Aldehyde sind oxidierbar, denn das H-Atom der Aldehygruppe kann durch eine Hydroxygruppe ersetzt werden, dann entsteht eine Carbonsäure. Ketone dagegen haben kein H-Atom an der Carbonylgruppe, so dass hier auch keine weitere Oxidation stattfinden kann (es sei denn durch Verbrennung, wobei dann Kohlendioxid und Wasser entstehen).
Die Nachweismethoden für Aldehyde beruhen in der Regel auf dieser Oxidierbarkeit der Aldehydgruppe. Als Oxidationsmittel werden dabei meistens Metall-Ionen eingesetzt, die während der Reaktion reduziert werden. Drei dieser Nachweismethoden sind besonders bekannt.
Die FEHLING-Probe
Bei der FEHLING-Probe werden die Aldehyde mit Hilfe von zweiwertigen Kupfer-Ionen oxidiert, die ihrerseits zu einwertigen Kupfer-Ionen reduziert werden.
Reaktionsschema für die Fehling-Probe mit einem Aldehyd und Cu2+-Ionen
Die zweiwertigen Kupfer-Ionen haben eine blaue Farbe, die einwertigen Kupfer-Ionen dagegen eine rote Farbe, so dass man am Farbumschlag von tiefblau nach orangerot gut erkennen kann, ob die Probe positiv verlaufen ist.
Versuch: FEHLING-Probe bei Kohlenhydraten
Durchführung:
Bauen Sie ein Wasserbad auf (Heizplatte, Kochtopf).
In vier Reagenzgläser wird nun eine kleine Menge Glucose, Fructose, Saccharose bzw. Stärke gegeben.
In jedes Reagenzglas werden 2 ml Fehling 1 - Lösung gegeben,
kurz danach 2 ml Fehling 2 - Lösung.
Die Reagenzgläser werden in das heiße Wasser gestellt und zwei bis fünf Minuten beobachtet.
Die Fehling-Probe ist positiv, wenn sich der tiefblaue Reagenzglasinhalt in dieser Zeit rot färbt.
Beobachtungen:
Glucose und Fructose ergeben bereits nach kurzer Zeit eine intensive Rotfärbung, die bei Fructose manchmal noch intensiver erscheint als bei Glucose. Saccharose reagiert so gut wie nicht, die Blaufärbung im Reagenzglas bleibt weitgehend bestehen, und Stärke liefert gelegentlich eine leichte Reaktion; ein Rot- oder Orangeton ist aber nicht zu beobachten.
Erläuterungen zum Versuch
An sich sollte die Probe bei Fructose negativ verlaufen, denn Fructose ist eine sogenannte Ketohexose, also ein Zucker, dessen Moleküle ein Rückgrat aus sechs C-Atomen haben, von denen das zweite eine Ketogruppe bildet. Die Erklärung für den positiven Aussfall der FEHLING-Probe zeigt folgende Abbildung:
Umlagerung der Fructose zu Glucose
Die Fructose kann sich bei den erhöhten Temperaturen im Wasserbad relativ leicht zu Glucose umlagern. Die Glucose liefert dann die positive Reaktion.
Die Stärke ist ein Polysaccharid, das aus vielen Tausenden alpha-Glucose-Einheiten besteht. Durch die Wärme des Wasserbades wird die Stärke teilweise in kürzere Einheiten zerlegt, die dann freie Aldehydgruppen tragen. Diese reagieren dann mit den Kupfer-Ionen und führen zu einer positiven Reaktion.
Die TOLLENS-Probe
Eine andere bekannte Nachweismethode ist die Silberspiegelprobe, bei der einwertige Silber-Ionen zu metallischem Silber reduziert werden.
Die Tollens-Probe beruht auf der Reduktion von Ag+-Ionen zu Ag-Atomen
Die SCHIFF-Probe
Diese Probe ist ein Nachweisverfahren speziell für Aldehyde. Sie zu erklären, wäre an dieser Stelle etwas zu aufwändig. Die Probe beruht nicht auf der Oxidation der Aldehydgruppe. Bei der SCHIFF-Probe wird der rote Farbstoff Fuchsin mit Schwefelsäure versetzt, wobei sich ein komplexeres farbloses Molekül bildet, das Schwefel enthält. Gibt man nun einen Aldehyd zu diesem farblosen Stoff, verbinden sich zwei Aldehyd-Moleküle mit diesem farblosen Molekül. Es finden dann weitere komplexe Reaktionsschritte statt, die schließlich zu einem rot-violetten Molekül führen. Einzelheiten finden sich in der Wikipedia, in dem Praktikumsprotokoll auf www.chids.de oder auf der Seite der Uni Bayreuth.
Wie ich gerade auf der Seilnacht-Seite lese, sollte diese Probe an Schulen "aufgrund des krebserzeugenden Potenzials von Fuchsin" nicht mehr durchgeführt werden. Allerdings ist das das erste Mal, dass ich das höre.
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