Erster Gruppen-Versuch im Schuljahr: Die Fehling-Reaktion
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Links oben bei den Fotos
sehen wir die Stoffe, mit denen wir die Fehling-Reaktion durchgeführt haben:
Salz - um einmal ganz sicher eine negative Nachweis-Reaktion zu sehen Glucose (im Foto "Einfachzucker" genannt) - die erbringt eine typisch positive Fehling-Reaktion Saccharose, Maltose, Lactose, Amylose - das sind die Substanzen, bei denen das Ergebnis abzuwarten ist. Rechts ist die tiefblaue Fehling-Reagenz-Lösung zu sehen, die entsteht, wenn man das hellblaue und das farblose Teil-Reagenz hälftig mischt. Der Nachweise wurde von der ganzen Klasse an vielen
Arbeitsplätzen durchgeführt. Er ist geeignet, um erste
Experimentier-Erfahrung zu sammeln. Eine Gefahr ist durchaus gegeben: Beim
Erhitzen der Testlösung mit dem Fehling-Reagenz im schmalen Reagenzglas kann
Siedeverzug eintreten: Erst passiert nichts, dann plötzlich schießt die
Flüssigkeit heraus. |
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Für Aldehyde gibt es seit 1850 ein berühmtes Reagenz (Reagenzien sind nachweisende Substanzen, die die Anwesenheit eines anderen Stoffes gezielt und auch zwischen sonstigen störenden Stoffen durch eine sichtbare chemische Reaktion aufzeigen): Die Fehling-Reaktion. Mit ihr kann man z.B. zeigen, ob ein Zucker seinen Ring gelegentlich öffnet (dann ist er vorübergehend ein Aldehyd) oder ob der Zuckerring immer geschlossen bleibt (dann zeigt er nur Hydroxy-Gruppen -OH). Man untersucht vergleichend Glucose, Fructose (eine Ketose), Saccharose (Haushaltszucker), Lactose (Milchzucker) und wasserlösliche Stärke. Die hellblaue Fehlingsche Lösung I ist eine verdünnte Kupfer(II)-sulfat-Lösung. Die Kupfer-Ionen da drin sind die Farbgeber der Reaktion. |
Die farblose Fehlingsche Lösung II ist eine alkalische Kaliumnatriumtartrat-Lösung. Damit wird das Kupfer gezielt für Aldehyde reaktionsbereit gemacht (Es bildet einen „Kupfer-Tartrat-Komplex“. „Tartrat“ ist das Salz der Weinsäure mit schwieriger Formel). Die benötigten Mengen beider Lösungen werden vor dem Versuch 1 : 1 gemischt. Sie sind an Luft nur für ein paar Stunden zu gebrauchen, da dann die Kupferionen in alkalischem Milieu mit dem Sauerstoff der Luft reagieren. Das fertige Fehling-Gemisch und die zu untersuchende organische Substanz werden in ein Reagenzglas gegeben. Es wird so erhitzt, dass die Reagenzglasöffnung auf keinen Menschen zeigt (durch Siedeverzug kann Flüssigkeit herausspirtzen). Ziegelrote Farbe weist die Anwesenheit eines Aldehyds nach. |
Arbeitsblatt der Klassen Chemie 1 und 2 10.3.2015 Gruppenversuch: Die Fehling-Reaktion
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Der Versuch ist zum Einstieg ins eigene Experimentieren geeignet. Die Chemikalien sind relativ ungiftig und können am Schluss in der Spüle entsorgt werden. Es gibt aber schon eine Gefahr: Der Siedeverzug. Sie erhitzen eine Flüssigkeit im offenen Reagenzglas über einer Flamme. Bei zu direktem Hochheizen kann die Flüssigkeit schlagartig aus dem Reagenzglas schießen. Richten Sie beim Erhitzen der Flüssigkeit die Öffnung des Reagenzglases nie auf Menschen. Tragen Sie Schutzbrillen. Im Prinzip gibt es auch für jeden einen Labormantel. Sie können zu zweit an einem Platz arbeiten. Aber es gibt auch genug Gerät, dass beinahe jeder allein arbeiten kann.
Sie bauen auf: Ein Blechtablett. Darauf einen Gasbrenner mit Schlauchanschluss zum Gaseingang an der Decke. Einen Reagenzglasständer mit vier Reagenzgläsern darin. Weiteres Gerät: Post-It-Papierchen zum Beschriften der Reagenzgläser. Eine Holzklammer zum Halten der Reagenzgläser. Einen Spatel. Eine Spritzflasche mit destilliertem Wasser. Ein Uhrglas, auf das Sie drei Spatelhäufchen getrennt voneinander häufen: Kochsalz, Glucose und nach Absprache mit den anderen im Raum noch eine der Substanzen Fructose, Haushaltszucker, Milchzucker oder wasserlösliche Stärke.
Auf dem Lehrerpult stehen die benötigten Chemikalien mit je einem eigenen Spatel: Kochsalz, Glucose, Fructose, Haushaltszucker, Milchzucker und wasserlösliche Stärke, sowie mit je einem Trichter zum Eingießen und Rührstäben zum Vermischen die Lösungen Fehling 1 und 2. |
Ablauf: Wenn an Ihrem Praktikumsplatz alles klar ist, gehen Sie mit einem Reagenzglas und dem Uhrglas zum Lehrerpult. Sie füllen Fehling 1 und 2 hälftig in Ihr Reagenzglas und schütteln oder rühren das Gemisch. Es gibt schon einiges zu beobachten beim Zusammenbringen der Flüssigkeiten: Ein vorübergehender Niederschlag, der erst bei hälftiger Mischung wieder verschwindet, und ein Farbumschlag von hellblau zu tiefblau. Ihr Reagenzglas sollte bis fast oben hin voll sein mit frisch angesetzter Fehling-Lösung.
Sie geben je einen Spatelhaufen Kochsalz, Glucose und eine weitere Substanz Ihrer Wahl auf Ihr Uhrglas. Das ist der sorgfältige Weg, bei dem sich die Ausgangsstoffe noch am Schluss zeigen lassen. Etwas weniger sorgfältig, aber praktisch verfahren Sie, wenn Sie von diesen drei weißen Pulvern jeweils eine Spatelspitze direkt in je eines Ihrer Reagenzgläser geben. In jedem Fall geben sie auf das weiße Pulver, wenn es im Reagenzglas ist, etwa drei Zentimeter Wasser und lösen das weiße Pulver vollständig - es dürfen keine festen Reste im Reagenzflas herumschwimmen - in Wasser. Das wird bei der Stärke Schwierigkeiten machen. Erhitzen Sie die Lösung, wenn das vollständige Auflösen Ihnen zu lange dauert.
Geben Sie auf Ihre drei Lösungen jeweils etwa drei Zentimeter Fehling-Lösungs-Gemisch. Erhitzen Sie vorsichtig mit fächelnden Bewegungen die Substanz. Am besten nehmen Sie zunächst die Glucose. Die sollte ab einer bestimmten Hitze (muss nicht ganz kochen) und Heizdauer (1 Minute höchstens) einen ziegelroten Niederschlag zeigen. Das ist der Nachweis eines Aldehydx. Als zweites nehmen Sie Ihre Kochsalzlösung. Sollten Sie diese durch fünfminütiges Kochen rot bekommen: So sieht es aus, wenn man das Kupfer an Luft zum Oxidieren zwingt. Das ist kein positiver Nachweise. Nun, und als drittes schauen Sie sich Ihre Substanz mit besonderem Inhalt an. Wir notieren die Ergebnisse an der Tafel. |