Esecuzione e valutazione del test di Tollens: Un’analisi approfondita

Il saggio di Tollens che deve il suo nome al chimico tedesco Bernhard Tollens è un test utilizzato per differenziare gli zuccheri riducenti dagli zuccheri non riducenti.

Il saggio di Tollens è anche detto è anche  test dello specchio d’argento sulla base del prodotto finale che si forma. Il saggio di Tollens è complementare al saggio di Fehling e utilizzato per distinguere le aldeidi dai chetoni, poiché le aldeidi possono essere ossidate in acidi carbossilici mentre i chetoni non vengono ossidati.

specchio di argento
specchio di argento

Nell’analisi di aldeidi e chetoni oltre al saggio di Tollens può essere utilizzato il saggio DNPH in cui si utilizza la 2,4-dinitrofenilidrazina meglio conosciuta come reattivo di Brady è usata nella caratterizzazione del gruppo carbonilico di aldeidi e chetoni. Il reattivo di Brady reagisce rapidamente con il gruppo carbonilico di aldeidi e chetoni tramite una reazione di condensazione.

Il doppietto elettronico solitario presente sull’azoto del gruppo –NH2 lo rende un forte nucleofilo. La reazione avviene per attacco nucleofilo della 2,4-dinitrofenilidrazina al carbonio carbonilico per dare un precipitato costituito da idrazone.

Oltre al saggio di Tollens, di Fehling e DNHP per l’analisi di aldeidi e chetoni si utilizza la reazione aloformio per caratterizzare chetoni metilici in cui un metilchetone in soluzione basica è trattato con un eccesso di alogeno per dare un anione carbossilato e aloformio (HCX3).

Preparazione del reattivo di Tollens

È preparato mescolando una soluzione acquosa di nitrato di argento con idrossido di sodio. Si forma idrossido di argento e nitrato di sodio secondo la reazione:

AgNO3(aq) + NaOH(aq) → AgOH(aq) + NaNO3(aq)

reattivo di tollens
reattivo di tollens

Dall’idrossido di argento si forma ossido di argento che precipita e acqua:
2 AgOH(aq) → Ag2O(s) + H2O(l)

È poi aggiunta goccia a goccia una soluzione di ammoniaca fin quando non si solubilizza l’ossido di argento con formazione del complesso diamminoargento:
Ag2O(s) + 4 NH3(aq) + H2O(l)→ 2 [Ag(NH3)2]+(aq) + 2 OH-(aq)

Principio del saggio di Tollens

Il reagente di Tollens è la soluzione alcalina di nitrato d’argento miscelata con ammoniaca che dà luogo alla formazione di un complesso. La soluzione acquosa di nitrato d’argento forma un aquacomplesso d’argento [Ag(H2O)4]+dove l’acqua funge da legante.

L’aquacomplesso d’argento viene poi convertito in ossido d’argento mediante l’azione degli ioni OH presenti in soluzione. L’ossido d’argento forma un precipitato marrone, che viene poi solubilizzato dall’ammoniaca  con conseguente formazione del complesso diamminoargento.

Questo complesso è il componente principale del reagente di Tollens ed è un forte agente ossidante e ossida il gruppo aldeidico presente in alcuni zuccheri per formare un acido carbossilico.

Allo stesso tempo gli ioni d’argento presenti nel reagente vengono poi ridotti ad argento metallico. La riduzione degli ioni d’argento in argento metallico determina la formazione di uno specchio d’argento sul fondo e sui lati della provetta.

Tuttavia, un α-idrossi chetone dà un test di Tollens positivo poiché il reagente di Tollens ossida l’α-idrossi chetone in un’aldeide.

Reazioni nel saggio di Tollens

Dopo aver identificato la presenza di un gruppo carbonilico con il reattivo di Brady si procede alla caratterizzazione.

reazione
reazione

La reazione tra il reattivo di Tollens e un’aldeide è una reazione di ossidoriduzione in cui l’argento è ridotto da numero di ossidazione +1 a 0 e il carbonio carbonilico è ossidato da +1 a +3. Si noti che nella formaldeide il carbonio carbonilico ha numero di ossidazione pari a zero.

Le semireazioni sono:

2 [Ag(NH3)2]+(aq) + 1 e → Ag(s) + 2 NH3
R-CHO + 3 OH- → RCOO + 2 e + 2 H2O

Pertanto la reazione complessiva è:
2 [Ag(NH3)2]+(aq) + R-CHO + 3 OH → 2 Ag(s) + RCOO + 4 NH3 + 2 H2O

La presenza di argento metallico sulle pareti della provetta indica la presenza di un’aldeide. Se è presente un chetone non avviene alcuna reazione poiché il chetone non presenta idrogeni legati al carbonio carbonilico e non si ossida.

Un esempio di reazione utilizzata nel saggio di Tollens è quella tra il glucosio e il complesso diamminoargento da cui si ottiene argento metallico e acido gluconico:
C6H12O6 + 2[Ag(NH3)2]NO3 + H2O    →    2 Ag (specchio di argento) + 4 NH3 + C6H12O7 + 2 H+

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