|
Organske spojine so rangirane glede na to, kako močan oksidant so:
R-CH3 < R-CH2OH < R-CHO ali R2CO < R-COOH < CO2
Iz te lestvice lahko razberemo, da alkoholi predstavljajo relativno reducirano obliko organske spojine, medtem ko karbonilne spojine in karboksilni kislinski derivati, predstavljajo pretežno oksidirane strukture.
Z uporabo primernega oksidanta, lahko oksidiramo alkohol v aldehid, keton ali pa v karboksilno kislino. Reakcija je odvisna od izbire substrata in od oksidativnih pogojev.
Primarne alkohole lahko oksidiramo do aldehidov z raznimi oksidanti, kot so: kalijev premanganat, kalijev dikromat in dušikova kislina:
R-CH2OH → [RCOH] → RCOOH
Aldehid, ki nastane pri tej oksidaciji je nestabilen in se oksidira naprej do karboksilne kisline. Aldehid se zelo redko lahko izolira iz takšne reakcije, razen če je oksidant relativno blag.
Kromatni (VI) ion je zelo koristen oksidant. Obstaja v večih kemijskih oblikah, kot so npr. kromov trioksid CrO3, kromatni ion, CrO4-, in dikromatni ion Cr2O72-. Kromove (VI) spojine so obarvane tipično rdeče-rumeno. Med oksidacijo se Cr6+ pretvori v Cr3+, ki je zelene barve. Takšno oksidacijo lahko nadziramo s pomočjo barvne spremembe. Tipična kromova (VI) oksidacija ilustrira vlogo obeh reagentov, oksidanta in reducenta. Gre za oksidacijo dikromata z etanolom, pri kateri nastane acetaldehid:
3 CH3CH2OH + Cr2O72- + 8 H+ → 3 CH3COH + 2 Cr3+ + 7 H2O
Ker aldehid podleže nadalnji oksidaciji, se acetaldehid oksidira do ocetne kisline:
3 CH3COH + Cr2O72- + 8 H+ → 3 CH3COOH + 2 Cr3+ + 4 H2O
Oksidacija alkoholov z dikromatnim ionom je standardna metoda za analizo alkoholov. Testnim reagentom dodamo kislo raztopino dikromatnega iona, nastali zeleni kromov 3+ ion pa določimo spektrofotometrično z merjenjem absorbirane svetlobe pri 600nm. S takšno metodo lahko indirektno določimo 1 do 10 mg etanola na liter krvi, kar ustreza 5 %. Vsebnost alkohola v pivu lahko določimo z 1,4 % natančnostjo.
Naprava za merjenje alkohola v sapi – alkotest Zanimiva oksidacija alkoholov je kvantitativna metoda, ki določa količino etanola v krvi ljudem pod vplivom alkohola. Etanol, ki ga vsebujejo alkoholne pijače, se oksidira z dikromatnim ionom po prejšnji reakciji. Med reakcijo pride do barvne spremembe, in sicer se rdečeoranžni Cr2O72- spremeni v zeleni Cr3+. Policisti tako z barvnim preskokom ugotovijo, da sapa osumljenca pod vplivom alkohola res vsebuje alkohol. To vrednost lahko pretvorimo na vsebnost alkohola v krvi.
V večini držav je dovoljena meja alkohola v krvi okrog 0,1 %.
Ker je vdihnjeni zrak v pljučih v ravnotežju s količino krvi, ki potuje po pulmonarnih arterijah, se lahko izmerjena količina alkohola v sapi izenači s količino v krvi.
Tako policistom ni potrebno odvzemati krvi osumljenim voznikom. Pomagajo si s preprostim inštrumentom, merilnikom, ki ne zahteva nobenega specifičnega znanja ali pogojev.
V običajni, navadni aparaturi je je kalijeva dikromosulfonska kislina impregnirana na delcih silikagela v zaprti stekleni ampuli. Pred uporabo, se oba konca ampule razbije. En del se pritrdi na ustnik, drugi pa na vrat prazne plastične vrečke (balončka). Oseba, ki jo policist testira, pihne v cev in napihne balonček. Ko gre zrak, ki vsebuje etanol, skozi cevko, se začne kemijska reakcija in rdečeoranžni dikromat se reducira v kromov sulfat, Cr3+. Ko je zelena barva obstojna do neke mere (polovična točka), je to dokaz, da ima oseba relativno visoko koncentracijo alkohola v sapi. Nadaljnje teste pa bi morali opraviti na policijski postaji. Naprava uporabljena v tem primeru je zelo preprosta. Uporabljajo jo le za vizuelno potrditev opitih oseb.
Skica te naprave je prikazana na sliki 1.
 Slika 1: Naprava za ugotavljanje alkohola v izdihnjenem zraku
Obstaja pa tudi bolj natančna naprava za detekcijo alkohola, to kaže slika 2.
 Slika 2: Naprava za merjenje količine alkohola v krvi
Zrak vpihnemo v cilinder A, kjer se divgne bat. Ko je cilinder poln, lahko bat začne padati in pri tem iztisne izmerjeni volumen zraka v ampulo B. Ta vsebuje raztopino kalijevega dikromata in žveplovo kislino. ko gre z alkoholom okužen zrak skozi takšno raztopino, se alkohol oksidira v acetaldehid in naprej v ocetno kislino. Dikormatni ion pa se reducira v Cr3+. Inštrument vsebuje vir svetlobe C. Dodani so filtri, ki prepuščajo svetlobo v modrem spektru. modra svetloba potuje skozi ampulo, v kateri poteče reakcija, zazna pa jo fotocelica D. Nekaj svetlobe pa gre tudi skozi zaprto standardno referenčno ampulo E. Ta vsebuje natanko enako koncentracijo kalijevega dikromata v žveplovi kislini, kot pa ampula B. V referenčno ampulo alkohol ne sme priti. Meter F, kalibriran v mg etanola na 100ml krvi oz. na % alkohola v krvi, zazna napetostno razliko med obema fotocelicama. Pred testom obe ampuli enako prepuščata modro svetlobo. Tako kazalec na merilniku ne zazna nobene spremembe, kaže nič. Po opravljenem testu pa reakcijska ampula prepušča več modre svetlobe kot pa referenčna ampula. Spremembo zazna voltmeter.
Tudi ta naprava ne zahteva nobenih specifičnih pogojev in uporabo v laboratoriju.
Podobno metodo bomo uporabili v naslednjem eksperimentu. Več vrst alkoholov bomo oksidirali s kromatnim ionom. Barvno spremembo, do katere pride med reakcijo pa bo zaznal spektrofotometer.
|