Primære, sekundære og tertiære alkoholer
Lavet af: [navn fjernet] 2.p
Forsøg udført d. 15/9-10
Formål:
Formålet med forsøget var, at finde ud af hvilken af de tre ukendte alkoholer, der var henholdsvis primær,
sekundær og tertiær.
Teori:
Alkoholer kan brænde. Ved en fuldstændig forbrænding/oxidation ødelægges carbonskelettet helt og der
dannes vand og kuldioxid. Der kan dog også foregå en ufuldstændig oxidation, hvor det er muligt at bevare
noget af carbonskelettet.
Alkoholer kan deles op i tre grupper; de primære alkoholer, de sekundære alkoholer og de tertiære
alkoholer.
De tre typer alkoholer har de generelle former, som anført på billedet ovenfor. Her betegner bogstavet R er
radikal. R kan i den primære alkohol erstattes af en carbonkæde eller bare et hydrogenatom. I de generelle
formler for sekundære og tertiære alkoholer kan R
1
, R
2
og R
3
dog ikke at erstattes af H-atomer.
I en primær alkohol sidder OH-gruppen på et endestillet carbonatom. En primær alkohol indeholder altså
atomgruppen CH
2
OH. I en sekundær alkohol sidder OH-gruppen på et carbonatom, der sidder inde i en
carbonkæde og indeholder altså atomgruppen CHOH. I en tertiær alkohol sidder OH-gruppen på et
carbonatom, der sidder ved et forgreningspunkt, så det indeholder atomgruppen COH.
Grunden til at man skelner mellem primære, sekundære og tertiære alkoholer er fordi de har forskellige
kemiske egenskaber.
Forskellen på de forskellige slags alkoholer viser sig ved oxidation.
En primær alkohol kan oxideres i to omgange, uden at carbonskelettet ødelægges. Her skifter alkoholen
stofklasse til først et aldehyd og ved videre oxidation til en carboxylsyre.
En sekundær alkohol kan oxideres en enkelt gang, hvis carbonskelettet skal bevares. Når den oxideres
skifter den stofklasse til en keton.
Tertiære alkoholer kan ikke oxideres af milde oxidationsmidler, men derimod kun ved fuldstændig
oxidation hvor carbonskelettet sprænger.
For at finde ud af om en alkohol er primær, sekundær eller tertiær bruges en række milde oxidationsmidler.
Vha. Beckmanns blanding (En svovlsur opløsning af kaliumdichromat K
2
Cr
2
O
7
(gul/orange farve)) oxideres
primære og sekundære alkoholer. En alkohol, der ikke oxideres af Beckmanns blanding er derfor tertiær.
Hvis der er foregået en oxidation, er dichromationen blevet reduceret til chrom(III)ionen (grøn farve).
For at finde ud af om der er foregået en oxidation, kan man blande destillatet med 2,4-
dinitrophenylhydrazin. Hvis der dannes et gult krystallinsk bundfald (2,4-dinitrophenylhydrazoner er nemlig
tungtopløseligt og har en gul/orange farve), betyder det at stoffet indeholder en carbonylgruppe (det gør
både aldehyder og ketoner) og den oprindelig alkohol, har derfor været primær eller sekundær.
For dernæst at finde ud af om den oprindelige alkohol har været primær eller sekundær bruges destillatet
fra første forsøg. Aldehyder oxideres let til carboxylsyrer mens ketoner ikke oxideres af milde
oxidationsmidler. Man kan derfor skelne mellem dem ved at se om der sker en oxidation med et mildt
oxidationsmiddel som f.eks. Tollens reagens.
Aldehyder oxideres af sølv(I)ioner i en basisk opløsning, men da sølv(I)ioner bundfældes som sølv(I)oxid i en
basisk opløsning, undgås bundfældningen ved at anvende en opløsning, der indeholder ammoniak. Dette er
fordi ammoniak binder sølv(I)ionerne i et kompleks, hvilket hindrer bundfældningen.
Et kompleks er en sammensat partikel bestående af en metalion bundet til et antal neutrale molekyler eller
negative ioner i en slags kovalent binding. I dette tilfælde ses komplekset: Ag(NH
3
)
2
+
. En kompleksbinding
opstår ved en forskydning af et ledigt elektronpar(I Tollens reagens er der et ledigt elektronpar i ammoniak)
over mod metalionen(som i Tollens reagens er Ag
+
).
