Google

Experimente in Projektion - Chemie en miniature

Basische und saure Azofarbstoffe

Lernziel: Azokupplung

Peter Keusch




English version




Chemikalien:
Sulfanilsäure
8 mmol Phenol / 96-proz. Ethanol  (0.753 g / 20 mL)
6 mmol 1-Naphthol / 96-proz. Ethanol  (0.865 g / 20 mL)
4 mmol 2-Naphthol / 96-proz. Ethanol  (0.577 g / 20 mL)
0.2 mmol 1-Naphthylamin / 96-proz. Ethanol  (0.029 g / 20 mL)
20 mmol N,N-Dimethylanilin / 96-proz. Ethanol  (2.5 mL / 17.5 mL)
40 mmol Anilin / 96-proz. Ethanol  (3.6 mL / 16.4 mL)
2 N Essigsäure
NaNO2
konz. HCl
2 N NaOH

Reagenslösung:  20 mL 0.5-proz. wässerige NaNO2 - Lösung + 20 mL 0.5-proz. Lösung von Sulfanilsäure in 2 N Essigsäure

Gefahren und Sicherheitsmaßnahmen:

Anilin und N,N-Dimethylanilin können möglicherweise Krebs erzeugen. Die Anilinderivate wirken wie Anilin akut und chronisch als Blut-, Ferment- und Nervengift. Sie können durch Atmung und den Magen-Darm-Trakt aufgenommen werden, im Labor ist die Aufnahme durch die Haut relevant.
1-Naphthylamin: bei hohen Konzentrationen Vergiftungssymptome wie bei der Belastung mit Anilin.
Phenol ist giftig bei Berührung mit der Haut und beim Verschlucken. Verursacht Verätzungen.
Natriumnitrit ist giftig beim Verschlucken. Stark brandfördernd.
1-Naphthol ist gesundheitsschädlich bei Berührung mit der Haut und beim Verschlucken. Reizt die Atmungsorgane und die Haut. Gefahr ernster Augenschäden. Schädigt die Leber.
2-Naphthol reizt Augen, Haut und Atmungswege.
Sulfanilsäure ist gesundheitsschädlich beim Einatmen, Verschlucken und bei Berührung mit der Haut.
Konz. Salzsäure wirkt extrem ätzend (Haut, Augen). Konzentrierte Lösungen setzen gefährliche Mengen an Chlorwasserstoff frei, das eingeatmet zu ernsten Schäden führt (Verätzungen in den Atemwegen).
Ethanol ist leicht entzündlich.


Schutzbrille, Schutzhandschuhe und gute Raumdurchlüftung erforderlich. Die Bereitung der alkoholischen Lösungen von Anilin,
N,N-Dimethylanilin, 1-Naphthylamin und Phenol hat im Abzug zu erfolgen!


Versuchsdurchführung:

1. In einem Vorversuch wird der einfachste Azofarbstoff, das p-Aminoazobenzol vorgestellt. In zwei Reagenzgläser (R1, R2) werden zu 0.5 mL der ethanolischen Anilin - Lösung 0.5 mL NaNO2 - Lösung gegeben. R1 versetzt man mit 2, R2 mit vier Tropfen konz. HCl.

R1 0.5 mL ethanolische Anilin-Lösung    0.5 mL NaNO2 - Lösung    2 Tr. konz. HCl
R2   0.5 mL ethanolischen Anilin - Lösung    0.5 mL NaNO2 - Lösung    4 Tr. konz. HCl  


2. Die ethanolischen Lösungen von Anilin, N.N-Dimethylanilin und 1-Naphthylamin) werden mit der Reagenslösung (diazotierte Sulfanilsäure) versetzt. Zu den Farbstofflösungen gibt man anschließend konz. Salzsäure.

R1 1 mL ethanolische Anilin - Lösung    3 Tr. Reagenslösung    2 Tr. konz. HCl
R2 1 mL ethanolische N,N-Dimethylanilin - Lösung    3 Tr. Reagenslösung    2 Tr. konz HCl  
R3 1 mL ethanolische 1-Naphthylamin - Lösung    3 Tr. Reagenslösung    2 Tr. konz HCl


3. Die ethanolischen Lösungen von Phenol und der angeführten Naphthole werden Reagenslösung und anschließend mit Natronlauge versetzt.

R1 1 mL ethanolische Phenol - Lösung    1 Tr. Reagenslösung    3 Tr. NaOH
R2   1 mL ethanolische 2-Naphthol - Lösung    1 Tr. Reagenslösung    3 Tr. NaOH  
R3 1 mL ethanolische 1-Naphthol - Läsung    1 Tr. Reagenslösung    3 Tr. NaOH






























Versuchsergebnis:

1. Die ethanolische Lösung des diazotierten Anilins in R1 färbt sich nach Zugabe von 2 Tropfen konz. HCl sofort gelb. In R2 färbt sich die Lösung nach Zugabe von 4 Tropfen konz. HCl orangerot.

2. Kupplung der diazotierten Sulfanilsäure mit Anilin, N,N-Dimethylanilin und 1-Naphthylamin



Farbe der Lösung
  nach Zugabe von HCl
(Bild 1)  
R1 zitronengelb goldgelb
R2 goldgelb rot
R3 orangerot violett



 Foto3
Bild 1


3. Kupplung der diazotierten Sulfanilsäure mit Phenol und den Naphtholen:


Farbe der Lösung
( Bild 2) 		  nach Zugabe von NaOH
( Bild 3)  
R1 zitronengelb goldgelb
R2 orange orangerot
R3 tieforange rotviolett


Foto4
Bild 2
Foto5
Bild 2



Deutung des Versuchsergebnisses:

·   Im Vorversuch entsteht zunächst das Diazoaminobenzol, das sich zum p-Aminoazobenzol umlagert. Anilingelb ist der erste Azofarbstoff, der in den Handel kam (1864).

·   Mit Phenol und den Naphtholen reagiert die diazotierte Sulfanilsäure  (1)   unter Bildung saurer Azofarbstoffe  (2).




·   Die Geschwindigkeit der Kupplungsreaktion ist von den an den Benzolkernen haftenden Substituenten abhängig. Elektronenliefernde Gruppen (- NH2, - N(R)2, - OH) der Kupplungskomponente und elektronenziehende Gruppen (- NO2, - SO3H) der Diazokomponente erhöhen die Kupplungsfähigkeit, da einerseits die Elektronendichte im Kern der Kupplungskomponente erhöht wird und auf der anderen Seite das endständige Stickstoffatom der Diazokomponente eine Positivierung erfährt.

·   Bei Zugabe von Natronlauge ändern die Lösungen der sauren Azofarbstoffe ihre Farbe (3). Der Übergang der phenolischen bzw. naphtholischen Hydroxylgruppe in die Phenolat- bzw. Naphtholatgruppe bedingt einen farbvertiefenden Effekt  (Bild 3).  Analog bedingen Säuren bei basischen Azofarbstoffen einen bathochromen Effekt (Bild 1).  So schlägt z.B. die gelbe Farbe von Methylorange im sauren Medium nach Rot um  (4).


·   2-Naphthol-orange ist ein viel gebrauchter Monoazofarbstoff, da er sowohl Wolle direkt wie auch mit Metallhydroxiden gebeizte Baumwolle färbt. Die Sulfonsäuregruppe hat auf die Farbe keinen Einfluss. Sie macht den Farbstoff jedoch wasserlöslich und befähigt ihn zum Anfärben der Faser.

·   Methylorange benutzt man als Indikator in der Acidimetrie; wegen der Säureempfindlichkeit findet es in der Färberei keine Verwendung.


Hinweis:
  Demonstrationsexperiment auf Video   Azokupplung


Allgemeine Instruktionen zur Versuchsdurchführung und Auflistung der Experimente (Download)






Site Meter