Αντιδραστήριο Τόλενς

Το αντιδραστήριο Τόλενς είναι χημικό αντιδραστήριο που χρησιμοποιείται στον προσδιορισμό της παρουσίας χαρακτηριστικών ομάδων αλδεΰδης, αρωματικής αλδεΰδης και άλφα-υδρόξυ κετόνης. Το αντιδραστήριο αποτελείται από διάλυμα νιτρικού αργύρου και αμμωνίας. Ονομάστηκε από το όνομα του εφευρέτη Γερμανού χημικού Μπέρνχαρντ Τόλενς (Bernhard Tollens). Θετική δοκιμή με το αντιδραστήριο Τόλενς δείχνεται με την καθίζηση στοιχειακού αργύρου, που συχνά παράγει «καθρέπτη αργύρου» στην εσωτερική επιφάνεια του δοχείου αντίδρασης.

 Αυτό το αντιδραστήριο δεν είναι εμπορικά διαθέσιμο λόγω του μικρού χρόνου ζωής του, έτσι πρέπει να παρασκευάζεται πρόσφατα στο εργαστήριο. Μια συνηθισμένη παρασκευή περιλαμβάνει δύο βήματα. Πρώτα, λίγες σταγόνες αραιού υδροξειδίου του νατρίου προστίθενται σε κάποιο υδατικό νιτρικό άργυρο. Τα ιόντα OH− μετατρέπουν τη μορφή υδατικού συμπλόκου αργύρου (silver aquo complex) σε οξείδιο του αργύρου, Ag2O, που καθιζάνει από το διάλυμα ως καφετί στερεό: 2 AgNO3 + 2 NaOH → Ag2O (s) + 2 NaNO3 + H2OΣτο επόμενο βήμα, επαρκής υδατική αμμωνία προστίθεται για να διαλύσει το καφετί οξείδιο του αργύρου(I). Το τελικό διάλυμα περιέχει τα σύμπλοκα [Ag(NH3)2]+ στο μείγμα, που είναι το κύριο συστατικό του αντιδραστηρίου Τόλενς. Το υδροξείδιο του νατρίου ξανασχηματίζεται: Ag2O (s) + 4 NH3 + 2 NaNO3 + H2O → 2 [Ag(NH3)2]NO3 + 2 NaOHΕναλλακτικά, υδατική αμμωνία μπορεί να προστεθεί απευθείας σε διάλυμα νιτρικού αργύρου. Αρχικά, η αμμωνία θα προκαλέσει τον σχηματισμό στερεού οξειδίου του αργύρου, αλλά με πρόσθετη αμμωνία, αυτό το στερεό ίζημα διαλύεται για να δώσει καθαρό διάλυμα συμπλόκου διεναμμώνιου αργύρου(I) ( [Ag(NH3)2]+). Η διήθηση του αντιδραστηρίου πριν τη χρήση βοηθά στην αποτροπή εσφαλμένων θετικών αποτελεσμάτων. Μόλις ταυτοποιηθεί η παρουσία καρβονυλικής ομάδας χρησιμοποιώντας τη 2,4-δινιτροφαινυλυδραζίνη (γνωστή και ως αντιδραστήριο Μπρέιντι (Brady's reagent) ή 2,4-DNPH ή 2,4-DNP), μπορεί να χρησιμοποιηθεί το αντιδραστήριο Τόλενς για να διακρίνει κετόνες από αλδεΰδες. Το αντιδραστήριο Τόλενς είναι αρνητικό για τις περισσότερες κετόνες, με τις άλφα-υδρόξυ κετόνες (alpha-hydroxy ketones) να αποτελούν εξαίρεση. Η δοκιμή βασίζεται στην υπόθεση ότι οι αλδεΰδες οξειδώνονται πιο εύκολα συγκριτικά με τις κετόνες· αυτό οφείλεται στον άνθρακα του καρβονυλίου που στις αλδεΰδες έχει ένα προσαρτημένο υδρογόνο. Το σύμπλοκο του διεναμμώνιου αργύρου(I) στο μείγμα είναι οξειδωτικό μέσο και είναι βασικό αντιδρόν στο αντιδραστήριο Τόλενς. Η δοκιμή εκτελείται γενικά σε δοκιμαστικό σωλήνα σε ένα ζεστό υδατόλουτρο. Σε θετική δοκιμή, το σύμπλοκο του διεναμμώνιου αργύρου(I) οξειδώνει την αλδεΰδη σε καρβοξυλικό ιόν και στη διεργασία ανάγεται σε στοιχειακό άργυρο και υδατική