Tollens reagens er altså en basisk, ammoniakholdig sølv(I)ion-opløsning, der oxiderer aldehyder til
carboxylsyrer. Sølv(I)ionerne bliver i denne proces reduceret til grundstoffet sølv og reaktionen kan derfor
identificeres ved at der dannes et sølvspejl, i glasset hvor reaktionen foregik.
Stofklasse
Funktionel gruppe
Aldehyd
Carboxylsyre
Keton
Et organisk stofs opløselighed i vand er afhængig af i hvilken grad det er domineret af hydrofile eller
hydrofobe grupper. En hydrofil (vandglad) gruppe kan f.eks. være den hydroxygruppe, der sidder på
alkoholer. En hydrofob (vandskyende) gruppe kan f.eks. være CH
2
, som også sidder på alkoholer. Derfor
afgøres det om en alkohol er hydrofil eller hydrofob ved at bruge regelen, der siger, at en hydrofil gruppe
kan opveje 3-4 hydrofobe grupper. Dvs. at f.eks. propanol er hydrofil, mens hexanol ikke er (da hexanol har
6 hydrofobe grupper og en hydrofil).
Destillation er når man i en blanding af væsker med forskellig kogepunkt, adskiller de forskellige væsker ved
opvarmning. Blandingen af væsker opvarmes indtil noget af væsken går på gasform. Den del af blandingen,
der går på gasform vil være den væske med lavest kogepunkt. Væskens kogepunkt noteres vha. et
termometer, og opvarmningen holdes på den temperatur, for at få alt af dette stof på gasform. Vha. et rør,
som forbinder det reagensglas man opvarmer med et andet reagensglas, ledes gassen hen i det andet
reagensglas, som er dyppet i noget koldt vand. Væsken fortættes og man har nu skilt et af stofferne i
væskeblandingen fra resten af blandingen. Ved forsat opvarmning vil stoffet med næstlavest kogepunkt gå
på gasform.
I dette forsøg destilleres prøverne blandet med Beckmanns blanding for at separere alkohol, vand og
aldehyd/keton fra chrom(III)ionerne og pimpstenene.
Materialer:
Stort reagensglas med prop forsynet med bøjet glasrør, reagensglas, niveaubord, stativ, bunsenbrænder,
250 mL bægerglas, 25 mL måleglas, 10 mL måleglas, termometer, spatel, pimpsten, dråbepipetter.
Kemikalier:
Beckmanns blanding, 2,4-dinitrophenylhydrazinopløsning, 0,1 M AgNO
3
, 2 M NaOH, 2 M NH
3
og diverse
ukendte alkoholer.
Fremgangsmåde:
Vi startede med at hælde 2 mL af prøve 2 og 10 mL af Beckmanns blanding op i det store reagensglas og
spænde det op i stativet som set på billedet nedenfor.
Derefter tilsatte vi pimpsten og satte prop i reagensglasset. Resten af materialerne blev monteret som ses
på billedet. Vi puttede koldt vand i bægerglasset. Forsøget blev udført i et stinkskab. I starten opvarmede vi
reagensglasset meget forsigtigt. Efter et par minutter opvarmede vi reagensglasset kraftigere og der blev
nu destilleret væske over i det lille reagensglas. Vi skyllede reagensglassene og glasrøret og gentog forsøget
med prøve 1 og 3. Destillatet gemte vi og identificerede prøverne vha. forskellige kemikalier.
Resultater:
Kemikalier
Prøve 1
Prøve 2
Prøve 3
Beckmanns blanding
Farveskift (grøn)
Farveskift (grøn/blå)
Ingen reaktion
Destillat + 2,4-dinitrophenylhydrazin
Krystallisering (gul)
Krystallisering (gul)
Ingen reaktion
Destillat + Tollens reagens
Ingen reaktion
Fældning (sølvspejl)
Ingen reaktion
Destillatet består af en blanding af vand, ureageret alkohol og eventuelt dannet aldehyd. De tre prøvers
destillater var i en fase.
De fire mulige alkoholer, prøverne kunne indeholde var propan-1-ol, propan-2-ol, hexan-1-ol og 2-
methylpropan-2-ol.
Diskussion:
Strukturformler for de mulige alkoholer:
Propan-1-ol
Propan-1-ols hydroxygruppe er på et endestillet carbonatom og alkoholen er derfor primær.
Propan-2-ol
Propan-2-ols hydroxygruppe sidder på et carbonatom, der er inde i en carbonkæde og derfor er alkoholen
sekundær.
