Eksperimen: Penyediaan etena melalui pendehidratan etanol

Penyediaan etena melalui pendehidratan etanol ialah amali Tingkatan 5 yang lazim dalam bab Sebatian Karbon. Ia menunjukkan bagaimana suatu alkohol boleh ditukar kepada alkena dengan menyingkirkan satu molekul air, dan ia berhubung terus dengan tindak balas hidrokarbon tak tepu. Panduan ini menetapkan matlamat, radas, prosedur bernombor, pemerhatian yang harus anda jangkakan, dan kemahiran proses sains yang dihargai oleh kertas amali.

Matlamat

Untuk menyediakan sampel gas etena melalui pendehidratan bermangkin etanol, dan mengesahkan bahawa gas yang terhasil ialah hidrokarbon tak tepu.

Radas dan bahan

• Tabung didih yang dilengkapi tiub penghantar dan penyumbat
• Kaki retort, boss dan pengapit
• Penunu Bunsen
• Besen air dan rak sarang lebah
• Balang gas dengan kaca penutup (atau tabung uji) untuk mengumpul gas
• Bulu kaca (kapas)
• Etanol mutlak
• Kepingan periuk berliang, serpihan porselin tidak bersalut, atau aluminium oksida (mangkin)
• Air bromin dan larutan kalium manganat(VII) berasid untuk menguji gas

Prosedur

1. Rendam sekeping kecil bulu kaca dalam etanol mutlak dan tolak ia ke bahagian bawah tabung didih yang mengufuk.
2. Letakkan palam longgar kepingan periuk berliang (atau aluminium oksida) di tengah tabung, antara bulu yang direndam dan mulut, dan apitkan tabung hampir mengufuk dengan sedikit cerun menurun ke arah mulut.
3. Pasang penyumbat dan tiub penghantar, dan alirkan tiub penghantar ke dalam besen air atas rak sarang lebah supaya gas boleh dikumpulkan atas air.
4. Panaskan periuk berliang di tengah tabung dengan kuat dahulu, kemudian panaskan bulu yang direndam etanol dengan perlahan supaya wap etanol dibawa melintasi mangkin panas.
5. Gerakkan nyalaan antara mangkin dan bulu supaya aliran wap yang mantap melintasi mangkin yang dipanaskan.
6. Biarkan balang gas pertama terlepas, kerana ia kebanyakannya udara yang disesarkan, kemudian kumpulkan balang gas berikutnya atas air.
7. Sebelum anda berhenti memanaskan, keluarkan tiub penghantar daripada air untuk mengelakkan air disedut balik ke dalam tabung panas (sedutan balik).
8. Uji gas yang terkumpul dengan menambah sedikit air bromin ke satu balang dan sedikit kalium manganat(VII) berasid ke balang lain, dan goncang.

Pemerhatian yang dijangka

Apabila mangkin panas dan wap etanol melintasinya, gelembung gas keluar dari hujung tiub penghantar dan terkumpul atas air. Gas itu tidak berwarna. Apabila air bromin digoncang dengan satu balang gas, warna perang kemerahan air bromin luntur menjadi tidak berwarna. Apabila kalium manganat(VII) berasid digoncang dengan gas, warna ungunya luntur. Berhampiran bulu yang direndam etanol, titisan cecair tidak berwarna mungkin terpeluwap pada kaca yang lebih sejuk; ini ialah air yang disingkirkan daripada etanol.

Inferens dan kesimpulan

Etanol didehidratkan atas mangkin panas: satu molekul air disingkirkan daripada setiap molekul etanol untuk membentuk etena, iaitu alkena dengan ikatan ganda dua karbon-karbon. Pelunturan air bromin dan kalium manganat(VII) berasid menunjukkan bahawa gas itu tak tepu, kerana reagen ini diluntur oleh ikatan ganda dua. Kesimpulannya ialah memanaskan wap etanol atas mangkin yang sesuai menyingkirkan air dan menghasilkan etena, mengesahkan bahawa alkohol boleh ditukar kepada alkena melalui pendehidratan.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Membuat inferens. Daripada pemerhatian bahawa gas melunturkan air bromin, inferkan bahawa gas mengandungi ikatan ganda dua karbon-karbon, iaitu ia tak tepu.

Mengawal pemboleh ubah. Jika penyiasatan membandingkan isipadu gas yang terkumpul menggunakan mangkin berbeza, pemboleh ubah dimanipulasi ialah jenis mangkin, pemboleh ubah bergerak balas ialah isipadu gas yang terkumpul dalam masa tetap, dan pemboleh ubah dimalarkan ialah isipadu etanol, jisim mangkin dan pemanasan.

Definisi secara operasi. Takrifkan gas tak tepu secara operasi: sesuatu gas ialah tak tepu jika ia melunturkan air bromin pada keadaan bilik tanpa cahaya.

Berkomunikasi. Lukis dan labelkan radas, menunjukkan kedudukan bulu yang direndam etanol, mangkin, dan pengumpulan gas atas air, supaya pelajar lain boleh mengulangi susunan itu daripada gambar rajah anda.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, kerana wap etanol mudah terbakar dan air bromin bersifat menghakis.
• Halakan mulut tabung didih jauh daripada orang, supaya tiada sesiapa terkena jika cecair meludah keluar.
• Keluarkan tiub penghantar daripada air sebelum anda berhenti memanaskan, supaya air sejuk tidak disedut balik ke dalam kaca panas dan meretakkannya.
• Jauhkan etanol yang mudah terbakar daripada nyalaan terbuka lain, supaya wap tidak menyala.
• Uji gas dengan air bromin dalam kebuk wasap atau kawasan berpengudaraan baik, supaya wasap bromin tidak disedut.

Kesilapan lazim

• Tidak memanaskan mangkin dahulu. Jika mangkin sejuk, wap etanol melintasinya tanpa berubah dan tiada etena terbentuk; panaskan mangkin dengan kuat sebelum memanaskan etanol.
• Sedutan balik. Berhenti memanaskan dengan tiub penghantar masih di dalam air membenarkan air sejuk disedut balik dan meretakkan tabung panas; angkat tiub keluar daripada air dahulu.
• Mengumpul balang pertama sebagai hasil. Gas pertama kebanyakannya udara yang ditolak keluar daripada radas; buangkan ia dan kumpulkan balang kemudian.
• Mengelirukan pendehidratan dengan pembakaran. Etena dihasilkan dengan menyingkirkan air, bukan dengan membakar etanol; tabung dipanaskan untuk mewap dan mendehidrat, bukan untuk menyalakan etanol.
• Permukaan mangkin terlalu sedikit. Menggunakan ketulan pepejal dan bukan serpihan berliang memberi terlalu sedikit permukaan panas untuk tindak balas; gunakan kepingan berliang supaya wap bertemu kawasan panas yang luas.

Bagaimana guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris bermula RM50 sejam, kami memastikan pelajar boleh menerangkan setiap bahagian susunan ini, mengapa mangkin dipanaskan dahulu, mengapa balang pertama dibuang, dan mengapa sedutan balik mesti dielakkan, kerana kertas amali menghargai sebab, bukan sekadar langkah. Pendehidratan etanol ialah tema yang berulang merentasi Kimia SPM, dan ujian ketaktepuan yang sama muncul semula apabila alkena dan tindak balasnya diperiksa, jadi mengukuhkan eksperimen ini menyediakan anda untuk kertas bertulis dan juga taksiran amali Kertas 3 (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains).