Реагент Толленса

Химический реактив, используемый для различения альдегидов и кетонов.

Проба Толленса на альдегиды: левая сторона положительная (серебряное зеркало), правая сторона отрицательная.

Шаростержневая модель комплекса диамминсеребра(I)

Реактив Толленса (химическая формула ) — это химический реагент , используемый для различения альдегидов и кетонов , а также некоторых альфа-гидроксикетонов , которые могут таутомеризоваться в альдегиды. Реагент состоит из раствора нитрата серебра , гидроксида аммония и некоторого количества гидроксида натрия (для поддержания основного pH раствора реагента). Он был назван в честь своего первооткрывателя, немецкого химика Бернхарда Толленса . ^[1] О положительном тесте с реактивом Толленса свидетельствует осаждение элементарного серебра, часто образующее характерное «серебряное зеркало» на внутренней поверхности реакционного сосуда. ${\displaystyle {\ce {Ag(NH3)2OH}}}$

Лабораторная подготовка

Этот реагент недоступен в продаже из-за его короткого срока хранения , поэтому его необходимо готовить свежеприготовленным в лаборатории. Обычная подготовка включает в себя два этапа. Сначала к небольшому количеству водного 0,1 М раствора нитрата серебра добавляют  несколько капель разбавленного гидроксида натрия . Ионы преобразуют аквакомплекс серебра в оксид серебра (I) , который выпадает в осадок из раствора в виде коричневого твердого вещества: ${\displaystyle {\ce {OH-}}}$ ${\displaystyle {\ce {Ag2O}}}$

${\displaystyle {\ce {2AgNO3 + 2NaOH -> Ag2O(s) + 2NaNO3 + H2O}}}$

На следующем этапе добавляют достаточное количество водного аммиака для растворения коричневого оксида серебра(I). Полученный раствор содержит в смеси комплексы [Ag(NH ₃ ) ₂ ] ⁺ , которые являются основным компонентом реактива Толленса. Гидроксид натрия реформируется:

${\displaystyle {\ce {Ag2O(s) + 4NH3 + 2NaOH + H2O -> 2[Ag(NH3)2]OH + 2NaOH}}}$

Альтернативно, водный раствор аммиака можно добавлять непосредственно в раствор нитрата серебра. ^[2] Сначала аммиак вызывает образование твердого оксида серебра, но при добавлении аммиака этот твердый осадок растворяется с образованием прозрачного раствора координационного комплекса диамминсеребра(I ) . Фильтрация реагента перед использованием помогает предотвратить ложноположительные результаты. ${\displaystyle {\ce {[Ag(NH3)2]+}}}$

Использование

Качественный органический анализ

Как только присутствие карбонильной группы будет идентифицировано с помощью 2,4-динитрофенилгидразина (также известного как реагент Брейди или 2,4-ДНФГ или 2,4-ДНФ), реактив Толленса можно использовать для различения кетона и альдегида . Реактив Толленса дает отрицательный результат на большинство кетонов, за исключением альфа-гидроксикетонов .

Тест основан на предположении, что альдегиды легче окисляются по сравнению с кетонами; это связано с тем, что карбонилсодержащий углерод в альдегидах имеет присоединенный водород. Комплекс диамина с серебром (I) в смеси является окислителем и основным реагентом в реактиве Толленса. Тест обычно проводится в пробирке на теплой водяной бане.

При положительном тесте комплекс диамина серебра (I) окисляет альдегид до карбоксилат- иона и в процессе восстанавливается до элементарного серебра и водного аммиака. Элементарное серебро выпадает в осадок из раствора, иногда на внутреннюю поверхность реакционного сосуда, образуя характерное «серебряное зеркало». Карбоксилат-ион при подкислении даст соответствующую ему карбоновую кислоту . Карбоновая кислота изначально не образуется напрямую, поскольку реакция протекает в щелочных условиях. Ионные уравнения общей реакции показаны ниже; R относится к алкильной группе. ^[3]

${\displaystyle {\ce {2[Ag(NH3)2]+ + R-CHO + H2O -> 2Ag(s) + 4NH3 + R-COOH + 2H+}}}$

