B7.4 Fehlings test
Er der sukker i et glas appelsinjuice? Og hvilken slags? Én af de ældste test i kemien kan give et svar. En blå væske varmes op sammen med prøven. Bliver den ved med at være blå, eller kommer der et rødt bundfald?
Fehlings væske
Fehlings væske blandes af to opløsninger, lige før den skal bruges.
- Fehling I er en opløsning af kobber(II)sulfat. Den er blå, fordi den indeholder kobber(II)ioner, Cu2+.
- Fehling II er en opløsning af natriumhydroxid og saltet kaliumnatriumtartrat.
Natriumhydroxid gør blandingen basisk. I en basisk opløsning ville kobber(II)ionerne normalt danne et bundfald af kobber(II)hydroxid. Det forhindrer tartrationerne. De binder sig til kobber(II)ionerne og holder dem opløst. Blandingen er klar og dybblå.
Tartrat har altså samme opgave som ammoniak i Tollens’ test fra afsnit B4.3.
En positiv test
Prøven blandes med Fehlings væske og varmes i et vandbad. Er der et stof med en aldehydgruppe i prøven, sker der en redoxreaktion.
- Aldehydgruppen bliver oxideret til en carboxylsyre. Opløsningen er basisk, så syren findes som sin ion.
- Kobber(II)ionerne bliver reduceret til kobber(I). Det danner straks det tungtopløselige kobber(I)oxid, Cu2O, som er et rødt bundfald.
R−CHO + 2 Cu2+ + 5 OH− → R−COO− + Cu2O(s) + 3 H2O
R står for resten af molekylet. Den blå farve forsvinder, efterhånden som kobber(II)ionerne bliver brugt. På vejen kan blandingen se grøn eller orange ud, fordi den blå opløsning og det røde bundfald er blandet.
Du kan følge elektronerne med oxidationstal, som du lærte i afsnit B4.3.
Carbonatomet i aldehydgruppen stiger 2 i oxidationstal. Hvert kobberatom falder 1. Der skal derfor to kobber(II)ioner til ét aldehyd. Det passer med koefficienterne i reaktionsskemaet.
Ladningen passer også. Til venstre er den 2 · (+2) + 5 · (−1) = −1, og til højre er den −1.
For glucose ser reaktionsskemaet sådan ud:
C6H12O6 + 2 Cu2+ + 5 OH− → C6H11O7− + Cu2O(s) + 3 H2O
Reducerende sukker
Glucose reducerer kobber(II)ionerne. Et sukkerstof, der kan det, kaldes et reducerende sukker.
Men i afsnit B7.2 så du, at over 99 % af glucosemolekylerne er ringe, og en ring har ingen aldehydgruppe. Hvordan kan glucose så reagere?
Forklaringen er ligevægten mellem ringene og den åbne kæde. Den lille del, der er åbne kæder, reagerer med kobber(II)ionerne. Når de åbne kæder bliver brugt, forskydes ligevægten, og nye ringe åbner sig. Sådan fortsætter det, til al glucosen har reageret.
Det afgørende er derfor, om ringen kan åbne sig. Det kan den kun, hvis der sidder en fri OH-gruppe på det carbonatom, der lukkede ringen. I glucose er det carbonatom 1.
- Glucose og galactose har en fri OH-gruppe på carbonatom 1. De er reducerende.
- Maltose og lactose har én ring, hvor carbonatom 1 sidder i glykosidbindingen, og én ring med en fri OH-gruppe på carbonatom 1. Den sidste ring kan åbne sig. De er reducerende.
- Saccharose har ingen ring, der kan åbne sig. Carbonatom 1 i glucose og carbonatom 2 i fructose sidder begge i glykosidbindingen. Saccharose er ikke reducerende.
Fructose
Fructose er en ketose. I afsnit B4.3 lærte du, at en keton ikke kan oxideres videre. Alligevel giver fructose en positiv Fehlings test.
Det skyldes den basiske opløsning. I base bliver en del af fructosen omdannet til glucose. Det er en ligevægt. Når glucosen bliver brugt af kobber(II)ionerne, bliver mere fructose omdannet. Kun de to øverste carbonatomer ændres: ketongruppen på carbonatom 2 bliver til en OH-gruppe, og carbonatom 1 bliver til en aldehydgruppe.
Den glucose, der dannes, reagerer med kobber(II)ionerne. Fructose er derfor også et reducerende sukker.
Alle monosaccharider giver en positiv Fehlings test. Et rødt bundfald viser, at der er et reducerende sukker i prøven. Det viser ikke, hvilket sukker det er.
Saccharose og stivelse
Saccharose giver en negativ test. Væsken bliver ved med at være blå.
Stivelse giver også en negativ test. En kæde af amylose har kun én ende med en fri OH-gruppe på carbonatom 1, og kæden er flere hundrede enheder lang. Det er alt for lidt til, at du kan se et bundfald.
Begge stoffer kan hydrolyseres, som du så i afsnit B7.3. Koges saccharose med saltsyre, spaltes den til glucose og fructose. Koges stivelse med saltsyre, spaltes den til glucose. Efter kogningen er der altså reducerende sukker i glasset, og nu er testen positiv.
Syren skal neutraliseres med en base, før testen laves. Fehlings væske virker kun, når blandingen er basisk.
Overblik
| Kulhydrat | Kan en ring åbne sig? | Fehlings test |
|---|---|---|
| glucose | ja | positiv |
| galactose | ja | positiv |
| fructose | ja, og omdannes til glucose i base | positiv |
| maltose | ja, den ene ring | positiv |
| lactose | ja, den ene ring | positiv |
| saccharose | nej | negativ |
| stivelse | kun i enden af kæden | negativ |
| saccharose eller stivelse kogt med syre | ja, efter hydrolysen | positiv |
Fehlings test, Tollens’ test og testen med DNPH fra afsnit B4.3 supplerer hinanden. DNPH viser, at der er en carbonylgruppe. Fehlings test og Tollens’ test viser begge en gruppe, der kan oxideres. Sølvionerne i Tollens’ reagens bliver også reduceret af et reducerende sukker.