Karboxylové kyseliny

1         Cíl

Žák je schopen prakticky prověřit vlastnosti kyseliny octové a aplikovat znalosti o vlastnostech kyseliny chlorovodíkové na organickou kyselinu. Dokáže porovnat obě kyseliny.

2         Úlohy

3         Vybrané vlastnosti kyseliny octové

3.1       Čas: 1 hodina

3.2       Pomůcky a chemikálie

Sada zkumavek, kádinky, laboratorní lžička, univerzální pH papírek, skleněná trubička, zátky, tyčinka, porcelánová miska, kahan, držák na zkumavky, ocet, fenolftalein, roztok NaOH, roztok HCl, hořčík, CaCO₃, vzorek bílkoviny.

3.3       Princip

Kyselina octová CH₃COOH je v porovnání s HCl slabší kyselinou, proto je hodnota pH vyšší. Reakce s kovy probíhá u organické kyseliny pomaleji a důkaz vznikajícího vodíku provedeme stejně jako při reakci s anorganickými kyselinami. S ušlechtilými kovy jako je měď nereaguje stejně jako anorganická kyselina HCl.

Reakcí s CaCO₃ vytěsní stejně jako většina anorganických kyselin slabou kyselinu uhličitou (ve formě unikajícího CO₂), protože kyselina octová je silnější než kyselina uhličitá.

3.4       Postup

1)   Porovnejte reakci kyseliny octové (octa) a kyseliny chlorovodíkové

a)      Do zkumavky dejte několik ml roztoku octa a do druhé stejný objem roztoku HCl.

b)      Změřte univerzálním indikátorovým papírkem pH u obou roztoků a porovnejte.

c)      K oběma kyselinám vhoďte měděný drátek a pozorujte.

d)      Po skončení reakce z každé zkumavky odlijte asi 2 ml roztoku do porcelánové misky.

e)      Opatrně zahřívejte a odpařte až téměř do sucha.

f)       Připravte si další dvě zkumavky, opět jednu s octem a druhou s HCl.

g)      Do každé zkumavky vhoďte kousek hořčíku a zazátkujte.

h)      Po chvíli odzátkujte zkumavku s octem a přiklopte ji druhou zkumavkou otočenou dnem vzhůru.

i)        Sledujte průběh reakce.

j)        Proveďte důkaz vzniklého vodíku zkouškou v plameni.

k)      Vše zaznamenejte do tabulky.

2)   Prozkoumejte vybrané reakce kyseliny octové

a)      Do zkumavky nalijte asi 5 ml octa.

b)      Přisypte lžičku CaCO₃.

c)      Po chvíli vložte do kádinky nad hladinu reakční směsi hořící špejli.

d)      Pozorujte a zaznamenejte do tabulky.

3)   Proveďte neutralizaci kyseliny octové

a)      K roztoku octa ve zkumavce přidejte pár kapek fenolftaleinu.

b)      Po malých dávkách přikapávejte roztok NaOH.

c)      Zamíchejte a pozorujte.

d)      Roztok NaOH přidávejte tak dlouho, dokud nedojde k barevné změně.

4)   Porovnejte rozpustnost kyseliny octové ve vodě a v ethanolu

a)      Připravte si dvě kádinky s 10 – 15 ml octa.

b)      Do jedné přidejte asi 10 ml vody a do druhé stejné množství ethanolu.

c)      Zamíchejte a pozorujte.

3.5       Otázky a úkoly pro žáky

Úkoly:

1)      Porovnej sílu obou kyselin a zapiš rovnicí jejich disociaci.

2)      Napiš reakci hořčíku s oběma kyselinami.

3)      Které látky jste získali na porcelánových miskách? Zapiš je názvem i vzorcem.

4)      Vysvětli změnu plamene hořící špejle.

5)      Napiš chemickou rovnici reakce kyseliny a uhličitanu.

6)      Zapiš neutralizaci octa s NaOH chemickou rovnicí a pojmenuj vzniklé produkty.

Zapiš rovnicí uvedené chemické děje:

a)   Disociace: CH₃COOH +  H₂O            …………………………………… + …………………………

b)   Reakce s kovem:  2 CH₃COOH + Mg           ……………………………….  +  ………………

c)    Reakce s uhličitanem: 2 CH₃COOH  +  CaCO₃         ………………………….  +  ………………….  +  H₂O

d)   Neutralizace: CH₃COOH + NaOH          …………………..…………. + …………….…………… 

3.6       Metodické poznámky

• Reakce s hořčíkem probíhá u kyseliny octové ve srovnání s HCl pomaleji a reakce s mědí neproběhne vůbec ani u jedné kyseliny.
• Po odpaření je v obou případech vidět odparek příslušné soli.
• Reakcí s CaCO₃ vytěsní stejně jako většina anorganických kyselin slabou kyselinu uhličitou (ve formě unikajícího CO₂), protože kyselina octová je silnější než kyselina uhličitá.
• Plamen hořící špejle v důsledku unikajícího CO₂ zhasne.
• Fenolftalein se v přítomnosti kyseliny octové nijak nebarví. Přidáváním roztoku NaOH dochází k neutralizaci a první přebytek NaOH zbarví fenolftalein do fialova.
• Neutralizací vzniká octan sodný CH₃COONa.
• Kyselina octová se rozpustí jak ve vodě, tak v ethanolu.

Poznámka:

• Lze ověřit i denaturační schopnosti octa na bílkoviny, např. na vaječný bílek.

Výsledky úkolů:

a)      Disociace: CH₃COOH +  H₂O              CH₃COO^–  + H₃O⁺

a)      Reakce s kovem:  2 CH₃COOH + Mg           (CH₃COO)₂Mg (octan hořečnatý) +  H₂

b)      Reakce s uhličitanem: 2 CH₃COOH  +  CaCO₃            (CH₃COO)₂Ca  +  CO₂  +  H₂O

c)      Neutralizace: CH₃COOH + NaOH            CH₃COONa + H₂O  (octan sodný)

Důkaz vodíku

Vodík je nutno jímat do zkumavky otočené dnem vzhůru. Dokážeme jej přiložením ústí zkumavky k plameni (zvuková zkouška). Vodík shoří, přičemž se ozve charakteristický zvuk. Po shoření vodíku je na stěnách zkumavky patrná sražená vodní pára.

http://www.ped.muni.cz/wchem/sm/hc/labtech/pages/dukaz_vodiku.html

4         Literatura

1)      Čtrnáctová, H. a kol.: Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Prospektrum, Praha 2000.