Hexan-1-ol
Hexan-1-ols hydroxygruppe sidder på et endestillet carbonatom og alkoholen er derfor primær.
2-methylpropan-2-ol
2-methylpropan-2-ols hydroxygruppe sidder på et carbonatom, der er inde i en carbonkæde ved et
knækpunkt. Alkoholen er derfor tertiær.
Da alle prøvernes destillat var i en fase, kan hexan-1-ol ikke have været i nogle af prøverne, da den er
hydrofob og derfor ville dele destillatet i to faser(en vandfase og en hydrofobfase).
Prøve 1:
A. Oxidation
Da prøven blev oxideret med Beckmanns blanding, blev farven i det store reagensglas grøn. Dvs. at
dichromationen blev reduceret til den grønne chrom(III)ion og at der derfor skete en oxidation. Prøven er
derfor en primær eller sekundær alkohol.
B. Prøve med 2,4-dinitrophenylhydrazin
Da vi hældte noget 2,4.dinitrophenylhydrazin til destillatet dannedes der et gult krystallinsk bundfald.
Alkoholen indeholder derfor en carbonylgruppe og er derfor ikke tertiær.
C. Prøve med Tollens reagens
Da vi tilsatte nogle dråber af destillatet til Tollens reagens, skete der ingen synlig reaktion. Heller ikke ved
opvarmning af vandbadet. Dvs. at destillatet ikke kunne oxideres yderligere af et mildt oxidationsmiddel og
det må derfor have indeholdt ketoner. Derfor har alkoholen i prøve 1 været en sekundær alkohol. Prøve 1
var altså alkoholen propan-2-ol, da det er den eneste sekundære alkohol, der var blandt de mulige
alkoholer.
Prøve 2:
A. Oxidation
Da prøven blev oxideret med Beckmanns blanding, blev farven i det store reagensglas grøn/blå. Dvs. at
dichromationen blev reduceret til den grønne chrom(III)ion og at der derfor skete en oxidation. Prøven er
derfor en primær eller sekundær alkohol.
B. Prøve med 2,4-dinitrophenylhydrazin
Da vi hældte noget 2,4.dinitrophenylhydrazin til destillatet dannedes der et gult krystallinsk bundfald.
Alkoholen indeholder derfor en carbonylgruppe og er derfor ikke tertiær.
C. Prøve med Tollens reagens
Da vi tilsatte noget af destillatet til Tollens reagens fik vi et sølvspejl på glasset, hvilket vil sige at sølv(I)ioner
er blevet reduceret til grundstoffet sølv og at aldehyderne er blevet oxideret til carboxylsyrer. Prøven er
derfor primær og må derfor indeholde propan-1-ol, da det er den eneste hydrofile primære alkohol, der var
blandt de mulige alkoholer.
Prøve 3.
A. Oxidation
Da prøven blev tilsat Beckmanns blanding og opvarmet, skete der ingen ting, prøven må derfor indeholde
en tertiær alkohol
B. Prøve med 2,4-dinitrophenylhydrazin
For at være sikre på at prøve 3 var tertiær, prøvede vi at se om den fik gult krystallinsk bundfald ved
blanding med 2,4-dinitrophenylhydrazin, men der skete stadig ingenting. Det kan derfor konstateres at
prøve 3 indeholdt en tertiær alkohol. Det må derfor være 2-methylpropan-2-ol, der var i blandingen, da det
var den eneste tertiære alkohol, der var blandt de mulige alkoholer.
Prøve 1:
propan-2-ol bliver oxideret og skifter stofklasse til ketonen propanon:
3CH
3
CHOHCH
3
+ Cr
2
O
7
2-
+ 8H
+
3CH
3
COCH
3
+ 2Cr
3+
+ 7H
2
O
propanon bliver til propanons 2,4-dinitrophenylhydrazon:
CH
3
COCH
3
+ C
6
H
3
(NO
2
)
2
NHNH
2
CH
3
CCH
3
C
6
H
3
(NO
2
)
2
NHN + H
2
O
Prøve 2:
propan-1-ol bliver oxideret og skifter stofklasse til aldehydet propanal:
3CH
3
CH
2
CH
2
OH + Cr
2
O
7
2-
+ 8H
+
3CH
3
CH
2
CHO + 2Cr
3+
+ 7H
2
O
propanal bliver til propanals 2,4-dinitrophenylhydrazon:
CH
3
CH
2
CHO + C
6
H
3
(NO
2
)
2
NHNH
2
CH
3
CH
2
CHC
6
H
3
(NO
2
)
2
NHN + H
2
O
propanal bliver oxideret og skifter stofklasse til carboxylsyren propansyre(den har fragivet H fordi den er i
basisk opløsning):
2Ag(NH
3
)
2
+
(ag) + 18OH
-
(ag) + 2CH
3
CH
2
CHO 2Ag(s) + 2CH
3
CH
2
COO
-
(ag) + 16H
2
O + N
2
(s)
Prøve 3 indgår ikke i nogen ufuldstændige oxidationer, da den er tertiær.
