実験 / experiment_organic
有機化合物の官能基検出実験
銀鏡反応、フェーリング反応、ヨウ素デンプン反応などを通して、有機化合物の官能基や性質を見分ける実験教材です。アルデヒド、還元糖、デンプンなどの検出を写真・反応式・表で整理します。
実験教材
# 実験
# 有機化学
# 官能基
# 検出反応
# アルデヒド
# 糖類
この教材で学ぶこと
到達目標
- 銀鏡反応でアルデヒドを検出できる理由を説明できる
- フェーリング反応で還元性をもつ物質を判定できる
- ヨウ素デンプン反応でデンプンを検出できる
- 有機化合物の構造と検出反応を対応させられる
前提知識
- アルデヒドとケトン
- 糖類・タンパク質
- 有機化学 官能基・検出反応早覚え表
図・写真
※スマホで画像が見づらい場合は、画像を拡大表示するか、別タブで開くと確認しやすいです。
STEP 1
銀鏡反応
STEP 2
フェーリング反応
STEP 3
ヨウ素デンプン反応
実験情報
目的
有機化合物の官能基や性質を、色の変化や沈殿、金属の析出などによって判定する。
原理
官能基によって反応性が異なるため、特定の試薬を加えたときの変化から物質の種類を推定できる。アルデヒドは酸化されやすく還元性を示すため、銀鏡反応やフェーリング反応で検出できる。デンプンはヨウ素と特有の呈色反応を示す。
器具
- 試験管
- 試験管立て
- スポイト
- ビーカー
- 湯浴
- 保護メガネ
試薬
- アンモニア性硝酸銀水溶液
- フェーリング液
- ヨウ素液
- グルコース水溶液
- デンプン水溶液
- アセトアルデヒドまたはアルデヒドを含む試料
手順
- 保護メガネを着用し、使用する試薬を確認する。
- 銀鏡反応では、清潔な試験管に試料とアンモニア性硝酸銀水溶液を入れ、湯浴で温める。
- 試験管の内壁に銀が析出するか観察する。
- フェーリング反応では、試料にフェーリング液を加え、湯浴で温める。
- 赤褐色沈殿のCu₂Oが生じるか観察する。
- ヨウ素デンプン反応では、デンプンを含む試料にヨウ素液を加える。
- 青紫色から暗青色の変化があるか観察する。
- 観察結果を表にまとめ、試料に含まれる官能基や成分を推定する。
観察結果
| 試料 | 結果 |
|---|---|
| アルデヒド + アンモニア性硝酸銀水溶液 | 銀鏡反応。試験管内壁に銀が析出する |
| アルデヒド + フェーリング液 | 赤褐色沈殿 Cu₂O が生じる |
| グルコース + フェーリング液 | 赤褐色沈殿 Cu₂O が生じる。グルコースは還元糖 |
| デンプン + ヨウ素液 | 青紫色または暗青色を示す |
| ケトン + 銀鏡反応 | 通常は反応しにくい |
安全上の注意
- 保護メガネを必ず着用する。
- アンモニア性硝酸銀水溶液は放置せず、実験後すぐに適切に処理する。
- 試験管を加熱するときは、口を人に向けない。
- フェーリング液や硝酸銀水溶液を皮膚や衣服につけない。
- 試薬を直接におったり、触れたりしない。
廃液・廃棄
- 銀を含む廃液は、指定された廃液容器に入れる。
- 銅を含む廃液も、通常の流しに捨てない。
- 反応後の試験管は、教員や実験指導者の指示に従って洗浄する。
早覚え表
印刷・PDF保存・CSVダウンロードに対応しています。
有機化合物の代表的な検出反応
| 検出したいもの | 試薬・操作 | 陽性の結果 | ポイント |
|---|---|---|---|
| アルデヒド | アンモニア性硝酸銀水溶液で温める | 銀鏡反応 | アルデヒドが酸化され、Ag⁺が還元される |
| アルデヒド | フェーリング液で温める | 赤褐色沈殿 Cu₂O | アルデヒドの還元性を利用 |
| 還元糖 | フェーリング液で温める | 赤褐色沈殿 Cu₂O | グルコースなどが陽性 |
| デンプン | ヨウ素液を加える | 青紫色または暗青色 | ヨウ素デンプン反応 |
| 不飽和結合 | 臭素水を加える | 臭素水が脱色 | C=CやC≡Cの確認 |
| カルボン酸 | NaHCO₃を加える | CO₂発生 | 酸性を示す |
| フェノール | FeCl₃水溶液を加える | 紫色 | フェノール性OHの検出 |
アルデヒドとケトンの識別
| 分類 | 構造の特徴 | 銀鏡反応 | フェーリング反応 | 覚えるポイント |
|---|---|---|---|---|
| アルデヒド | -CHO | 陽性 | 陽性 | 酸化されやすく還元性を示す |
| ケトン | >C=O | 通常陰性 | 通常陰性 | アルデヒドより酸化されにくい |
| グルコース | 還元性をもつ糖 | 陽性になることがある | 陽性 | 還元糖として扱う |
| スクロース | 非還元糖 | 陰性 | 陰性 | そのままでは還元性を示しにくい |
覚え方・暗記ポイント
アルデヒドは銀鏡反応とフェーリング反応。
フェーリング反応で赤褐色沈殿が出たらCu₂O。
グルコースは還元糖なのでフェーリング反応が陽性。
デンプンはヨウ素液で青紫色。
ケトンは通常、銀鏡反応・フェーリング反応が陰性。
1 銀鏡反応
銀鏡反応は、アルデヒドを検出する代表的な反応です。
アルデヒドは酸化されやすく、アンモニア性硝酸銀水溶液中の銀イオンを銀に還元します。
その結果、試験管の内壁に銀が析出し、鏡のように見えます。
銀鏡反応の見方
R-CHO → R-COOH
アルデヒドは酸化され、銀イオンは還元されてAgとして析出します。
確認ポイント
- 銀鏡反応で検出できる官能基を説明できる
- アルデヒドが還元性を示すことを説明できる
- ケトンとの違いを説明できる
2 フェーリング反応
フェーリング反応は、アルデヒドや還元糖を検出する反応です。
加熱すると、Cu²⁺が還元されて酸化銅(I) Cu₂O の赤褐色沈殿を生じます。
グルコースは還元糖なので、フェーリング反応で陽性を示します。
フェーリング反応の結果
Cu²⁺ → Cu₂O↓
赤褐色沈殿が出ることが重要です。
確認ポイント
- フェーリング反応の陽性結果を説明できる
- Cu₂Oの色を覚えられる
- 還元糖と非還元糖を区別できる
3 ヨウ素デンプン反応
ヨウ素デンプン反応は、デンプンを検出する反応です。
デンプンにヨウ素液を加えると、青紫色から暗青色を示します。
食品中のデンプンの確認や、糖類の学習でよく登場します。
確認ポイント
- ヨウ素デンプン反応の色を説明できる
- デンプンとグルコースの違いを説明できる
- 食品中のデンプン検出に応用できる