Реактив Толленса также можно использовать для проверки на концевые алкины ( ). При этом образуется белый осадок ацетилида ( ) . Другой тест основан на реакции фурфурола с флороглюцином с образованием окрашенного соединения с высокой молярной поглощающей способностью. ^[4] Он также дает положительный результат теста на гидразины , гидразоны , α-гидроксикетоны и 1,2-дикарбонилы . ${\displaystyle {\ce {R-C2H}}}$ ${\displaystyle {\ce {AgC-R}}}$

И реактив Толленса, и реактив Фелинга дают положительные результаты с муравьиной кислотой . ^{[ нужна цитата ]}

Окрашивание

В анатомической патологии аммонийный нитрат серебра используется в окраске Фонтана-Массона , которая представляет собой метод окрашивания серебром, используемый для обнаружения меланина , аргентафина и липофусцина в срезах тканей. Меланин и другие хромаффины восстанавливают нитрат серебра до металлического серебра. ^[2]

В серебряном зеркальном отражении

Реактив Толленса также используется для нанесения серебряного зеркала на стеклянную посуду; например, внутренняя часть изолированной вакуумной колбы. Основной химический процесс называется реакцией серебряного зеркала . Для таких применений восстановителем является глюкоза (альдегид). Для качественного зеркала необходима чистая стеклянная посуда. Для увеличения скорости осаждения поверхность стекла можно предварительно обработать хлоридом олова(II), стабилизированным в растворе соляной кислоты . ^[5]

Для применений, требующих высочайшего оптического качества, например, в зеркалах телескопов , использование хлорида олова (II) проблематично, поскольку он создает наноразмерную шероховатость и снижает отражательную способность. ^{[6] [7]} Методы производства зеркал телескопа включают дополнительные добавки для увеличения адгезии и устойчивости пленки, например, в методе Мартина, который включает винную кислоту и этанол . ^[7]

Безопасность

Старый реагент можно уничтожить разбавленной кислотой, чтобы предотвратить образование взрывоопасного нитрида серебра . ^[8]

Смотрите также

• реактив Бенедикта
• Редуктор Вальдена (противоположное использование металлического серебра)

Рекомендации

1. Толленс, Б. (1882). «Ueber ammon-alkalische Silberlösung als Reagens auf Aldehyd» [Об аммонийно-щелочном растворе серебра как реагенте для альдегидов] (PDF) . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на немецком языке). 15 (2): 1635–1639. дои : 10.1002/cber.18820150243.
2. веб-сайт ab Webpath http://library.med.utah.edu/WebPath/HISTHTML/MANUALS/FONTANA.PDF. Проверено 4 февраля 2009 г.
3. «Окисление альдегидов и кетонов». chemguide.co.uk . Проверено 31 января 2010 г.
4. Ошитна, К.; Толленс, Б. (1901). «Спектральные реакции метилфурфуролов». Бер. Дтч. хим. Гес . 34 (2): 1425. doi :10.1002/cber.19010340212.
5. Харт, М. (1992). Руководство по научному стеклодувному делу . Сент-Хеленс, Мерсисайд [Англия]: Британское общество научных стеклодувов. ISBN 0-9518216-0-1.
6. Н. Читворанунд1; С. Джимсирилерс; ДП Касима (2013). «Влияние обработки поверхности на адгезию серебряной пленки на стеклянной подложке, полученной методом химического нанесения покрытия». Журнал Австралийского керамического общества . 49 : 62–69.{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
7. К. Хебер Д. (февраль 1911 г.). «Методы серебрения зеркал». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 23 (135): 15–19. Бибкод : 1911PASP...23...13C. дои : 10.1086/122040 . hdl : 2027/mdp.39015018047608 .
8. Свела, Г.; Фогель, Артур Антон (1996). Качественный неорганический анализ Фогеля . Нью-Йорк: Лонгман. ISBN 0-582-21866-7.

Внешние ссылки

• Видео экспериментального процесса с реактивом Толленса
• Реактив Толленса на сайте www.wiu.edu
• унив. Демо-версия класса органической химии Миннесоты. Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine. Результат архивирован 3 марта 2016 г. на Wayback Machine.