Konklusion:
Prøve 1 var sekundær og indeholdt propan-2-ol
Prøve 2 var primær og indeholdt propan-1-ol
Prøve 3 var tertiær og indeholdt 2-methylpropan-2-ol
Supplerende opgaver:
1. Sammenlign alkoholers kogepunkter med tilsvarende oxoforbindelser, og forklar forskellene.
propan-1-ol
97,1°C
hydrogenbinding
Højt kogepunkt, fordi der er
stærke intermolekylære kræfter.
propanal
49°C
Dipol-dipol
binding
Dipol-dipol binding pga.
elektronegativitetsforskellen
mellem carbon og oxygen. Har
derfor lavere kogepunkt end
propan-1-ol, da den har en svagere
intermolekylær binding.
propansyre
141°C
Hydrogenbinding
og dipoldipol
binder sig både med
hydrogenbinding og dipol-dipol
binding og har derfor højere
kogepunkt end propan-1-ol.
Propan-2-ol
82°C
Hydrogenbinding
Højt kogepunkt, fordi der er
stærke intermolekylære kræfter.
propanon
56°C
Dipol-dipol
binding
Dipol-dipol binding pga.
elektronegativitetsforskellen
mellem carbon og oxygen. Har
derfor lavere kogepunkt end
propan-2-ol, pga. de svagere
intermolekylære kræfter.
2. Beregn massen af den mængde kaliumdichromat, der teoretisk skal bruges for at oxidere 10 mL propan-
1-ol til propanal.
Vha. propan-1-ols densitet, kan man finde vægten af de 10 mL:
0,8034g/mL·10mL = 8,034g
Nu når vi har vægten og vi kan finde molarmassen af propan-1-ol i det periodiske system, kan vi bruge
følgende ligning til at beregne stofmængden: n =
M
m
3CH
3
CH
2
CH
2
OH + Cr
2
O
7
2-
+ 8H
+
3CH
3
CH
2
CHO + 2Cr
3+
+ 7H
2
O
3CH
3
CH
2
CH
2
OH
+
K
2
Cr
2
O
7
3CH
3
CH
2
CHO
M
60,1 g/mol
294 g/mol
n
0,1337 mol
0,0446 mol
m
8,034 g
13,11 g
V
10 mL
ρ
0,8034 g/mL
Beregningsforklaring:
Når vi har fundet propan-1-ols stofmængde, kan vi finde kaliumdichromats stofmængde. Da propan-1-ol
har koefficienten 3 foran sig, må kaliumdichromats stofmængde være 3 gange så lille, da den ikke har
nogen koefficient foran sig: 0,1337 mol / 3 = 0,0446 mol.
Vi har nu kaliumdichromats stofmængde og kan finde dens molarmasse i det periodiske system (finde hver
enkelt atoms molarmasse, og addere molarmassen for de atomer, der er med i molekylet med hinanden =
294 g/mol). Herefter isoleres m i den ovennævnte formel og massen for den mængde kaliumdichromat, der
skal bruges for at oxidere 10 mL propan-1-ol er nu fundet:
m = M · n = 294 g/mol · 0,0446 mol = 13,11 g.
3. Giv et forslag til, hvordan du ved hjælp af de principper, du har stiftet bekendtskab med i denne øvelse,
kan lave en kemisk test, der kan afsløre om en person har indtaget alkohol.
Når man har indtaget alkohol, er det efter 5 min inde i blodbanen. Hvis man havde en blodprøve, kunne
man destillere den og foretage forsøgene. Da ethanol er en primær alkohol, ville udfaldet af alle forsøgene
være positive, hvis personen havde indtaget alkohol. Hvis personen havde indtaget en anden form for
alkohol, ville det nemt kunne ses som symptomer på diverse sygdomme f.eks. methanol, der kan gøre en
person blind.