Реактив Толленса

Химический реагент, используемый для различения альдегидов и кетонов

Тест Толленса на альдегид: левая сторона положительная (серебряное зеркало), правая сторона отрицательная

Шаростержневая модель комплекса диамминсеребра(I)

Реактив Толленса (химическая формула ) — 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] Положительный тест с реактивом Толленса подтверждается осаждением элементарного серебра, часто создающего характерное «серебряное зеркало» на внутренней поверхности реакционного сосуда. ${\displaystyle {\ce {Ag(NH3)2OH}}}$

Лабораторная подготовка

Этот реагент не является коммерчески доступным из-за его короткого срока годности , поэтому его необходимо приготовить в лаборатории. Один из распространенных способов приготовления включает два этапа. Сначала несколько капель разбавленного гидроксида натрия добавляют к водному раствору  нитрата серебра 0,1 М. Ионы преобразуют серебряную аквакомплексную форму в оксид серебра (I) , который выпадает из раствора в виде коричневого твердого вещества: ${\displaystyle {\ce {OH-}}}$ ${\displaystyle {\ce {Ag2O}}}$

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

На следующем этапе добавляется достаточное количество водного аммиака для растворения коричневого оксида серебра(I). Полученный раствор содержит комплексы [Ag(NH ₃ ) ₂ ] ⁺ в смеси, которая является основным компонентом реагента Толленса. Гидроксид натрия преобразуется:

${\displaystyle {\ce {Ag2O(s) + 4NH3 + 2NaNO3 + H2O -> 2[Ag(NH3)2]NO3 + 2NaOH}}}$

В качестве альтернативы можно непосредственно добавлять водный раствор аммиака в раствор нитрата серебра. ^[2] Сначала аммиак вызовет образование твердого оксида серебра, но при добавлении аммиака этот твердый осадок растворится, и образуется прозрачный раствор координационного комплекса диамминсеребра(I) , . Фильтрация реагента перед использованием помогает предотвратить ложноположительные результаты. ${\displaystyle {\ce {[Ag(NH3)2]+}}}$

Использует

Качественный органический анализ

После того, как присутствие карбонильной группы было идентифицировано с помощью 2,4-динитрофенилгидразина (также известного как реагент Брэди или 2,4-ДНФГ или 2,4-ДНП), реагент Толленса может быть использован для различения кетона и альдегида . Реактив Толленса дает отрицательный результат для большинства кетонов, за исключением альфа-гидроксикетонов .

Тест основан на предпосылке, что альдегиды легче окисляются по сравнению с кетонами; это происходит из-за того, что карбонилсодержащий углерод в альдегидах имеет присоединенный водород. Комплекс диамина серебра(I) в смеси является окислителем и является основным реагентом в реагенте Толленса. Тест обычно проводится в пробирке на теплой водяной бане.

В положительном тесте комплекс диамина серебра(I) окисляет альдегид до иона карбоксилата и в процессе восстанавливается до элементарного серебра и водного аммиака. Элементарное серебро осаждается из раствора, иногда на внутренней поверхности реакционного сосуда, давая характерное «серебряное зеркало». Ион карбоксилата при подкислении даст соответствующую ему карбоновую кислоту . Карбоновая кислота не образуется напрямую в первую очередь, поскольку реакция происходит в щелочных условиях. Ионные уравнения для 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 терминальные алкины ( ). В этом случае образуется белый осадок ацетилида ( ) . Другой тест основан на реакции фурфурола с флороглюцином для получения окрашенного соединения с высокой молярной поглощающей способностью. ^[4] Он также дает положительный тест с гидразинами , гидразонами , α-гидроксикетонами и 1,2-дикарбонилами . ${\displaystyle {\ce {R-C2H}}}$ ${\displaystyle {\ce {AgC_2-R}}}$

Оба реагента, Толленса и Фелинга, дают положительные результаты с муравьиной кислотой . ^{[ необходима ссылка ]}

Окрашивание

В анатомической патологии аммиачный нитрат серебра используется в окрашивании по Фонтана-Массону , которое представляет собой метод окрашивания серебром , используемый для обнаружения меланина , аргентаффина 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, на внутреннюю часть изолированной вакуумной колбы. Основной химический процесс называется реакцией серебряного зеркала . Восстановителем для таких применений является глюкоза (альдегид). Для высококачественного зеркала требуется чистая стеклянная посуда. Чтобы увеличить скорость осаждения, поверхность стекла можно предварительно обработать хлоридом олова (II), стабилизированным в растворе соляной кислоты . ^[5]

Для приложений, требующих высочайшего оптического качества, таких как зеркала телескопов , использование хлорида олова (II) проблематично, поскольку он создает наноразмерную шероховатость и снижает отражательную способность. ^{[6] [7]} Методы производства зеркал телескопов включают дополнительные добавки для повышения адгезии и упругости пленки, например, метод Мартина, который включает винную кислоту и этанол . ^[7]

Безопасность

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

Смотрите также

• Реактив Бенедикта
• Редуктор Вальдена (противоположное применение с использованием металлического серебра)

Ссылки

1. Толленс, Б. (1882). «Ueber ammon-alkalische Silberlösung als Reagens auf Aldehyd» [Об аммонийно-щелочном растворе серебра как реагенте для альдегидов]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на немецком языке). 15 (2): 1635–1639. дои : 10.1002/cber.18820150243.
2. Webpath веб-сайт http://library.med.utah.edu/WebPath/HISTHTML/MANUALS/FONTANA.PDF. Получено 4 февраля 2009 г.
3. "Окисление альдегидов и кетонов". chemguide.co.uk . Получено 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 стеклодуву . Сент-Хеленс, Мерсисайд [Англия]: Британское общество научных стеклодувов. ISBN 0-9518216-0-1.
6. N. Chitvoranund1; S. Jiemsirilers; DP Kashima (2013). «Влияние обработки поверхности на адгезию серебряной пленки на стеклянной подложке, изготовленной методом химического восстановления». Журнал Австралийского керамического общества . 49 : 62–69.{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
7. C. Heber D. (февраль 1911 г.). «Методы серебрения зеркал». Publications of the Astronomical Society of the Pacific . 23 (135): 15–19. Bibcode : 1911PASP...23...13C. doi : 10.1086/122040 . hdl : 2027/mdp.39015018047608 .
8. Svehla, G.; Vogel, Arthur Anton (1996). Качественный неорганический анализ Vogel . Нью-Йорк: Longman. ISBN 0-582-21866-7.

Внешние ссылки

• Видео экспериментального процесса с использованием реагента Толленса
• Реактив Толленса на www.wiu.edu
• Демонстрация класса органической химии Университета Миннесоты. Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine. Результат Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine.