα οξέα ως άλλες οργανικές ενώσεις π.χ. από τους ισομερείς τους

εστέρες χρησιμοποιώντας κάποιες από τις χαρακτηριστικές τους ιδιότητες.

ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΕΙΣ

Τα καρβοξυλικά οξέα, ανάλογα με τον αριθμό των ομάδων –COOH που περιέχουν στομόριό τους, διακρίνονται σε:

ΜΟΝΟΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΑ -COOH

ΔΙΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΑ -(COOH)2

ΤΡΙΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΑ-(COOH)3

οξικό οξύCH3COOH

οξαλικό οξύCOOH

COOH

γαλακτικό οξύCH3CHCOOH OH

τρυγικό οξύCOOH CH-OH CH-OH COOH

κιτρικό οξύCΗ2COOH HO-C-COOH CH2 COOH

Τα κορεσμένα μονοκαρβοξυλικά οξέα έχουν γενικό τύπο CνH2ν+1COOH ή RCOOH.

Τα καρβοξυλικά οξέα δείχνουν ασθενή όξινο χαρακτήρα, όταν διαλύονται στο νερό, ο οποίος οφείλεται στη ρίζα του καρβοξυλίου (–COOH) που ιοντίζεται μερικώς σύμφωνα με την αντίδραση παρακάτω:

CH3COOH + Η2Ο ↔ CH3COO + Η3Ο+ ή CH3COOH ↔ CH3COO + Η+

Τα υδατικά διαλύματα των καρβοξυλικών οξέων εμφανίζουν ένα σύνολο από ιδιότητες, που ονομάζονται όξινος χαρακτήρας (πίνακας 1), και οφείλονται στην παρουσία των ιόντων οξωνίου (Η3Ο+).

ΠΙΝΑΚΑΣ 1

Τα υδατικά τους διαλύματα έχουν pH <7 και μεταβάλλουν το χρώμα ορισμένων δεικτών.

Aντιδρούν με μέταλλα και ελευθερώνουν αέριο H2. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η αντίδραση με τον μόλυβδο (δεν χρησιμοποιούνται πλέον σκεύη μολύβδου για την διατήρηση τροφίμων σε ξίδι).

2HCOOH + Pb (HCOO)2Pb + H2

Αντιδρούν με τα ανθρακικά άλατα (Na2CO3, NaHCO3, CaCO3) και εκλύουν αέριο CO2.

2CH3COOH + Na2CO3 2CH3COONa + CO2 + H2OΗ αντίδραση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ταυτοποίηση των οξέων μια και οι ισομερείς εστέρες των οξέων (RCOOR’) δεν τη δίνουν.

Αντιδρούν με βάσεις και βασικά οξείδια (εξουδετέρωση) και σχηματίζουν άλατα.

RCOOH + NaOH RCOONa + H2OΗ εξουδετέρωση αποτελεί την πιο αντιπροσωπευτική ιδιότητα των οξέων και εξετάζεται σε ιδιαίτερο πείραμα στην Γ’ Λυκείου, όπου προσδιορίζεται η περιεκτικότητα του ξιδιού σε οξικό οξύ με την κλασική ογκομέτρηση και με τη χρήση του συστήματος συγχρονικής λήψης και απεικόνισης (MBL).

Στην εργαστηριακή άσκηση που ακολουθεί θα χρησιμοποιήσουμε διαλύματα οξικού οξέος (1Μ) και κοινό ξίδι του εμπορίου και ως δείκτες το βάμμα του ηλιοτροπίου και την ηλιανθίνη.

ΟΡΓΑΝΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑΣτατώ Διάλυμα CH3COOH 1MΔοκιμαστικοί σωλήνες μικροί (3) και μεγάλος (1) Ξίδι (κατά προτίμηση λευκό)Ποτήρια ζέσεως 25mLΧ3 Βάμμα ηλιοτροπίου, φαινολοφθαλεΐνηΠεχαμετρικό χαρτί Τεμάχιο PbΠεχάμετρο Διάλυμα ΚΙ 1ΜΓυάλινη ράβδος Μαγειρική σόδα (NaHCO3)Βάση, ράβδος στήριξης, μεταλλικές λαβίδες (3) Υδροξείδιο του νατρίου (NaOH 0,5M)Χωνί διήθησης (μικρό) Απιονισμένο νερόΑσφαλιστικό χωνί Κλασματήρας ή φιάλη διήθησης κενούΕλαστικός σωλήναςΚεράκι

Πείραμα 1Αλλαγή χρώματος δεικτών

Μέτρηση του pH με πεχαμετρικό χαρτί και πεχάμετρο

Πειραματική διαδικασία Ρίχνουμε 2mL οξικό οξύ σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα και 2mL νερό σε έναν άλλο

(μάρτυρας). Προσθέτουμε στον καθένα μερικές σταγόνες δείκτη βάμμα του ηλιοτροπίου. Ρίχνουμε 15mL οξικό οξύ σε ένα ποτήρι ζέσεως και 15mL νερό σε ένα άλλο (μάρτυρας). Με τη γυάλινη ράβδο μεταφέρουμε μια σταγόνα από το κάθε υγρό σε ένα κομμάτι

πεχαμετρικό χαρτί και προσδιορίζουμε την τιμή του pH κατά προσέγγιση. Βυθίζουμε το πεχάμετρο πρώτα στο ποτήρι ζέσεως με το νερό και στη συνέχεια στο

ποτήρι με το οξικό οξύ και παίρνουμε την τιμή του pH. Επαναλαμβάνουμε την παραπάνω διαδικασία με το ξίδι. Καταγράφουμε τις παρατηρήσεις μας και τις μετρήσεις μας στο φύλλο εργασίας.

Πείραμα 2Αντίδραση μετάλλων με διάλυμα οξικού οξέος

Πειραματική διαδικασία Ρίχνουμε 20mL διάλυμα οξικού οξέος στο ποτήρι ζέσεως. Εμβαπτίζουμε το κομμάτι του μολύβδου μέσα στο διάλυμα του οξικού οξέος για περίπου

10-15 λεπτά. Από το διάλυμα που προκύπτει μεταφέρουμε μια μικρή ποσότητα σε έναν δοκιμαστικό

σωλήνα και προσθέτουμε μερικές σταγόνες από το διάλυμα του ιωδιούχου καλίου (ΚΙ). Καταγράφουμε τις παρατηρήσεις μας και σημειώνουμε αν δημιουργείται ίζημα στο

φύλλο εργασίας.

Σημείωση Το πείραμα μπορεί να γίνει και με ξίδι, προκειμένου οι μαθητές να διαπιστώσουν την αντίδραση αυτού με τον μόλυβδο και επομένως τον αποκλεισμό της χρήσης των μολύβδινων σκευών για την παρασκευή και διατήρηση τροφίμων μέσα σε αυτό, με τη μόνη διαφορά ότι πρέπει να αφήσουμε το κομμάτι του μολύβδου για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα (1 ώρα) μέσα στοξίδι, για να έχουμε έντονο κίτρινο ίζημα οξικού μολύβδου.

Πείραμα 3Αντίδραση του CH3COOH με NaHCO3

Ανίχνευση αερίου CO2

Πειραματική διαδικασία Παραλλαγή 1 Προσθέτουμε σε έναν μεγάλο δοκιμαστικό σωλήνα περίπου 5mL οξικό οξύ και στη

συνέχεια ρίχνουμε 1 κουταλάκι σόδας. Ανάβουμε το κεράκι και πλησιάζουμε τον δοκιμαστικό σωλήνα γέρνοντάς τον προς τη

φλόγα μέχρι αυτή να σβήσει. Καταγράφουμε τις παρατηρήσεις μας στο φύλλο εργασίας.Παραλλαγή 2Συναρμολογούμε τη διάταξη της εικόνας 1 παρακάτω ως εξής:

Στηρίζουμε τον κλασματήρα ή τη φιάλη διήθησης κενού, με τη βοήθεια της μεταλλικής λαβίδας, στη βάση στήριξης.

