Рекация Толленса, названная так по имени разработавшего ее немецкого химика Бернхарда Толленса, является самой известной реакцией обнаружения альдегидов. Применяется также для других веществ, обладающих восстановительными свойствами. К ним относятся, например, сахара. Реакция Толленса в лабораторных условиях чаще всего применяется для отличия альдегидов от кетонов, но ее также применяют для отличия восстанавливающих сахаров от невосстанавливающих.
Реакция серебряного зеркала
Реакция Толленса широко известна как так называемая реакция серебряного зеркала, благодаря серебряному налету, появляющемуся на стенках лабораторного сосуда, в котором она проводится. Элементарное серебро, выделяющееся из реакционной среды, обусловливает серебристо-металлический цвет. Процесс нашел применение не только в химической промышленности. Таким же образом производится серебрение елочных игрушек, хотя сегодня этот процесс малоприменим.
Реакция Толленса — это, по сути, химическая реакция, которая применяется в химии, в частности, для определения наличия альдегидов. Альдегиды образуют класс органических соединений, определяющим признаком которых является наличие в молекуле альдегидной группы, или группы -CHO. С помощью реакции Толленса также легко отличить альдегиды от кетонов (функциональная группа -CO). Кетоны рассматриваются как химические соединения, имеющие практически идентичное строение и физико-химические свойства по сравнению с альдегидами. Однако это заблуждение, и принципиальные различия между ними могут быть продемонстрированы, например, в реакции Толленса или Троммера. Кетоны окисляются не так легко, как альдегиды. Это обусловлено, в частности, отсутствием в их молекуле атома водорода. Поэтому в реакции Толленса и Троммера они будут давать отрицательный результат.
Как определяются альдегиды в реакции Толленса?
Реакция Толленса известна в основном как характерная реакция для выявления присутствия альдегидов. Это пример окислительно-восстановительной реакции, иначе называемой реакцией окисления-восстановления. В качестве реактива Толленса применяется аммиачный раствор, полученный путем растворения черного осадка оксида серебра (I) в водном растворе аммиака. В процессе растворения образуется комплексный ион, который вступает в прямую реакцию с альдегидами. Этот реагент нестабилен и должен быть получен свежим, непосредственно перед проведением анализа. Такие растворы также не следует хранить в течение длительного времени из-за возможности образования мин. Ag3N, который обладает взрывчатыми свойствами.
Реакция Толленса состоит из двух основных этапов:
- Получение реактива Толленса: к водному раствору аммиака добавляют соль серебра, легко диссоциирующую на ионы в водных растворах (например, нитрат серебра (V)). Происходит реакция катионов серебра с гидроксид-анионами. В результате образуется гидроксид серебра, который очень нестабилен и практически сразу разлагается с выпадением осадка оксида серебра (I). Осадок Ag2O реагирует с молекулами аммиака и воды с образованием комплексного иона.
- Окисление альдегида с одновременным восстановлением реагента Толленса до металлического серебра: на втором ключевом этапе анализа Толленса молекула альдегида вступает в реакцию с комплексным ионом. Происходит окисление альдегидной группы до карбоксильной (образуется карбоновая кислота) и восстановление иона серебра из комплекса до металлического серебра, которое осаждается на стенках сосуда. При этом образуются молекулы аммиака и воды. Появление металлического осадка на стенках пробирки или другого сосуда свидетельствует о положительном результате реакции Толленса. В противном случае результат считается отрицательным.
Реакциия Толленса с альдегидами сводятся к их окислению (они могут окисляться только до соответствующих карбоксильных кислот), что подтверждается наличием карбоксильной группы. Металлическое серебро восстанавливается, выступая в роли окислителя. Повышение температуры способствует протеканию реакции. Вся реакция проводится в слабощелочной среде.
Положительный реакции Толленса также можно получить при реакции реактива Толленса с муравьиной кислотой. Эта кислота, как и альдегиды, содержит группу -CHO, которая проявляет восстановительные свойства. Муравьиная кислота — единственная из карбоновых кислот, обладающая такими свойствами. Кроме того, некоторые углеводы, не содержащие альдегидной группы, могут давать положительный результат в реакци Толленса, потому что в щелочной среде происходит их изомеризация.
Реакция Толленса или реакция Троммера?
Реакция Толленса и реакция Троммера используются для определения наличия альдегидов и других выделенных соединений, обладающих восстановительными свойствами. Эти две химические пробы очень часто путают друг с другом из-за схожего принципа обнаружения группировки -CHO. Как в реакции Толленса, так и в реакции Троммера альдегидная группа окисляется до карбоксильной. Существенным элементом, отличающим эти две пробы, является тип применяемого реагента. Если в реакции Толленса применяется комплексный ион, содержащий атом серебра, то в реакции Троммера — свежеосажденная гидроокись меди (II). Она имеет вид синего студенистого осадка. При повышенных температурах ведет себя как окислитель. Медь на второй ступени окисления восстанавливается до меди на первой ступени окисления. Это проявляется в образовании кирпично-красного осадка оксида меди (I). Подобно реакции Толленса, кетоны также дают отрицательный результат в реакции Троммера из-за слишком слабых восстановительных свойств, обусловленных отсутствием атома углерода в функциональной группе.