αμμωνία. Ο στοιχειακός άργυρος καθιζάνει από το διάλυμα, κάποιες φορές στην εσωτερική επιφάνεια του δοχείου αντίδρασης, δίνοντας έναν χαρακτηριστικό "καθρέφτη αργύρου". Το καρβοξυλικό ιόν στην οξίνιση θα δώσει το αντίστοιχο καρβοξυλικό οξύ. Το καρβοξυλικό οξύ δεν σχηματίζεται αμέσως από την αρχή επειδή η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε αλκαλικές συνθήκες. Οι ιονικές εξισώσεις για τη γενική αντίδραση φαίνονται παρακάτω·; το R αναφέρεται σε αλκυλομάδα. 2 [Ag(NH3)2]+ + RCHO + H2O → 2 Ag(s) + 4 NH3 + RCO2H + 2 H+Το αντιδραστήριο Τόλενς μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης για τα ακραία αλκίνια (RC2H). Σε αυτήν την περίπτωση σχηματίζεται ένα λευκό ίζημα του ακετυλιδίου (AgC2R). Μια άλλη δοκιμή βασίζεται στην αντίδραση της φουρφουράλης (Furfural) με φλωρογλυκινόλη (phloroglucinol) για να παραγάγει μια έγχρωμη ένωση με υψηλή μοριακή απορροφητικότητα.Το αντιδραστήριο Τόλενς καθώς και το φελίγγειο υγρό δίνουν επίσης θετικά αποτελέσματα με το μεθανικό οξύ, που οξειδώνεται πλήρως σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Στην παθολογική ανατομική (anatomic pathology), χρησιμοποιείται ο αμμωνιακός νιτρικός άργυρος (ammoniacal silver nitrate) στην χρώση Fontana-Masson, που είναι μια τεχνική χρώσης αργύρου που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση μελανίνης, αργυρόφιλων κυττάρων που δέχονται χρώση με άργυρο (argentaffin) και λιποφουσκίνης (lipofuscin) σε τομές ιστού. Η μελανίνη και οι άλλες χρωμιόφιλες ενώσεις ανάγουν τον νιτρικό άργυρο σε μεταλλικό άργυρο. Το αντιδραστήριο Τόλενς χρησιμοποιείται επίσης για να εφαρμόσει κάτοπτρο αργύρου σε γυαλικά· παραδείγματος χάρη, στο εσωτερικό μονωμένης φιάλης κενού. Το αναγωγικό μέσο για τέτοιες εφαρμογές είναι η γλυκόζη (μια αλδεΰδη). Καθαρά γυαλικά απαιτούνται για υψηλή ποιότητα καθρέπτη. Για να αυξηθεί η ταχύτητα εναπόθεσης η γυάλινη επιφάνεια μπορεί να προκατεργαστεί με χλωριούχο κασσίτερο(ΙΙ) (tin(II) chloride) σταθεροποιημένο σε διάλυμα υδροχλωρικού οξέος.Για εφαρμογές που απαιτούν τη μέγιστη οπτική ποιότητα όπως στους καθρέπτες τηλεσκοπίων η χρήση του χλωριούχου κασσιτέρου(ΙΙ) είναι προβληματική, επειδή δημιουργεί δημιουργεί τραχύτητα στη νανοκλίμακα και μειώνει την ανακλαστικότητα. Οι μέθοδοι που παράγουν κάτοπτρα τηλεσκοπίων περιλαμβάνουν επιπλέον πρόσθετα για να αυξήσουν την πρόσφυση και την αντοχή της μεμβράνης, όπως στη μέθοδο Μάρτινς, που περιλαμβάνει τρυγικό οξύ και αιθανόλη. Παλιά αντιδραστήρια μπορούν να καταστραφούν με αραιό οξύ για να αποφευχθεί ο σχηματισμός του πολύ εκρηκτικού αζωτούχου αργύρου (silver nitride). Video of experimental process involving Tollens' reagent Tollens' reagent on www.wiu.edu Univ. of Minnesota Organic Chemistry Class Demo Result