Εφαρμόζουμε στο πάνω μέρος αυτού ένα χωνί διήθησης ή κατά προτίμηση, αν υπάρχει, ένα ευθύγραμμο ασφαλιστικό χωνί μέσω του διάτρητου ελαστικού πώματος.

Στην πλαϊνή υποδοχή του κλασματήρα συνδέουμε τον ελαστικό σωλήνα στο άκρο του οποίου εφαρμόζουμε ένα δεύτερο χωνί διήθησης το οποίο στηρίζουμε, ανάποδα, με μεταλλική λαβίδα σε τέτοια απόσταση από τον πάγκο εργασίας ώστε να χωράει από κάτω το κερί.

Εικόνα 1: Ανίχνευση αερίου CO2

Ρίχνουμε ένα κουταλάκι (περίπου 20g) μαγειρική σόδα μέσα στον κλασματήρα. Τοποθετούμε το κερί κάτω από το χωνί και το ανάβουμε. Στηρίζουμε το μπουκάλι με το ξίδι, σε ανεστραμμένη θέση, στη λαβίδα όπως φαίνεται

στη διάταξη της εικόνας και ανοίγουμε το καπάκι ώστε να αρχίσει να πέφτει το ξίδι, με κανονική ροή, μέσα στη σόδα δια μέσου του ασφαλιστικό χωνιού.

Τέλος καταγράφουμε τις παρατηρήσεις μας στο φύλλο εργασίας.

Πείραμα 4Εξουδετέρωση διαλύματος CH3COOH με διάλυμα NaOH

Πειραματική διαδικασία Σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα ρίχνουμε 1mL ξίδι (CH3COOH). Προσθέτουμε 2 σταγόνες δείκτη βάμμα του ηλιοτροπίου ή φαινολοφθαλεΐνη. Προσθέτουμε στο διάλυμα του οξέος σταγόνα-σταγόνα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου

(NaOH 0,5Μ) μέχρι να δούμε μόνιμη αλλαγή στο χρώμα. Σημειώνουμε τις παρατηρήσεις μας στο φύλλο εργασίας.

ΟΞΙΝΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΑΣ ΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΩΝ ΟΞΕΩΝ

Φύλλο εργασίαςΟνοματεπώνυμο: ..............................................

Τμήμα: ................. Ημερομηνία: ....................

1. Να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα που αναφέρεται στο πείραμα 1.

Οξικό οξύ (1Μ)

Ξίδι Διάλυμα νερού

Δείκτης..................................Χρώμα δείκτηΤιμή pH (πεχαμετρικό χαρτί)Τιμή pH (πεχάμετρο)

2. Να καταγράψετε τις παρατηρήσεις σας που αναφέρονται στο πείραμα 2 στον πίνακα.

Pb + 2CH3COOH (CH3COO)2Pb + KIΈκλυση αερίουΌνομα αερίουΔημιουργία ιζήματοςΧρώμα ιζήματος

Χημικές εξισώσεις

3. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης του οξικού οξέος με τη μαγειρική σόδα (πείραμα 3)...............................................................................................................................................

Να δώσετε μια εξήγηση για τον έντονο αφρισμό της σόδας όταν προσθέτουμε το ξίδι;………………………………………………………………………………..........................................................................................................................................................................

Πώς εξηγείται το σβήσιμο της φλόγας του κεριού;………………………………………………………………………………..........................................................................................................................................................................

4. Να γράψετε την χημική εξίσωση της εξουδετέρωσης μεταξύ του οξικού οξέος και του υδροξειδίου του νατρίου..................................................................................................................................................

________________________________________________________________________ΕΚΦΕ B’ Aνατολικής Αττικής