Przeprowadzono doświadczenia w laboratorium chemicznym. Zapoznaj się z opisem dwóch doświadczeń i wykonaj polecenie.

Doświadczenie $1$

Analiza doświadczenia: Badanie reaktywności alkoholi z kwasami karboksylowymi.

Problem badawczy: Czy wszystkie alkohole reagują z kwasami karboksylowymi z wytworzeniem tego samego produktu?

Hipoteza: Reaktywność alkoholi w reakcjach estryfikacji zależy od rzędowości i rośnie w szeregu: alkohol trzeciorzędowy $<$ alkohol drugorzędowy $<$ alkohol pierwszorzędowy $<$ metanol.

Odczynniki:

• butan-$2$-ol;

• kwas etanowy;

• $2$-metylopropan-$1$-ol;

• $2$-metylopropan-$2$-ol;

• kwas siarkowy($\text{VI}$).

Sprzęt laboratoryjny:

• trzy zlewki – naczynia szklane o kształcie cylindrycznym, stosowane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• trzy probówki – podłużne naczynia szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• statyw na probówki – prostokątny sprzęt laboratoryjny z rzędami otworów, w których umieszczane są probówki;

• pipety – wąskie rurki do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki.

Przebieg doświadczenia:

1. Do każdej z strzech probówek dodano po $2$ centymetry sześcienne kwasu etanowego.

2. Do pierwszej probówki dodano $2$ centymetry sześcienne $2$-metylopropan-$1$-olu.

3. Do drugiej probówki dodano $2$ centymetry sześcienne butan-$2$-olu.

4. Do trzeciej probówki dodano $2$ centymetry sześcienne $2$-metylopropan-$2$-olu.

5. Następnie do każdej probówki dodano kilka kropli stężonego kwasu siarkowego ($\text{VI}$).

6. Probówki wstawiono do zlewki z gorącą wodą.

7. Po trzech minutach przelano ciecz z probówki do zlewki z zimną wodą.

8. Sprawdzono zapach roztworu.

Obserwacje:

Po wykonaniu doświadczenia, w probówce nr $1$ zapach octu nie jest wyczuwalny, w probówce nr $2$ zapach ten zdecydowanie stracił na intensywności. W probówce nr $3$ wyczuwalny jest charakterystyczny intensywny zapach octu. W reakcji z $2$-metylopropan-$1$-olem, po przelaniu roztworu z probówki do zlewki z zimną wodą, wyczuwalny jest intensywny owocowy zapach, z butan-$2$-olem jest słabo intensywny owocowy zapach, natomiast z $2$-metylopropan-$2$-olem praktycznie nie czuć żadnego zapachu.

Wyniki:

W wyniku reakcji kwasu octowego i $2$-metylopropan-$1$-olu powstaje octan $2$-metylopropylu. Biorący udział w reakcji alkohol to alkohol pierwszorzędowy. Reakcja estryfikacji zaszła z dużą szybkością. W reakcji kwasu octowego i butan-$2$-olu powstaje octan butan-$2$-ylu. Biorący udział w reakcji alkohol to alkohol drugorzędowy. Reakcja estryfikacji zaszła z małą szybkością. Natomiast w reakcji kwasu octowego i $2$-metylopropan-$2$-olu powstaje octan $2$-metylopropan-$2$-ylu. Biorący udział w reakcji alkohol to alkohol trzeciorzędowy. Reakcja estryfikacji zaszła z bardzo małą szybkością.

Wnioski:

Hipoteza została potwierdzona. Szybkość otrzymywania estrów, pochodzących od tego samego kwasu karboksylowego, zależy od reaktywności alkoholi, które biorą udział w reakcji estryfikacji. Estry alkoholi pierwszorzędowych powstają najszybciej, ponieważ alkohole pierwszorzędowe charakteryzują się największą reaktywnością (od razu po alkoholu metylowym). Estry alkoholi drugorzędowych powstają wolniej, ponieważ alkohole drugorzędowe są mniej reaktywne w reakcji estryfikacji. Estry alkoholi trzeciorzędowych tworzą się najwolniej ze względu na niewielką reaktywność alkoholi trzeciorzędowych podczas estryfikacji.

Doświadczenie $2$

Analiza doświadczenia: Badanie reaktywności metanolu z kwasem azotowym($\text{V}$).

Problem badawczy: Czy metanol reaguje z kwasem azotowym($\text{V}$)?

Hipoteza: Metanol reaguje z kwasem azotowym($\text{V}$).

Odczynniki:

• oranż metylowy;

• kwas azotowy($\text{V}$);

• metanol.

Sprzęt laboratoryjny:

• probówka – podłużne naczynie szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• statyw na probówki – prostokątny sprzęt laboratoryjny z rzędami otworów, w których umieszczane są probówki;

• pipety – wąskie rurki do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki.

Przebieg doświadczenia:

1. Do probówki dodano $2$ centymetry sześcienne kwasu azotowego($\text{V}$), a następnie kilka kropli oranżu metylowego.

2. Następnie do probówki dodano $2$ centymetry sześcienne metanolu.

Obserwacje:

Barwa roztworu, po dodaniu oranżu metylowego do kwasu azotowego($\text{V}$), jest czerwona, natomiast po dodaniu metanolu, roztwór przyjmuje żółte zabarwienie.

Wyniki:

W wyniku reakcji metanolu z kwasem azotowym($\text{V}$) powstaje azotan($\text{V}$) metylu.

Wnioski:

Metanol reaguje z kwasem azotowym($\text{V}$). Hipoteza została potwierdzona.